Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Functional Segmentation for Preoperative Liver Resection Based on Hepatic Vascular Networks

  • 1. Suranaree University of Technology

Description

Successful liver resection relies on accurate estimation of future liver remnant volume (FLRV).According to Couinaud's scheme, a liver is composed of eight functionally independent segments, each of which has its own vascular in-and out-flow tracks.Segmenting a liver by this scheme is vital to postoperative regeneration and hence prognosis outcome.Conventionally, estimation of liver segments was often done by hand on 3D computed tomography.The process is generally tedious, time consuming, and prone to observer variability.Alternatively, computerized methods had been proposed but impeded by anatomically irrelevant approximation and manually specified markers.To resolve the issues, this paper presents a novel method for functional liver segmentation.Its main contribution was performing analyses of differential geometry directly on a liver surface and interior venous system.Except for a few points being placed on major vessels, anatomical references required for defining all separating surfaces were automatically identified.To demonstrate its merits, virtual liver resection was implemented on the standard MICCAI SLIVER07 dataset, and the resultant segments were benchmarked against four most related works.Visual and numerical assessments reported herein indicated that our method could faithfully label all Couinaud's segments, especially the caudate, with lesser degree of user interaction.The preliminary findings suggested that it can be integrated into augmented surgical planning and intervention.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعتمد استئصال الكبد الناجح على تقدير دقيق لحجم بقايا الكبد في المستقبل (FLRV). وفقًا لمخطط Couinaud، يتكون الكبد من ثمانية أجزاء مستقلة وظيفيًا، لكل منها مسارات خاصة به داخل وخارج تدفق الأوعية الدموية. يعد تقسيم الكبد بواسطة هذا المخطط أمرًا حيويًا لتجديد ما بعد الجراحة وبالتالي نتائج التشخيص. بشكل تقليدي، غالبًا ما يتم تقدير أجزاء الكبد يدويًا باستخدام التصوير المقطعي المحوسب ثلاثي الأبعاد. العملية مملة عمومًا وتستغرق وقتًا طويلاً وعرضة لتقلب المراقب. بدلاً من ذلك، تم اقتراح طرق محوسبة ولكن عرقلها تقريب غير ذي صلة تشريحيًا وعلامات محددة يدويًا. لحل المشكلات، تقدم هذه الورقة طريقة جديدة لتقسيم الكبد الوظيفي. كانت مساهمتها الرئيسية هي إجراء تحليلات للهندسة التفاضلية مباشرة على سطح الكبد والجهاز الوريدي الداخلي. باستثناء بضع نقاط يتم وضعها على الأوعية الرئيسية، تم تحديد المراجع التشريحية المطلوبة لتحديد جميع الأسطح الفاصلة تلقائيًا. لإثبات مزاياها، تم تنفيذ استئصال الكبد الافتراضي على مجموعة بيانات MICCAI SLIVER07 القياسية، وتم قياس الشرائح الناتجة مقابل أربعة أعمال الأكثر صلة. أشارت التقييمات البصرية والعددية الواردة هنا أن طريقتنا يمكن أن تصنف بأمانة جميع شرائح Couinaud، وخاصة المذنبة، بدرجة أقل من تفاعل المستخدم. أشارت النتائج الأولية إلى أنه يمكن دمجها في التخطيط والتدخل الجراحي المعزز.

Translated Description (French)

La résection hépatique réussie repose sur une estimation précise du futur volume résiduel du foie (FLRV). Selon le schéma de Couinaud, un foie est composé de huit segments fonctionnellement indépendants, chacun ayant ses propres voies d'entrée et de sortie vasculaires. La segmentation d'un foie par ce schéma est essentielle à la régénération postopératoire et donc au pronostic. Traditionnellement, l'estimation des segments du foie était souvent effectuée à la main sur une tomodensitométrie 3D. Le processus est généralement fastidieux, long et sujet à la variabilité de l'observateur. Alternativement, des méthodes informatisées avaient été proposées, mais entravées par une approximation non pertinente sur le plan anatomique et des marqueurs spécifiés manuellement. Pour résoudre les problèmes, cet article présente une nouvelle méthode de segmentation fonctionnelle du foie. Sa principale contribution consistait à effectuer des analyses de géométrie différentielle directement sur une surface hépatique et un système veineux intérieur. À l'exception de quelques points placés sur les principaux vaisseaux, les références anatomiques requises pour définir toutes les surfaces de séparation ont été automatiquement identifiées. Pour démontrer ses mérites, une résection hépatique virtuelle a été mise en œuvre sur l'ensemble de données standard MICCAI SLIVER07 et les segments résultants ont été comparés aux quatre travaux les plus connexes. Les évaluations visuelles et numériques rapportées ici ont été indiquées que notre méthode pourrait étiqueter fidèlement tous les segments de Couinaud, en particulier le caudé, avec un moindre degré d'interaction de l'utilisateur. Les résultats préliminaires suggèrent qu'elle peut être intégrée dans la planification et l'intervention chirurgicales augmentées.

