李冠，梁泉，曹志強(qiáng)，盧光明，董杰

(1.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 放射診斷科，江蘇 南京 210002； 2.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 泌尿外科，遼寧 沈陽 110004；3.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 泌尿外科，江蘇 南京 210002)

近日，隨著元宇宙一詞的提出，作為下一代互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，勢(shì)必影響著人們的生活和思維方式。虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)將成為未來新一代互聯(lián)網(wǎng)的媒介。全息可視化三維(Visual 3D, V3D)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成像基礎(chǔ)，V3D建模質(zhì)量的好壞直接影響著新型可視化技術(shù)的質(zhì)量[1-4]。在泌尿外科領(lǐng)域，V3D技術(shù)可較好地顯示腎腫瘤大小、形態(tài)、位置及周圍組織結(jié)構(gòu)關(guān)系，并顯著提高保留腎單位手術(shù)(nephron sparing surgery, NSS)的成功率[5-6]。當(dāng)今“精準(zhǔn)手術(shù)”已成為外科追尋的熱點(diǎn)，如何通過V3D技術(shù)反映出腎腫瘤周圍脂肪的情況，對(duì)于提高NSS的成功率具有重要意義。當(dāng)發(fā)生腎周脂肪粘連(adherent perinephric fat, APF)時(shí)，可導(dǎo)致NSS的難度加大，手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)生出血、腎纖維膜撕裂的概率增加，甚至被迫中轉(zhuǎn)為腎根治性切除術(shù)(radical nephrectomy, RN)[7]。

關(guān)于APF的發(fā)生機(jī)制尚不明確，可認(rèn)為是由腎周脂肪細(xì)胞引起的慢性炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致炎性纖維組織增生、粘連和脂肪性質(zhì)的改變[8-9]。在CT圖像上，APF表現(xiàn)為腎周脂肪囊內(nèi)出現(xiàn)相應(yīng)的線性衰減區(qū)，即腎周脂肪密度增高、出現(xiàn)不同程度的脂肪渲染區(qū)和粗細(xì)、多少不等的纖維條索。本研究采用雙能量CT(dual energy CT，DECT)后處理功能“單能譜(monoenergeticplus, Mono+)模式”，實(shí)現(xiàn)對(duì)APF的有效識(shí)別，并利用V3D技術(shù)對(duì)腎腫瘤及APF情況進(jìn)行展示，從而探究個(gè)體化腎腫瘤V3D技術(shù)在腎癌行NSS中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者在檢查前均知情同意。前瞻性收集東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院泌尿外科2020年2月至2021年12月間成功收治并擬行NSS的T1期(RENAL評(píng)分≥7分)[10]腎癌患者60例，隨機(jī)分為V3D組(組A，n=30)和CT圖像組(組B，n=30)，其中男45例，女15例，年齡33～85歲，平均(60.3±11.4)歲。所有入組患者術(shù)前均行DECT腎臟三期增強(qiáng)檢查；所有手術(shù)均由同一組兩名高年資醫(yī)師(年完成NSS≥200例)共同實(shí)施。術(shù)中若無法成功實(shí)施NSS的，則中轉(zhuǎn)為RN。

1.2 DECT掃描條件及重建

采用西門子二代DECT(SOMATOM Definition Flash; Siemens Healthcare, Germany)進(jìn)行腎臟三期增強(qiáng)掃描。所有數(shù)據(jù)采集時(shí)開啟實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)(CARE Dose 4D; Siemens Healthcare)；掃描參數(shù)如下：A球管電壓100 kV，有效電流149 mAs；B球管電壓Sn 140 kV，有效電流117 mAs；螺距0.55；原始卷積核B31f，DE composition=0.5(按照50% 140 kV的數(shù)據(jù)與50% 100 kV的數(shù)據(jù)比率，經(jīng)計(jì)算后融合成相當(dāng)于120 kV的圖像)；管球轉(zhuǎn)速0.5 s·圈-1；螺距為1.2；準(zhǔn)直64×0.6 mm；FOV：260 mm；層厚和層間距5 mm。采用雙筒高壓注射器(Urich, Medical, USA)，自肘前靜脈注射非離子型對(duì)比劑碘佛醇(ioversol, 300 mgI·ml-1, GE Healthcare)，注射速率為4 ml·s-1，劑量為1.5 ml·kg-1，總量60～80 ml，然后以相同速率注射生理鹽水40 ml進(jìn)行沖管。應(yīng)用對(duì)比劑團(tuán)注追蹤軟件(bolus tracking)，感興趣區(qū)(region of interest, ROI)置于腹主動(dòng)脈腎動(dòng)脈分支層面，當(dāng)閾值達(dá)到100 HU時(shí)延遲7 s行腎動(dòng)脈期掃描，隨后延遲40 s和5 min完成腎靜脈期和延遲期掃描。所有圖像均采用層厚0.75 mm，層間隔0.5 mm，以及Q30f核的方法完成重建。

