邹娟郑杰华李志扬林伟洵陈业晞
霓虹灯变压器汕头大学医学院第二附属医院甲乳疝外科515041
邹娟和郑杰华对本文有同等贡献
通信作者：陈业時，Email:chenyexi@vip.sina；李志扬，Email:s_zyli4@stu.edu
【摘要】近年来随着三维重建技术的不断发展，基于病理学及医学影像学的三维重建技术在乳腺
癌的诊治方面显示出一定的价值。三维重建技术凭借其可提供病灶的空间位置、形态结构及与周围组
织脏器的三维结构关系等优点在乳腺癌的早期诊断、手术、术后精确评估效果等方面发挥了关 键的作用。尽管目前基于病理学及医学影像学的三维重建技术的应用仍存在不足，但随着科学技术的
不断发展，三维重建技术在乳腺癌的诊断、个性化及预后评估等方面将发挥越来越重要的作用。
【关键词】乳腺肿瘤；图像处理，计算机辅助；诊断；；应用
基金项目：白求恩•爱惜康卓越外科基金（HZB-20181119-25 )；汕头大学大学生创新创业训练计划
(201810560036)
D0I：10. 3760/cma. j. cn371439-20200810-00011
Application of three-dimensional reconstruction technique in diagnosis and treatment of breast cancer
Zou Juan, Zheng Jiehua, Li Zhiyang, Lin Weixun, Chen Yexi
Department of Thyroid and Breast Hernia Surgery，Second Affiliated Hospital o f Shantou University Medical贴片变压器
College，Shantou 51504】，China
Zou Juan and Zheng Jiehua are contributed equally to the article
Corresponding author\ Chen Yexi，E m ail:*****************; Li Zhiyang，Email: s一zyli4@stu. edu. cn
【Abstract】In recent years, with being gradually developed, three-dimensional (3D) reconstruction
based on pathology and medical imaging technology has shown certain value in the diagnosis and treatment of
breast cancer. And with its advantages of providing the spatial location, morphological structure and 3D
structure relationships with the surrounding tissues and organs, 3D reconstruction technology has played a key
role in the early diagnosis, surgical treatment, and accurate evaluation of the treatment effect after surgery of
breast cancer. Although the application of 3D reconstruction technology based on pathology and medical imaging
is still inadequate, with the continuous development of science and technology, 3D reconstruction technology
will play an increasingly important role in the diagnosis, personalized treatment and prognosis assessment of
breast cancer.
