大腿皮下脂肪客觀精準評估模型的建立及其在脂肪抽吸術中的應用

高華晨 楊琴 楊帆 李望舟 李靖 李躍軍

[摘要]目的：用醫學影像軟件處理大腿CT斷層掃描數據，建立精準評估就醫者大腿皮下脂肪組織量化分布的三維模型，為脂肪抽吸大腿塑形提供術前評估及術后效果評價的客觀方法。方法：選取接受雙側大腿脂肪抽吸術的就醫者24例，將其術前及術后大腿CT掃描數據以DICOM格式導入Mimics軟件，利用軟件的圖像編輯及測量功能進行建模和測量。結果：成功構建大腿皮下脂肪組織三維立體數字化模型，能從不同視角觀察大腿的勻稱度和美觀度，并可分別獲得大腿皮下脂肪組織總體積及各亞單元部位脂肪分布特點；能直觀找出重點部位的關鍵平面，進行關鍵平面的大腿圍度測量及不同點位脂肪厚度測量，并顯示脂肪和肌肉的構成關系。結論：通過Mimics軟件能準確構建雙側大腿立體三維模型，實現大腿皮下脂肪組織的可視化、立體化及體積測量精準化，為大腿脂肪抽吸術的術前評估、手術設計及術后效果評價提供可靠依據。

[關鍵詞]脂肪抽吸術；三維模型；脂肪體積測量；可視化；精準評估

[中圖分類號]R622? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2024）06-0001-05

Establishment of an Objective and Accurate Evaluation Model of Thigh Subcutaneous Fat and Its Application in Liposuction

GAO Huachen1， YANG Qin1， YANG Fan2， LI Wangzhou1， LI Jing1， LI Yuejun1

（ 1.Department of Burn and Plastic Surgery， the Second Affiliated Hospital of Air Force Medical University， Xi'an 710038， Shaanxi， China; 2. Department of Pathology， First Affiliated Hospital of the Army Medical University，

Chongqing 400038， China ）

Abstract： Objective? To establish a three-dimensional （3D） model for accurate evaluation of subcutaneous fat distribution in the thigh using medical image software， and to provide an objective method for preoperative assessment and postoperative evaluation of the effect of thigh liposuction. Methods? 24 patients who underwent bilateral thigh liposuction were selected. The preoperative and postoperative thigh CT scan data in DICOM format were imported into Mimics software， and modeling and measurements were performed using the software's image editing and measurement functions. Results? A 3D digital model of subcutaneous thigh fat tissue was successfully constructed， which could observe the symmetry and beauty of the thigh from different angles， and obtain the total volume and distribution characteristics of subcutaneous fat in each subunit area of the thigh. The key planes of the targeted areas could be found， and the thigh circumference and fat thickness at different positions could be measured， displaying the composition relationship between fat and muscle. Conclusion? The three-dimensional model of bilateral thighs can be accurately constructed by Mimics software， which can realize the visualization， three-dimensionalization and precise volume measurement of the subcutaneous fat tissue of the thighs and provide a reliable basis for preoperative evaluation， surgical design and postoperative evaluation of thigh fat aspiration.

Key words： liposuction; three-dimensional model; fat volume measurement; visualization; accurate evaluation

臨床上，因大腿粗大或外形不佳而尋求美容外科幫助的就醫者越來越多[1]。對于大腿脂肪堆積過多或分布不均導致的腿形不美觀，一般能通過脂肪抽吸手術獲得滿意的效果[2]。然而，對于腿部皮下脂肪不多卻因深部肌群肥大導致的大腿粗大者，往往難以用吸脂術矯正。因此，術前評估就醫者腿部皮下脂肪的數量、分布及其對大腿外形的影響程度具有十分重要的臨床價值。目前臨床上常用肉眼觀察和腿圍測量的方法進行大腿外形的美學評估，用手捏檢查（Pinch test）進行脂肪厚度的測量。由于腿部的解剖學特殊性[3]，僅靠手捏的感覺有時不易分清脂肪與肌肉軟組織，也難以準確測量大腿眾多解剖要點的脂肪厚度，更無法準確估計大腿皮下脂肪的固有數量及預測擬吸出的脂肪量。手術醫生在術前評估和手術時往往在很大程度上依靠個人的經驗進行判斷，容易出現吸脂不足或過度抽吸問題。本研究采用數字化技術，將就醫者大腿部斷層掃描數據經醫學專業影像軟件處理，建立3D透明可視化模型，用于直觀、立體地評估皮下脂肪的量化分布及其與大腿外形的對應關系，并通過測量模塊獲取圍度、厚度、面積及體積等量化指標，以期為提高大腿脂肪抽吸術的精確性、效果評價和科研教學提供新的方法，具體如下。