1.3 DECT后處理功能Mono+模式分析

將組A行DECT后的腎靜脈期CT DICOM數(shù)據(jù)傳至DECT后處理工作站(Syngo.via Dual Energy workflow, version VB10; Siemens Healthcare, Germany)，選取Mono+模式對(duì)腎周脂肪區(qū)域進(jìn)行感興趣區(qū)(region of interest,ROI)測(cè)量，根據(jù)曲線斜率計(jì)算公式K=|HU40 keV-HU110 keV|/110 keV-40 keV，計(jì)算不同ROI的曲線斜率。ROI的測(cè)量由兩名醫(yī)師(一名工作10年的放射科醫(yī)師，一名工作20年的泌尿外科醫(yī)師)共同完成，并對(duì)測(cè)量結(jié)果求得均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。而組B按常規(guī)的二維圖像進(jìn)行厚層和薄層的打片處理。

1.4 ROI的選取標(biāo)準(zhǔn)

Mono+模式下ROI的選取及測(cè)量：(1) ROI1：選取腎腫瘤周圍腎周脂肪出現(xiàn)渲染(即腎周脂肪密度增高、不均勻)、纖維條索顯著之處，求得兩名醫(yī)生分別測(cè)算的K值平均值；(2) ROI2：選取另一側(cè)(健側(cè))腎周脂肪處，如有渲染、纖維條索處則優(yōu)先選取；(3) ROI3：選取腹壁皮下脂肪處；(4) ROI測(cè)取的面積為0.5 cm2；(5) 保證ROI的大小、形態(tài)及測(cè)取成分單一(即避免選取腫瘤、腎臟及再生血管成分)；(6) 根據(jù)本課題組前期研究結(jié)果，定義K值≥-0.95為APF發(fā)生[11]。

1.5 全息V3D建模

將組A所有患者靜脈期DICOM數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入VISUAL 3D (V3D, Co., Ltd., Beijing, China)建模軟件，根據(jù)不同組織的HU值不同來定義不同組織的HU閾值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同組織的自動(dòng)識(shí)別、有效分割；通過手動(dòng)去除所有不相干或與主體結(jié)構(gòu)不相連的組織結(jié)構(gòu)，僅保留腎臟、腎腫瘤、腎動(dòng)脈、腎靜脈及APF等組織結(jié)構(gòu)，并選用不同顏色加以區(qū)分標(biāo)記，分別進(jìn)行膨脹和腐蝕功能對(duì)靶器官進(jìn)行平滑，并分別保存為立體光刻(STereoLithography, STL)格式文件。將各個(gè)靶物質(zhì)的STL文件導(dǎo)入V3D場(chǎng)景展示模塊，對(duì)各靶物質(zhì)的透明度、顏色及面片數(shù)量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)360度無死角檢測(cè)V3D建模結(jié)果質(zhì)量，并保存為Visual 3D文件。

1.6 病理學(xué)分析

術(shù)后病理進(jìn)一步驗(yàn)證APF的發(fā)生，將腫瘤及連帶腎周脂肪組織一同進(jìn)行病理學(xué)分析。將標(biāo)本分別進(jìn)行福爾馬林固定、脫水、石蠟包埋，并按4 mm的層厚進(jìn)行切片，完成常規(guī)的HE染色；選用熒光生物顯微鏡(OLYMPUS BX43)進(jìn)行觀測(cè)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用IBM SPSS(version 22.0.0,Armonk, New York)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)數(shù)資料采用例數(shù)和百分比表示，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，等級(jí)資料采用Wilcoxon檢驗(yàn)?；颊叩哪挲g、身高、體重、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)、手術(shù)時(shí)間、熱缺血時(shí)間、估計(jì)失血量、住院時(shí)間及手術(shù)并發(fā)癥均采用Student’st檢驗(yàn)。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料對(duì)比

比較組A、組B一般人口學(xué)資料顯示，兩組間患者的年齡、性別、身高、體重及BMI差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組一般資料對(duì)比結(jié)果Tab 1 Comparison results of general data between the two groups

2.2 DECT后處理Mono+模式分析結(jié)果

選用DECT后處理的Mono+模式進(jìn)行ROI的測(cè)取，測(cè)取3次求得K值平均值，K值的臨界值為-0.95，K值≥-0.95為APF發(fā)生，K值<-0.95為無APF發(fā)生(圖1)。