【Key words 】Breast neoplasms; Image processing，computer-assisted; Diagnosis; Therapy; Application
Fund program ：Bethune-Ethicon Excellence Surgery Fund ( HZB-20181119-25 ) ；Undergraduate
Innovation and Entrepreneurship Training Program Project of Shantou University (201810560036)
DOI：10. 3760/cma. j. cn371439-20200810-00011
乳腺癌是全世界女性最常见的恶性肿瘤之一，同时也是导致女性死亡的主要原因[1]。根据国际癌症 研究中心基于GLOBOCAN发布的最新统计，2018年 乳腺癌全球发病例数占恶性肿瘤发病总例数的11.6%，死亡例数占6. 6%，其中超过半数的患者未 能早期诊断[2_3]。早期乳腺癌的诊断显得尤为重要，因乳腺癌早期是的最佳时期，可降低40%的死 亡率[4]。乳腺作为女性重要器官之一，外科医生在专注于提高生存率的同时，也在不断地研究如何最大 程度保留乳腺组织及乳房重建，以提高患者术后生命 质量[5_7]。病理学及医学影像学在提高乳腺疾病诊断 准确率的同时，三维重建技术也为乳 腺疾病提供了许 多重要的信息。三维重建技术可以为术者更直观立 体地提供乳腺病灶的位置、形态及与周围组织脏器的 三维结构关系等信息，有助于用来协助教学、医患沟 通、制定手术方案以及术后精确评估效果等，这
极大程度地促进了乳腺外科朝着精准医疗、微创 和心理的方向发展[8~]。现对基于病理学及医 学影像学的三维重建及打印技术在乳腺癌诊疗中的 研究进展及前景进行综述。
1三维重建技术的概述
基于病理学及医学影像学的三维重建技术是运 用计算机图形学和图像处理法，将医学二维图像序 列，在计算机中重建成组织或器官的三维图像。通过 该项技术，医生可以获得全方位、立体、智能的动静态 图像，并对它们进行旋转、缩放、测量、计算等操作，能 更加充分地了解病灶的空间位置、形态结构及与周围 组织脏器的三维结构关系。这不仅有助于教学，方便 医学生学习和掌握人体解剖，同时也有助于外科医生 术前规划、虚拟模拟外科手术，术中导航外科手术、遥 控手术，术后精确评估效果。近年来，三维重建 技术已广泛应用于指导关节手术、心脏手术、整形手 术、颌面部手术、肝胆及消化道肿瘤手术、颅脑肿瘤手 术等诸多领域[13_18]。目前，国外乳腺三维重建技术 已用于指导乳腺肿瘤切除手术、保乳的应用、？L 腺癌伴淋巴结转移的、个体化、乳腺重建及 新辅助放化疗的评价等临床研究，而国内主要用于指 导乳腺肿块切除手术以及评价化疗药疗效。
2基于病理学的乳腺三维重建
病理三维重建是将标本制作成次连续病理大切 片，并于显微镜下勾画出肿瘤的范围，最后运用计算 机图形法和图像处理法构建出病理三维重建模型。目前临床上保乳手术呈上升趋势，然而如何精确掌握 保乳手术切缘仍是开展保乳手术的关键点。病理三 维重建技术不仅能全面地评估切缘，而且与常规病理 取材相比，能够检测出更为完整的病理类型及测量出 更为精准的肿瘤长径。邱恒等[25]通过保乳手术切除 标本的病理三维重建，重现肿瘤切除组织的原始三维 构象，为患者提供更明确的病理分型、精确的肿瘤大 小、三维阴性切缘距离，使保乳术后的辅助决策 更为精确，亦可个体化指导保乳患者瘤床靶区的勾 画。同时多项研究表明病理组织学的三维重建技术 能够全面、立体和直观地展示新辅助化疗乳腺原发肿 瘤的退缩模式，有助于临床准确地选择新辅助降期治 疗后可行保乳手术的患者[2M9]，为该领域的研究提 供了崭新的平台。
3基于医学影像学的三维重建
3.1 基于磁共振数据的三维重建
磁共振（MRI)作为一种对软组织高分辨率的影 像学检查手段，被各类指南推荐用于评估乳腺恶性肿 瘤浸润情况。陈业晞等[3<>]的研究结果提示利用MRI 的ADC图和F A图来评估乳腺癌浸润范围具有更明 显的价值，病变面积与病理结果有很高的相关性，可 为乳腺癌术前病变范围评估提供重要的参考