1? 資料和方法

1.1 一般資料：選取2020年8月-2022年3月筆者科室行大腿脂肪抽吸術就醫者24例，均為女性，年齡24～33歲，BMI 21.34～24.96 kg/m?。納入標準：①行大腿脂肪抽吸術；②年齡大于18歲；③術前、術后均行大腿部CT斷層掃描。排除標準：①合并全身系統性疾病；②CT掃描數據缺失、圖像范圍不全；③臨床資料不完備。本研究已獲得醫院倫理委員會批準，所有就醫者均簽署知情同意書。

1.2 操作平臺：計算機配置為Windows11操作系統，Intel（R） Core（TM） i5-10210U CPU @ 1.60GHz 2.11 GHz處理器，16.0 GB內存，影像處理軟件為Mimics Medical 21.0。

1.3 方法

1.3.1 整體外觀三維模型的構建：將DICOM格式的CT斷層掃描數據導入專業影像處理軟件中，根據脂肪和肌肉組織的衰減特征分別設置閾值-205～-51 HU、-5～-135 HU[4]，使用Threshold工具對圖像進行閾值分割，分割后用Region Grow工具進行區域增長，提取脂肪和肌肉組織圖像并保存為蒙版；利用Smooth Mask和Smart Fill工具對蒙版進行光滑和填充孔洞處理，填補其中微小空缺部分；接著使用Edit Masks和Multiple Slice Edit工具對蒙版手動進行單層和多層修飾，去除混雜信號影響；最后用Calculate Part工具將蒙版構建為整體外觀三維模型。

1.3.2 精準測量三維模型的構建：在上述得到的整體外觀三維模型基礎上，去除肌肉及肌間脂肪等非皮下脂肪組織部分，沿著模型的臀溝和腹股溝邊緣，將模型中會陰部及臀部皮下脂肪組織分割并去除，提取出左、右大腿皮下脂肪組織模型并保存；按照《人體測量方法》第二版[5]中對下肢圍度的定義，找出大腿最大圍、大腿中間圍和大腿最小圍所在處，沿3個圍度平面將模型分割為上段、中段及下段3個部分，分別標記3種顏色，左右共6個部分；同理在左右兩側按股骨走向分別建立1個矢狀面，沿此平面將模型分割為內側和外側2個部分，分別標記2種顏色，左右共4個部分。

1.3.3 數據測量：利用3D Properties工具分別計算左、右大腿皮下脂肪組織的總體積及各部分脂肪體積，單位為毫升（ml）；根據模型結合冠狀面CT圖像，找到大腿最大圍、大腿中間圍和大腿最小圍等關鍵平面和點位，對各個平面和點位的大腿圍度、脂肪厚度和面積等進行測量，單位為厘米（cm）、平方厘米（cm2）。

2? 結果

2.1 大腿皮下脂肪組織整體外觀三維模型：本研究成功構建了24例女性就醫者的大腿皮下脂肪組織三維模型，每個模型都可以實現大腿皮下脂肪組織透明可視，清晰地展示大腿皮下脂肪組織分布和形態，可以通過旋轉、縮放、平移等操作觀察不同視角大腿的勻稱度和美觀度，發現影響美觀的潛在位點，立體感和真實性強。通過觀察還可以大致判斷脂肪和肌肉結構比例關系，明確大腿粗大畸形是否為深部肌群肥大導致，對于術前評估和術后效果比較評價有著更加直觀的呈現效果，見圖1。

2.2 大腿皮下脂肪組織體積精準測量三維模型：將上述三維模型中臀部和會陰部分割去除后，成功獲得精準測量模型。可以觀察到各部分脂肪分布差異，通過測量可以得到左、右大腿皮下脂肪組織總體積及上段、中段、下段、內側、外側各部分脂肪組織體積，結果見表1、圖2。

2.3 大腿關鍵點位脂肪厚度的測量：通過對模型和CT圖像的觀察比較，可以找出大腿上段最大寬度、最大脂肪厚度及大腿中段最大脂肪厚度等關鍵點位，用軟件MEASURE模塊中的Distance工具，可以對其進行測量和標記，見圖3～4。

2.4 關鍵平面大腿圍度及脂肪厚度的測量：通過軟件MEASURE模塊中的Distance和Area工具，可以測量得到大腿最大圍、大腿中間圍和大腿最小圍3個平面大腿圍度、脂肪面積及前、前外、外、后外、后、后內、內、前內側8個點位脂肪厚度，操作簡便易行且結果精確，見圖5。

2.5 典型病例：某女，33歲，身高160 cm，體重55 kg，BMI為21.48 kg/m?，于2021年2月在筆者科室行大腿脂肪抽吸術。術前1 d和術后2周行大腿部位CT檢查，按上述方法構建皮下脂肪組織三維模型進行觀察和測量。與術前比較，術后大腿外觀和脂肪含量存在明顯差異，大腿最大圍和大腿中間圍分別減少2～3 cm和4～5 cm，大腿上段和中段平均脂肪厚度均減少1 cm左右，手術效果較好。見表2、圖6～7。