A.原始DICOM圖像進(jìn)行ROI測(cè)??；B.ROI對(duì)應(yīng)曲線走形結(jié)果圖；12為ROI1(APF)，K值為-0.03；11為ROI2(健側(cè)腎周脂肪)，K值為-1.10；10為ROI3(腹壁皮下脂肪)，K值為-1.36圖1 Mono+模式ROI的測(cè)取及曲線情況A.ROIs measurement of original DICOM image; B.ROIs curve walking result diagram; 12: ROI1 (APF), K value is-0.03; 11: ROI2 (contralateral perirenal fat), K value is-1.10; 10: ROI3 (abdominal subcutaneous fat), K value is-1.36Fig 1 Measurement and curve of ROI in Mono+mode

2.3 腎腫瘤及APF V3D建模結(jié)果

將組A中經(jīng)Mono+模式判斷為APF發(fā)生的患者進(jìn)行V3D建模，僅保留腎臟、腎腫瘤、APF區(qū)域、動(dòng)脈及靜脈，去除不相干的組織和結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行顏色、明暗度、透明度、清晰度及對(duì)比度調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最佳顯像效果；同時(shí)對(duì)V3D建模結(jié)果進(jìn)行全方位、全角度觀察，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放、拆分、隱藏及遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)等功能展示，并將最終結(jié)果保存為STL文件，V3D建模結(jié)果可較好顯示腎腫瘤大小、形態(tài)、位置、腫瘤與供血?jiǎng)用}的關(guān)系及腫瘤與APF的關(guān)系。見圖2、3。

A、B.男，56歲，左腎占位，經(jīng)DECT Mono+模式判斷為APF發(fā)生。紅框?yàn)锳PF圖2 原始CT DICOM圖像A-B.Male, 65 years old, left kidney space occupying, judged as APF by DECT Mono+mode. Red box: APFFig 2 Original CT DICOM image

男，56歲，A1～3多角度展示腎腫瘤、腎臟及腎動(dòng)脈解剖關(guān)系；B1～3多角度展示APF、腎腫瘤、腎臟及腎動(dòng)脈解剖關(guān)系；綠色：腎腫瘤；紅色：血管；橙色：腎臟；黃色：APF區(qū)域圖3 腎腫瘤及APF多角度展示V3D建模結(jié)果Male, 56 years old, A1-3: multi angle display of the anatomical relationship between renal tumor, kidney and renal artery; B1-3: multi angle display of the anatomical relationship between APF, renal tumor, kidney and renal artery; green: renal tumor; red: blood vessel; orange: kidney; yellow: APF areaFig 3 Renal tumor and APF multi angle display of V3D modeling results

2.4 手術(shù)結(jié)果

60例手術(shù)均成功實(shí)施，無中轉(zhuǎn)開放。經(jīng)后腹腔途徑57例，經(jīng)腹腔途徑3例，其中組A行NSS共計(jì)14例，RN共計(jì)16例；組B行NSS共計(jì)8例，RN共計(jì)22例；術(shù)后病理結(jié)果顯示，組A中透明細(xì)胞癌19例，嗜酸細(xì)胞瘤3例，乳頭狀腎細(xì)胞癌5例，低度惡性潛能多房囊性腎細(xì)胞性腫瘤2例及Xp11轉(zhuǎn)位性腎細(xì)胞癌1例；組B中透明細(xì)胞癌20例，嗜酸細(xì)胞瘤2例，乳頭狀腎細(xì)胞癌4例，低度惡性潛能多房囊性腎細(xì)胞性腫瘤2例及Xp11轉(zhuǎn)位性腎細(xì)胞癌2例。見表2。

表2 兩組手術(shù)結(jié)果比較 例Tab 2 Comparison of surgical results between the two groups cases

2.5 APF病理結(jié)果分析

鏡下HE染色(×100)所示，APF可見再生毛細(xì)血管、血管內(nèi)伴充血，少量淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)及不同程度的纖維組織；而無APF僅見正常的脂肪細(xì)胞。見圖4。

A.APF大體肉眼觀；B.APF鏡下觀；C.正常脂肪組織鏡下觀圖4 腎周脂肪大體及鏡下結(jié)果A.APF macroscopically; B.APF microscopically; C.Normal adipose tissue microscopicallyFig 4 Macroscopic and microscopic results of perirenal fat

2.6 圍手術(shù)期結(jié)果

比較組A與組B圍手術(shù)期指標(biāo)，結(jié)果顯示組A較組B在手術(shù)時(shí)間、熱缺血時(shí)間及估計(jì)失血量上均顯著減少(均P<0.05)，而兩組的其它圍手術(shù)期指標(biāo)(住院時(shí)間、手術(shù)并發(fā)癥)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表3 兩組圍手術(shù)期結(jié)果比較Tab 3 Comparison of perioperative results between the two groups