价值。另有研究表明，相对于CT,M RI可提供更精确的乳腺 体积信息[”_33]。基于以上优势，目前临床上大多数 三维重建均基于M RI的数据。张聚良等[34；利用\1111 数据进行三维乳房重建，在精确规划出切除腺体的同 时，使用生物可降解材料聚己内酯打印乳房缺损填充 物，用于乳房重建，取得了满意的效果。Ra〇等[35]对乳腺癌患者术前进行MK1检查，并利用获取 的数据进行三维重建并3D打印出实体模型，用于指 导保乳手术，进行手术的8例患者均在获得阴性切缘 的同时，最大程度上保留了正常乳腺组织。杨涛 等[1〜通过对新辅助化疗（neoadjuvant chemotherapy，NAC)后残余肿瘤的M RI图像进行三维重建，并与病 理学检查结果进行比较，发现NAC后M RI三维重建 图像能准确评价残余肿瘤的立体空间范围，提供了一 种全新的残余肿瘤评价方法，有助于临床准确选择 NAC后降期保乳患者。
考虑俯卧位时乳房下垂能获得更精细而全面的 数据，目前通用MR1检查中，乳腺专用线圈均被设计 用于俯卧位。但外科手术时，患者处于仰卧位，因此 体位的变动导致术前检查的数据可信度有待商榷。胡晓欣等[~的研究中，M RI检查时，研究对象由俯卧 位改为仰卧位，所有病灶的定位径线均发生不同程度 的变化，波动范围在8. 16 -22.73 mm，提示基于术前 乳腺专用线圈获取的数据，在术中应用时很可能存在 较大偏误。如何解决体位变动带来的误差，也成为 MRI指导乳腺癌手术中急需解决的问题。
3_2基于C T数据的三维重建
C T和MR1受操作者主观影响均较小，并且进行 乳腺检查时处于与手术一致的仰卧体位，极大程度上 克服了体位改变引起的位置和体积变动误差。Eric 等[371认为基于C T数据的三维重建及3D打印技术 确保外科医师通过多个视角更全面地评估乳房重建 手术，进而在缩短自体皮瓣重建手术时间的同时，也 避免因不对称而进行校正操作的情况。随着多层螺 旋CT(MSCT)检查技术的发展，MSCT被作为乳腺癌 检查的一种重要方法。它不仅可以观察病变的形态 学改变，同时还可以从血流动力学方面了解病灶的生 物学特征。MSCT灌注成像是一种无创性评价组织 器官血流灌注的新方法，能反映组织器官血流动力学 及功能改变，所以可以从血流动力学方面来鉴别乳腺 良恶性肿瘤[38_39]。C T检查由于具有操作简便、原始 数据丰富、重建图像质量高等优点，因此在三维重建
方面占有明显优势。然而，C T对软组织的分辨率不 及MRI，在判断乳腺癌浸润范围、评估新辅助化疗效 果及指导保乳手术方案方面仍不及MRI[40]。因此，虽然不少学者支持基于C T数据进行乳房三维重建 用于指导乳房重建手术，但鲜有用于指导保乳手术的 研究和观点。C T数据进行乳房三维重建有其独特优 势，在评估乳房体积、规划乳房重建等方面具有较大 价值，但短板在于无法精确评估手术切缘，而且存在 辐射。
3.3基于超声数据的三维重建
超声操作简便、快捷、无辐射，并且能在术中动态 指导手术，同时易于普及，因而被广泛应用于乳腺
疾 病的筛查、术中辅助等。但超声受操作者主观性及技 术水平影响较大，故在三维重建方面的研究几近空 白。鉴于C T的辐射、M RI价格昂贵及耗时等缺点，随着新技术的研发和进展，也有部分学者曾尝试应用 超声获取数据进行三维重建。近年来，自动乳腺全容 积扫描（automatic breast volume scanner，ABVS)作为 超声领域中的一项新技术，正逐渐被应用于临床。van £8(1〇111等[41]对比了 A BV S结合V R技术三维重 建与MRI三维重建在评估新辅助化疗后浸润性乳腺 癌浸润范围中的价值，发现ABVS不但能规避常规超 声主观性的缺陷，还能优于M RI对乳腺癌的大小、浸 润范围等参数进行精确的评估，同时兼备超声操作简 便、无辐射、术中动态应用等优势。该研究预示基于 超声数据的三维重建或将在保乳手术等方面有更大 的应用前景，但是目前尚需更多研究结果来支持该结 论。
4结语
三维重建技术具有精准化、个体化的特点，为乳 腺外科精准医疗、微创和心理的目标提供强 有力的保障。该技术不仅能满足个体化精准医疗的 需求、降低排斥反应等优势，还能构建出与缺损组织 相匹配的结构，最大程度上完成原位修复，为保乳手 术和乳房重建提供了更多的可能性。但目前三维重 建技术在乳腺外科方面的应用研究，包括数据获取、材料改进、应用领域拓展等方面，仍需不断深人研究。利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
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