3? 討論

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對美的追求不僅僅是有良好的面部容貌，還包括形體的美觀。全身肥胖和局部脂肪堆積是影響形體美的重要因素，通過限制飲食和體育鍛煉等傳統減脂方法可以達到減少全身脂肪的目的[6]，但是眾多減肥失敗者和存在局部脂肪堆積者往往需要通過脂肪抽吸術等方法達到形體美的目標[7]。因此，脂肪抽吸術發展至今，已成為全球最受歡迎的美容手術方式之一，隨著麻醉方法、液體管理和手術設備等的改進，其安全性和有效性也已十分可靠[8-9]。據美國美容學會報告，僅在2021年度美國就有超過491 000例就醫者接受了脂肪抽吸術，且具有非常低的并發癥發生率[10-14]。其中雙側大腿部位的脂肪抽吸塑形手術是具有相當挑戰性的，全面準確的術前評估（尤其對雙側大腿皮下脂肪組織分布和脂肪含量的評估）對于降低手術風險、減少并發癥及提升手術效果和就醫者滿意度有著至關重要的作用[15-16]。缺乏客觀直接的數據支持，容易導致評估結果不夠全面和準確，甚至導致手術效果不理想和多次手術，降低就醫者滿意度。因此，探索大腿皮下脂肪量化分布的可視化、精準化和個體化方法，對增強雙側大腿塑形美容手術的術前評估充分性和提高手術效果具有重要的應用價值。

目前臨床上常用視覺檢查、皮膚掐捏試驗和測量腿圍等方法對就醫者進行美學評估，這些方法雖然簡單方便，但是不夠準確[17]。尤其對于大腿而言，其解剖結構不同于腰腹部和上臂，大腿皮膚及皮下組織緊實致密[18]，皮膚掐捏試驗難以奏效，即使結合測量腿圍也難以明確皮下脂肪和肌肉比例關系，不能判斷大腿粗大是否為深部肌肉肥大所致。此外，評估人體脂肪含量的參數還包括BMI、體脂率和皮褶厚度等，然而這些指標通常反映的是全身脂肪情況，以脂肪體積為評價目標的研究在國內鮮有報道。近年來，三維表面成像技術被廣泛應用于整形外科[19-21]，Li Z等[22]利用三維表面成像技術實現了對大腿體積的客觀量化，并通過就醫者術后大腿體積變化率等參數客觀評價了脂肪抽吸術的效果，這種方法雖然也能夠快速準確地構建大腿整體外觀三維模型，但是該模型無法呈現大腿內部結構，只是通過術后大腿體積的變化率間接反映大腿皮下脂肪體積，對于脂肪抽吸術術前脂肪含量和分布特征的評估也許并不準確。CT和MRI被公認為脂肪測量的標準[23]，然而二維圖像相對于三維模型來講無法呈現立體的輪廓，不夠直觀。

本研究利用就醫者斷層掃描數據成功構建了大腿皮下脂肪透明可視化三維模型，并對大腿皮下脂肪組織體積及關鍵平面和點位脂肪厚度進行了精確測量，其應用價值和意義在于：①實現了對大腿皮下脂肪組織的可視化、立體化，可以更加直觀、立體地觀察大腿皮下脂肪組織分布情況及其與肌肉組織間的結構比例關系，通過觀察可以進一步評估脂肪分布異常對腿部外形不美觀的影響程度；②通過精準模型的測量，可以獲得每側大腿皮下脂肪總體積及各解剖分區亞單元的脂肪堆積量等客觀精準數據，為預估脂肪可抽吸量及術中量化掌控吸脂量提供參考，有利于減少吸脂不足、吸脂過量及兩側吸脂不對稱、亞部位吸脂不均衡的發生率，指導手術精準操作；③通過構建術后大腿皮下脂肪組織三維模型，可以與術前三維模型進行比較觀察和測量，客觀呈現手術效果，補充完善了術后效果比較評價的指標和方法。

綜上所述，大腿皮下脂肪客觀精準評估模型的建立為大腿脂肪抽吸術的術前評估、手術規劃與設計和術后效果比較評價提供了更精準的客觀數據支持，可以提高手術的精準性和安全性，提升就醫者滿意度。本研究的局限性在于需要對就醫者雙大腿全段進行CT掃描，具有一定的放射性，且檢查時就醫者處于仰臥位，由于自體重力原因大腿后側脂肪易發生一定程度的擠壓變形，三維模型呈現效果與站立時實際觀察到的大腿外形有略微偏差。后續研究將在對就醫者進行CT掃描時擺正就醫者體位，盡量避免大腿后側脂肪受到擠壓，同時納入更多樣本，探索通過單個或幾個截面脂肪面積預測脂肪體積和分布的可行性，減少放射劑量，降低時間經濟成本。

[參考文獻]

[1]Manzaneda Cipriani R M， Adrianzen G A， Zulueta J， et al. Aesthetic preferences of the anterior thigh as a beauty factor in women[J]. Plast Reconstr Surg Glob Open， 2022，10（1）：e4055.