3 討 論

V3D技術(shù)在臨床中的應(yīng)用價(jià)值日益得到肯定，在醫(yī)生全面評(píng)估病情、制定手術(shù)方案、術(shù)中導(dǎo)航及醫(yī)患溝通方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)[5]。目前，關(guān)于腎腫瘤V3D成像通常包括腎腫瘤、腎臟、腎血管及集合系統(tǒng)，尚缺少對(duì)腎周脂肪組織的V3D成像，當(dāng)腎周脂肪發(fā)生粘連時(shí)，可直接影響NSS的成功與否。以往人們對(duì)APF的判定不足，常導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間翻倍延長(zhǎng)、術(shù)中出血量增多、并發(fā)癥激增，甚至被迫中轉(zhuǎn)手術(shù)方案，給手術(shù)醫(yī)生帶來一定的困擾。本研究在常規(guī)腎腫瘤V3D成像基礎(chǔ)上，首次對(duì)APF區(qū)域進(jìn)行V3D成像，使得V3D成像更接近患者真實(shí)體內(nèi)情況，為手術(shù)醫(yī)生提供更多有價(jià)值的信息。

腎周脂肪粘連英文可表示為“APF(adherent perinephric fat)”或“PSF(perinephric sticky fat)”，該名詞最早出現(xiàn)在Choyke等[11]于2001年發(fā)表的一篇論著中；直到2014年，由Davidiuk等[12]首次提出了基于影像學(xué)(即CT圖像上)判定APF發(fā)生的MAP(mayo adhesive probability)評(píng)分體系，該評(píng)分體系對(duì)腎周脂肪發(fā)生粘連的類型加以界定。目前，關(guān)于APF的發(fā)生機(jī)制尚不明確。有研究報(bào)道，可能與“炎性微環(huán)境、代謝綜合征(metabolic syndrome，MetS)、自身免疫反應(yīng)及特發(fā)性纖維化”等機(jī)制相關(guān)，由于慢性炎癥系統(tǒng)的激活，可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子、趨化因子和纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1)，使纖維蛋白溶解活性降低，導(dǎo)致腎周脂肪跟腎纖維膜之間發(fā)生纖維粘連[13-14]。

本研究采用DECT的后處理功能Mono+模式對(duì)APF進(jìn)行有效識(shí)別，通過V3D建模軟件對(duì)APF區(qū)域進(jìn)行CT閾值設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)分割該區(qū)域，使實(shí)現(xiàn)APF區(qū)域的V3D成像成為可能。此外，本研究將V3D技術(shù)與傳統(tǒng)CT圖像在NSS手術(shù)中的臨床應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行客觀比較，結(jié)果證實(shí)V3D技術(shù)較傳統(tǒng)CT圖像可顯著縮短手術(shù)時(shí)間、熱缺血時(shí)間及減少估計(jì)失血量，并顯著提高NSS的成功率。Mono+模式的原理是根據(jù)不同物質(zhì)對(duì)X線吸收衰減程度不同而產(chǎn)生特異的能譜曲線，由于不同物質(zhì)的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)不同，每一種物質(zhì)都有其對(duì)應(yīng)的能譜曲線，因此能譜曲線可用于鑒別不同化學(xué)構(gòu)成的物質(zhì)[15]。而對(duì)于能譜曲線差異的分析主要是通過曲線的走形和斜率(K)來完成的。本課題組前期研究結(jié)果證實(shí)，Mono+模式下選用參數(shù)K(最佳截?cái)帱c(diǎn)為-0.95，<-0.95為APF)可有效判斷APF的發(fā)生，且靈敏性、特異性及準(zhǔn)確性可達(dá)到92%、93%和92%[16]。因此，本研究通過采用DECT后處理Mono+模式對(duì)APF進(jìn)行有效的識(shí)別，并通過V3D技術(shù)對(duì)APF的情況進(jìn)行展示，為手術(shù)醫(yī)生提供新的手段和方法。

本研究尚存在一定不足:(1) 研究的樣本量相對(duì)較少，研究結(jié)果仍需更大的數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證；(2) 目前關(guān)于APF的發(fā)生判定主要依靠手術(shù)醫(yī)生的術(shù)中所見及術(shù)后病理來證實(shí)的，尚缺乏判定APF嚴(yán)重程度的金標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于APF嚴(yán)重程度的判定仍需進(jìn)一步研究、論證；(3) 尚缺少與其它廠家的DECT進(jìn)行比較，對(duì)于在外院已接受CT檢查的患者，再次進(jìn)行DECT檢查有一定的局限性；(4) 當(dāng)腎腫瘤瘤體過大時(shí)，造成腎周脂肪完全或近乎完全被腎腫瘤占據(jù)，則很難進(jìn)行ROI的測(cè)取，可造成一定假陰性結(jié)果。這些不足將在今后的研究中進(jìn)一步論證。