三維可視化輔助復雜甲狀腺腫瘤診療的臨床應用價值研究

王斌　劉瑩　溫雪梅　左武　楊小峰　康水生

【摘要】? 目的? ? 分析三維可視化輔助復雜甲狀腺腫瘤診療的臨床應用價值。方法? ? 選取2021年1月—2022年2月間新余鋼鐵集團中心醫院收治的30例復雜甲狀腺腫瘤患者作為研究對象，均應用三維可視化輔助甲狀腺腫瘤診斷和治療，收集、記錄手術相關指標、并發癥和預后情況，計算診斷的靈敏度、特異度、準確率。結果? ? 30例復雜甲狀腺腫瘤患者均手術成功，平均手術時間（76.45±10.68）min，平均術中出血量（117.52±21.47）mL；輔助診斷的靈敏度、特異度、準確率依次為81.82%（9/11）、94.74%（18/19）、90.00%（27/30）；發生并發癥5例（16.67%）。結論? ? 三維可視化輔助復雜甲狀腺腫瘤診療的臨床價值顯著，具有較高的診斷靈敏度、特異度、準確率和手術成功率，值得推廣。

【關鍵詞】? 復雜甲狀腺腫瘤； 三維可視化輔助診療； 并發癥； 準確率

To explore the clinical application value of three-dimensional visualization to assist the diagnosis and treatment of complex thyroid tumorsWang Bin，Liu Ying，Wen Xuemei，et al. The Xinyu Iron and Steel Group Central Hospital，Xinyu，Jiangxi? ?338000

【Abstract】? Objective? ? To analyze the clinical application value of three-dimensional visualization in assisting the diagnosis and treatment of complex thyroid tumors. Methods? ? Thirty patients with complex thyroid tumors admitted to the author's hospital from January 2021 to February 2022 were selected as the research subjects.Three-dimensional visualization was used to assist in the diagnosis and treatment of thyroid tumors，and surgical-related indicators，complications and prognosis were collected and recorded.to calculate the sensitivity，specificity，and accuracy of the diagnosis. Results? ? All 30 patients with complex thyroid tumors were successfully operated，the average operation time was（76.45±10.68）min，and the average intraoperative blood loss was（117.52±21.47）mL；the sensitivity，specificity and accuracy of auxiliary diagnosis were 81.82%（9/11），94.74%（18/19），90.00%（27/30）；complications occurred in 5 cases（16.67%）.Conclusion? ? Three-dimensional visualization has significant clinical value in assisting the diagnosis and treatment of complex thyroid tumors，with high diagnostic sensitivity，specificity，accuracy and surgical success rate，and is worthy of popularization and application.

【Key Words】? Complex thyroid tumors； Three-dimensional visualization； Complications； Accuracy

中圖分類號：R736.1? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1672-1721（2023）19-0023-03

DOI：10.19435/j.1672-1721.2023.19.008

甲狀腺腫瘤在臨床上頗為常見，以女性患者居多，大多表現為頸前正中腫塊，可以伴隨吞咽運動而活動，部分患者還存在聲音嘶啞、吞咽或呼吸困難等[1]。90%以上的甲狀腺腫瘤是良性病變[2]，病情進展緩慢，及時采取有效措施進行治療有良好的預后。甲狀腺腫瘤如果治療干預不及時，持續進展可導致腫瘤體積巨大，發生上呼吸、消化道等局部器官侵犯，導致臨近的氣管、食管等結構明顯受到腫瘤擠壓移位，引起一系列腫瘤壓迫周圍組織器官的癥狀。疾病的準確診斷及高質量的手術可提高患者預后。三維可視化（3DV）技術是一種采集、分析、管理、處理、融合數據的方式，與傳統的影像學結合，能夠獲得高質量的圖像數據，為精準醫療提供充分的技術支持，目前在醫學相關領域已有較為廣泛的應用[3-4]。本文選取30例復雜甲狀腺腫瘤患者為研究對象，探討三維可視化輔助診療的臨床應用效果，分析如下。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 臨床資料? ? 選取2021年1月—2022年2月間新余鋼鐵集團中心醫院收治的30例復雜甲狀腺腫瘤患者作為研究對象。納入標準：（1）年齡≥18歲；（2）經組織病理學確診；（3）首次接受甲狀腺手術治療；（4）臨床病歷資料完整；（5）腫瘤最長徑≥5 cm。排除標準：（1）存在心肝腦肺腎脾等嚴重功能不全；（2）合并精神系統疾病；（3）合并其他惡性腫瘤；（4）中途退出研究；（5）合并三維可視化相關檢查禁忌證；（6）合并手術治療相關禁忌證等。男12例，女18例；年齡45～72歲，平均年齡（62.58±6.35）歲；腫瘤長徑5～16 cm，平均（9.05±1.16）cm；體重48～80 kg，平均（61.79±4.21）kg。

