医师在线2023年3期

颈动脉斑块横截面积的人工计算法与3D slicer法的比较研究

胡亮华1 韩长燕1 张伟甲1 覃月超2 陶怡然1

1、上海市浦东新区周浦社区卫生服务中心 上海201318

2、广西省梧州市工人医院 广西  梧州543000

【摘要】目的：颈动脉最大斑块横截面积的人工计算法与3D slicer法的结果比较。方法：进入超声工作站，调出颈动脉超声检查的报告中最大斑块的长度和厚度。通过计算（最大斑块长度×厚度）得出人工计算法的最大斑块横截面积。调出最大斑块的超声截图，采用3D slicer软件Markups插件使用多点描记法勾画斑块轮廓，通过软件自动计算出横截面积。结果：在整体样本中，3D slicer法对最大斑块横截面积的测量结果小于人工计算法的结果，但两者之间无显著差异（P=0.25）。在小斑块面积组（最大斑块面积≦20 mm2）中，3D slicer法的测量结果小于人工计算法的结果，两者之间有显著差异（P=0.002）；在大斑块面积组（最大斑块面积＞20 mm2）中，3D slicer法的测量结果小于人工计算法的结果，两者之间无显著差异（P=0.343）

【关键词】颈动脉粥样硬化性斑块；3D slicer；精确横截面积

【中图分类号】

颈动脉粥样硬化性斑块（以下简称颈动脉斑块）多存在于颈动脉的分叉处，严重时斑块脱落可导致缺血性脑卒中【1】。颈动脉超声是颈动脉斑块筛查的常用的检查手段，可测量和记录斑块的长度与厚度【2】。然而由于人工测量斑块的长度与厚度存在误差且斑块往往是不规则的，所以在人工计算斑块的横截面积时也可能存在很大的误差性。3D Slicer软件是由美国国立卫生研究院（NIH）资助研发的一款开源免费的医学图像处理软件，具有图像分割、测量等功能【3】。目前还没有研究将3D Slicer应用于对颈动脉斑块横截面积的测量。

本研究使用3D slicer软件对颈动脉最大斑块的横截面积进行精确测量并与人工测量法的结果展开比较。

对象与方法

1、研究对象：2022年06月～2022年12月在我院门诊就诊的接受颈动脉超声检查的患者。在超声工作站中共收集到患者颈动脉超声报告和对应的超声截图50份，患者的平均年龄为67.70±8.80岁，男性患者25人，女性患者25人。 

2、颈动脉最大斑块横截面积人工计算法超声资料：

进入超声工作站，调出患者颈动脉超声检查的报告如下内容：1）最大斑块长度（mm） 2）最大斑块厚度（mm）。通过计算（最大斑块长度×最大斑块厚度）得出人工计算法的最大斑块横截面积（mm2）。以人工计算法作为标准，最大斑块横截面积小于20 mm2定义为小斑块面积，最大斑块横截面积大于20 mm2定义为大斑块面积。共有35个患者归为小斑块面积组，15个患者归为大斑块面积组。

4、基于3Dslicer的颈动脉最大斑块横截面积计算：

进入超声工作站，调出患者最大斑块的超声截图，采用3D slicer 4.1.3软件Markups插件使用多点描记法勾画斑块轮廓，通过软件自动计算出基于3D slicer的最大斑块横截面积（图1）。

5、统计学方法：连续变量表示为平均值±标准差（正态分布）或中位数（四分位数）（偏态分布），分类变量以N（%）表示。在两组之间偏态分布的连续变量的比较中使用Wilcoxon秩和检验。

结果

1、整体样本中人工计算法与3D slicer法比较

在整体样本中（表1），人工计算法与3D slicer法对最大斑块横截面积测量结果的比较中我们发现3D slicer法的测量结果小于人工计算法的结果，但两者之间无显著差异（P=0.25）。

2、小斑块面积组横截面积的人工计算法与3Dslicer法比较

在小斑块面积组中（表2），人工计算法与3Dslicer法对最大斑块横截面积测量结果的比较中我们发现3D slicer法的测量结果小于人工计算法的结果，两者之间有显著差异（P=0.002）。

3、大斑块面积组横截面积的人工计算法与3Dslicer法比较

在大斑块面积组中（表3），人工计算法与3Dslicer法对最大斑块横截面积测量结果的比较中我们发现3D slicer法的测量结果小于人工计算法的结果，两者之间无显著差异（P=0.343）。

讨论

有研究发现颈动脉斑块的严重程度与发生缺血性脑卒中的风险高度相关，成为影响社区老年人群健康的主要因素之一【4-5】。还有研究证明了颈动脉最大斑块的基线面积和进展均是缺血性脑卒中的重要的预测因子，在调整了年龄、性别等其他混杂因素后，颈动脉最大斑块面积的预测能力仍没有降低【6】。这说明了对颈动脉最大斑块面积进展的监测在临床工作中具有很高的价值，有助于早期识别缺血性脑卒中的高危患者。

本研究在超声工作站中调出老年人颈动脉最大斑块的长度和厚度以及最大斑块的超声截图，使用人工计算法和3D slicer法得到最大斑块的横截面积并比较。我们发现3Dslicer法得到的横截面积显著小于人工计算法，虽然没有达到统计学意义，但这仍说明了传统的人工计算法的确存在着巨大的误差。进一步在小斑块面积组与大斑块面积组的分层分析中我们发现斑块面积越小的斑块通过人工计算得到近似横截面积与3D slicer测量得到的精确横截面积之间差异越大，这可能由于较小斑块相比与较大斑块在人工测量时误差尤为显著。

由于3D slicer为开源免费软件，未来可将其集成于超声工作站中，辅助超声医师对最大斑块横截面积的测量。

参考文献：

1. Denswil NP, Van D, Ritz K, Boer OD, Aronica E, Troost D, et al. Atherosclerosis in the circle of Willis: Spatial differences in composition and in distribution of plaques. Atherosclerosis (00219150). 2016;251:78-84

2. Chen Y, Xing H, Wen J, Peng Q, Liu R, Sun W, et al. Three-dimensional ultrasound imaging: An effective method to detect the effect of moderate intensity statin treatment in slowing carotid plaque progression. J Clin Ultrasound. 2021 Sep;49(7):731-740.doi:10.1002/jcu.23013

3. KikinisR P, VosburghKG. 3D Slicer：a platform for subject-specific image analysis，visualization，and clinical support [M]//Intraoperative imaging and image-guided therapy. New York：Springer.2014：277-289

4. Akazawa S, Tojikubo M, Nakano Y, Nakamura S, Tamai H, Yonemoto K, et al. Usefulness of carotid plaque (sum and maximum of plaque thickness) in combination with intima-media thickness for the detection of coronary artery disease in asymptomatic patients with diabetes. J Diabetes Investig. 2016 May;7(3):396-403.doi:10.1111/jdi.12403

5. Thompson T, Shields KJ, Barinas-Mitchell E, Newman A, Sutton-Tyrrell K. Calcified carotid artery plaques predict cardiovascular outcomes in the elderly. J Hypertens. 2015 Apr;33(4):810-7; discussion 817.doi:10.1097/hjh.0000000000000488

6. Spence JD, Eliasziw M, DiCicco M, Hackam DG, Galil R, Lohmann T. Carotid plaque area: a tool for targeting and evaluating vascular preventive therapy. Stroke. 2002 Dec;33(12):2916-22.doi:10.1161/01.str.0000042207.16156.b9