[2]Olivas-Menayo J， Chang-Azancot L. From the SAFE to the SAFEST liposuction：combining PAL and RFAL technology in body contouring procedures[J]. Aesthetic Plast Surg， 2023，47（6）：2486-2494.

[3]Si L， Li Z， Li H， et al. Anatomical guidelines for thigh lipoplasty based on cadaveric dissection of the superficial fascial system in the thigh[J]. Plast Reconstr Surg， 2023，151（2）：293-302.

[4]Tolonen A， Pakarinen T， Sassi A， et al. Methodology， clinical applications， and future directions of body composition analysis using computed tomography（CT）images： A review[J]. Eur J Radiol， 2021，145：109943.

[5]席煥久，陳昭.人體測量方法[M].2版.北京：科學出版社，2010：173-176.

[6]王友發.中國居民肥胖防治專家共識[J].中國預防醫學雜志，2022，23（5）：321-339.

[7]王躍星.弧形吸脂針在體形雕塑中的應用[J].中國美容醫學，2022，31（7）：35-37.

[8]齊越，王曉媛.布比卡因和利多卡因腫脹液在局麻吸脂術中的應用效果比較[J].中國美容醫學，2020，29（5）：90-93.

[9]劉璇，吳磊.Body-jet水動力吸脂術在大腿及臀部塑形中的應用體會[J].中國美容醫學，2018，27（6）：7-10.

[10]Beidas O E， Gusenoff J A. Update on liposuction： what all plastic surgeons should know[J]. Plast Reconstr Surg， 2021，147（4）：658e-668e.

[11]Aesthetic plastic surgery national databank statistics 2020-2021[J]. Aesthet Surg J， 2022，42（Suppl 1）：1-18.

[12]Sterodimas A， Boriani F， Magarakis E， et al. Thirtyfour years of liposuction： past， present and future[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci， 2012，16（3）：393-406.

[13]Housman T S， Lawrence N， Mellen B G， et al. The safety of liposuction： results of a national survey[J]. Dermatol Surg， 2002，28（11）：971-978.

[14]Mendez B M， Coleman J E， Kenkel J M. Optimizing patient outcomes and safety with liposuction[J]. Aesthet Surg J， 2019，39（1）：66-82.

[15]Broughton G 2nd， Horton B， Lipschitz A， et al. Lifestyle outcomes， satisfaction， and attitudes of patients after liposuction：a Dallas experience[J]. Plast Reconstr Surg， 2006，117（6）：1738-1749.

[16]Almutairi K， Gusenoff J A， Rubin J P. Body contouring[J]. Plast Reconstr Surg， 2016，137（3）：586e-602e.

[17]Azzi A J， Lafrenière A S， Viezel-Mathieu A， et al. Objective quantification of liposuction results[J]. J Cutan Aesthet Surg， 2018，11（3）：105-109.

[18]Pirri C， Fede C， Petrelli L， et al. An anatomical comparison of the fasciae of the thigh： A macroscopic， microscopic and ultrasound imaging study[J]. J Anat， 2021，238（4）：999-1009.

[19]Koban K C， Etzel L， Li Z， et al. Three-dimensional surface imaging in breast cancer： a new tool for clinical studies？[J]. Radiat Oncol， 2020，15（1）：52.

[20]De Runz A， Boccara D， Bertheuil N， et al. Three-dimensional imaging，an important factor of decision in breast augmentation[J]. Ann Chir Plast Esthet， 2018，63（2）：134-139.

[21]Knoops P G， Beaumont C A， Borghi A， et al. Comparison of three-dimensional scanner systems for craniomaxillofacial imaging[J]. J Plast Reconstr Aesthet Surg， 2017，70（4）：441-449.

[22]Li Z， Gu Y， Liu Y， et al. The clinical efficacy evaluation of thigh liposuction based on 3-dimensional digital technology：a quantitative study[J]. Ann Plast Surg， 2023，90（6）：539-546.

[23]Wang B， Torriani M. Artificial intelligence in the evaluation of body composition[J]. Semin Musculoskelet Radiol， 2020，24（1）：30-37.

[收稿日期]2023-06-14

本文引用格式：高華晨，楊琴，楊帆，等.大腿皮下脂肪客觀精準評估模型的建立及其在脂肪抽吸術中的應用[J].中國美容醫學，2024，33（6）：1-5.