1.2? ? 方法

1.2.1? ? 采集增強CT數據? ? （1）患者取仰臥位，建立靜脈通道；（2）術前采用美國GE多排螺旋CT按照0.625～1.250 mm層厚進行增強掃描，管電流設置為140 mAs，管電壓設置為120 kV；（3）常規采集CT強化的圖像數據，由3名具有中級以上專業技術職稱的資深放射醫師（10年及以上工作經驗）共同操作、閱片；（4）通過肘正中靜脈注射碘海醇注射液（貴州百靈企業集團制藥股份有限公司生產，國藥準字H20094000），劑量為80 mL，注射流速為2.5 mL/s，在注射完成后30 s、1 min左右行增強CT掃描；（5）在平掃以及增強上，可以清晰顯示甲狀腺、腫瘤、周圍組織、血管和毗鄰結構的二維圖像；（6）將所有數據圖片保存為醫學數字成像和傳輸協議（DICOM）格式。

1.2.2? ? 甲狀腺腫瘤3D模型建立? ? （1）基于增強CT掃描結果，采用3D Slicer image computing platform軟件（版本4.11.0）行3D建模；（2）將DICOM格式的CT圖像導入3D Slicer軟件，打開3D Slicer應用商店Extensions Manager，在搜索框里輸入并安裝好slicerradiomics，點擊軟件左上角導入文件圖標DATA，選擇目標文件；注意在導入文件的過程中，mask文件一定要有清晰的標記；（3）調用pyradiomics模塊，在segment editer模式下，設置好對應的參數，建立5個分割蒙板，分別分割甲狀腺、腫瘤、氣管、周圍血管和喉毗鄰結構，隨機裁剪成 16×112×112的片段，以50%的概率隨機翻轉、抖動；（4）選擇合適閾值建立甲狀腺、腫瘤、周圍血管、氣管和喉毗鄰結構的3D模型，使用SGD優化器，batch size為30，初始學習率為0.003，每150 k次迭代除以2，優化在1.9 M迭代（約13epochs）停止，分別以STL和ply輸出保存。

1.2.3? ? 采用C3D（3D ConvNet）視窗創建三維可視化應用? ? （1）將上述模型導入C3D視窗中，分別設定各模型的顏色、材質、渲染條件；（2）通過從UCF-101中隨機取100 k個視頻片段，再分別取ImageNet和C3D的特征提取片段的fc6特征，用t-SNE降維到二維空間進行可視化；（3）按照手術的常規情況建立三維可視化應用，提取每個片段的C3D特征，輸入多類線性SVM，相同的特征提取體系和線性SVM進行分類，以url地址或二維碼方式輸出。

1.2.4? ? 3D觀察與測量? ? （1）通過旋轉觀察三維重建模型，選擇放大、縮小、旋轉三維圖形；（2）了解腫瘤位置、大小及其與周圍組織器官的關系，尤其與周圍大血管、肌肉、骨質的關系。根據病史、年齡、臨床表現、生長方式、影像學資料、腫瘤標志物，結合三維重建模型中腫瘤大小、與周圍組織的關系初步診斷腫瘤性質。（3）對腫瘤的可切除性作出術前初步判斷，并進一步了解有無變異動靜脈、自動脈發出到腺體的距離、動脈直徑、腫瘤與氣管食管溝的距離（判斷腫瘤與喉返神經的距離）。

1.2.5? ? 虛擬手術仿真? ? （1）按照手術選擇入路和術式，分層觀察與測量術中相關參數并記錄；（2）根據仿真制訂手術計劃，可以優化手術方案、提高手術的精確性和質量。

1.2.6? ? 組織病理學檢查? ? 術中切除組織快速冰凍切片，以組織病理學檢查作為最終確診金標準。

1.3? ? 觀察指標

1.3.1? ? 術中輔助甲狀腺腫瘤的切除，收集手術時間、術中出血、腫瘤、淋巴結與毗鄰術前預測的精準度，計算總診斷準確率。

1.3.2? ? 記錄至術后10 d手術并發癥情況。

2? ? 結果

2.1? ? 手術相關情況? ? 30例復雜甲狀腺腫瘤患者均手術成功，手術時間為48～117 min，平均（76.45±10.68）min；術中出血量55～240 mL，平均（117.52±21.47）mL。

2.2? ? 三維可視化與組織病理學診斷結果分析? ? 30例復雜甲狀腺腫瘤患者中，術前三維可視化診斷預測良性腫瘤20例（66.67%），惡性腫瘤10例（33.33%）；組織病理學檢查最終確診為良性腫瘤19例（63.33%），惡性腫瘤11例（36.67%）。術前三維可視化診斷的靈敏度、特異度、準確率依次為81.82%（9/11）、94.74%（18/19）、90.00%（27/30），見表1。

2.3? ? 并發癥及預后情況? ? 30例復雜甲狀腺腫瘤患者術后發生并發癥5例（16.67%），分別為頸部血腫2例（6.67%）、聲音嘶啞1例（3.33%）、低鈣血癥1例（3.33%）、喉返神經損傷1例（3.33%），均經過換藥、營養神經等對癥處理后好轉恢復。

3? ? 討論

復雜甲狀腺腫瘤往往體積較大，常會發生局部器官侵犯，最常侵犯的是上呼吸、消化道等[5]，導致腫瘤診療難度較大。在臨床上，亟待解決與掌握腫瘤與上呼吸道、頸部大血管的關系，進而實現精確個體化的手術治療[6]，最大程度地保障患者健康。2019—2020年該院行甲狀腺手術70余例，其中甲狀腺惡性腫瘤14例，術后無喉返神經及甲狀旁腺損傷表現，具有較為豐富的經驗和病例基礎。但復雜甲狀腺腫瘤往往體積較大，氣管受壓會向一側偏移，還可伴頸區淋巴結轉多發轉移融合，周圍頸內動靜脈及鎖骨下靜脈、氣管、椎前筋膜、頸前肌肉均可能受到侵犯粘連。手術是根治此類甲狀腺惡性腫瘤的首選，但診療上還存在著不小的困難。在現有技術手段中，為了輔助醫生更好地判斷疾病類型及程度，通常采用醫學影像技術來獲取甲狀腺占位病變的圖像信息；但一般的醫學成像設備得到的是二維影像，只能獲得關鍵部位的截面影像，不夠直觀、精準，而且對于缺乏醫學專業知識背景的患者及家屬來說，更是難以從中了解自身的病情。基于這一情況，本研究嘗試在復雜甲狀腺腫瘤的診療中輔助應用三維可視化，取得了較好的臨床效果。

本研究結果顯示，30例復雜甲狀腺腫瘤患者均手術成功，平均手術時間為（76.45±10.68）min，平均術中出血量（117.52±21.47）mL，發生并發癥5例（16.67%）。三維可視化是一種新型的數字醫學技術，能夠通過三維打印、混合現實（MR）等計算機技術再現三維物體，并應用立體化、可視化的各種方式充分顯示出其所包含的復雜信息，在醫學相關領域已經有較為廣泛的應用[7-8]，尤其是在國內的肝膽外科發展最為迅速，在精準外科中的前景極為廣闊。本研究中應用三維可視化輔助復雜甲狀腺腫瘤診療，術前采用腫瘤增強CT掃描并收集數據，導入3Dslicer中建立甲狀腺、腫瘤、血管和毗鄰組織的3D模型，構建腫瘤3DV應用，準確測量腫瘤、侵犯范圍、與血管和氣管的關系，在術前評估中可以更加真實地反映腫瘤侵犯、轉移、壓迫、血液供應及與周圍重要器官組織的毗鄰關系等特點。三維可視化在復雜甲狀腺腫瘤診療中的應用，可為制定術前最佳手術方案及術中完整切除腫瘤提供最可靠的影像數據，預估風險并實行手術仿真，收集手術時間、術中出血、腫瘤、淋巴結與毗鄰結構術前預測的精準度以及并發癥。三維可視化技術為臨床手術實施提供了充分的技術支持和重要指導，大大提高了手術預見性，具有潛在提高手術療效的價值[9]。

本次研究結果還顯示，三維可視化輔助診斷復雜甲狀腺腫瘤的靈敏度、特異度、準確率依次為81.82%（9/11）、94.74%（18/19）、90.00%（27/30）。筆者認為，傳統外科醫生診斷疾病通過對患者的CT和核磁圖像進行分析，由于二維圖像的局限性，易造成一些診斷偏差，增加手術變數。而三維可視化輔助復雜甲狀腺腫瘤診療作為一項先進的技術，可以逼真地實時渲染高品質3D圖像，精準呈現瘤體與周圍重要解剖結構的數字化三維模型，讓醫生能夠完整地看到病變情況，包括腫瘤的大小、分布、形態、空間具體位置，以及與血管、組織、氣管、淋巴結等結構之間的關系，同時結合病史、臨床表現及腫瘤標志物等檢查可提高診斷靈敏度、特異度、準確率。

此外，甲狀腺腫瘤三維可視化還有利于多學科的交流討論與協作發展，在術前能夠幫助手術醫生和會診醫生精確掌握患者病情，同時便于醫生向患者及其家屬介紹病變的復雜性和手術的風險程度，從而幫助醫患之間溝通交流。三維可視化技術通過在模型上進行模擬手術還能幫助醫生確定最佳手術方案，從而實現術前的精準診斷、手術個體化規劃、入路與術式決策、術中輔助引導等，推動外科手術向個體化與精準化發展[10]。

綜上所述，三維可視化輔助復雜甲狀腺腫瘤診療的臨床價值顯著，具有較高的診斷靈敏度、特異度、準確率和手術成功率，值得推廣。

參考文獻

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（收稿日期：2023-04-20）