Translated Description (Spanish)

La resección hepática exitosa se basa en una estimación precisa del volumen remanente hepático futuro (FLRV). Según el esquema de Couinaud, un hígado se compone de ocho segmentos funcionalmente independientes, cada uno de los cuales tiene sus propias vías vasculares de entrada y salida. La segmentación de un hígado mediante este esquema es vital para la regeneración postoperatoria y, por lo tanto, para el pronóstico. Convencionalmente, la estimación de los segmentos hepáticos a menudo se realizaba a mano en tomografía computarizada 3D. El proceso generalmente es tedioso, consume mucho tiempo y es propenso a la variabilidad del observador. Alternativamente, se habían propuesto métodos computarizados, pero impedidos por una aproximación anatómicamente irrelevante y marcadores especificados manualmente. Para resolver los problemas, este documento presenta un método novedoso para la segmentación funcional del hígado. Su principal contribución fue realizar análisis de geometría diferencial directamente en una superficie hepática y un sistema venoso interior. Excepto por algunos puntos que se colocaron en los vasos principales, las referencias anatómicas requeridas para definir todas las superficies de separación se identificaron automáticamente. Para demostrar sus méritos, se implementó la resección hepática virtual en el conjunto de datos estándar MICCAI SLIVER07, y los segmentos resultantes se compararon con cuatro trabajos más relacionados. Las evaluaciones visuales y numéricas informadas en este documento indicaron que nuestro método podría etiquetar fielmente todos los segmentos de Couinaud, especialmente el caudado, con un menor grado de interacción con el usuario. Los hallazgos preliminares sugirieron que se puede integrar en la planificación e intervención quirúrgica aumentada.

Files

09330522.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:51d96484cb00ded8ee047eac93ef6c14
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التقسيم الوظيفي لاستئصال الكبد قبل الجراحة بناءً على شبكات الأوعية الدموية الكبدية
Translated title (French)
Segmentation fonctionnelle pour la résection préopératoire du foie basée sur les réseaux vasculaires hépatiques
Translated title (Spanish)
Segmentación funcional para resección hepática preoperatoria basada en redes vasculares hepáticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3123329661
DOI
10.1109/access.2021.3053384

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W111950849
  • https://openalex.org/W1490941682
  • https://openalex.org/W1491552888
  • https://openalex.org/W160857080
  • https://openalex.org/W1626653188
  • https://openalex.org/W1696871327
  • https://openalex.org/W1867635374
  • https://openalex.org/W1909045979
  • https://openalex.org/W1972571009
  • https://openalex.org/W1979622972
  • https://openalex.org/W1988571414
  • https://openalex.org/W2000897603
  • https://openalex.org/W2004016630
  • https://openalex.org/W2010106767
  • https://openalex.org/W2030933135
  • https://openalex.org/W2036812842
  • https://openalex.org/W2045937304
  • https://openalex.org/W2056298634
  • https://openalex.org/W2057827759
  • https://openalex.org/W2062140168
  • https://openalex.org/W2062503279
  • https://openalex.org/W2074178568
  • https://openalex.org/W2076991855
  • https://openalex.org/W2079652621
  • https://openalex.org/W2099238893
  • https://openalex.org/W2102121461
  • https://openalex.org/W2113137767
  • https://openalex.org/W2114175003
  • https://openalex.org/W2127978975
  • https://openalex.org/W2137438648
  • https://openalex.org/W2147756293
  • https://openalex.org/W2153431772
  • https://openalex.org/W2286483259
  • https://openalex.org/W241396880
  • https://openalex.org/W2431670239
  • https://openalex.org/W2518482072
  • https://openalex.org/W2552348580
  • https://openalex.org/W2567425064
  • https://openalex.org/W2598166618
  • https://openalex.org/W2608897368
  • https://openalex.org/W2627007876
  • https://openalex.org/W2745272253
  • https://openalex.org/W2750161720
  • https://openalex.org/W2759354940
  • https://openalex.org/W2774436127
  • https://openalex.org/W2791117644
  • https://openalex.org/W2943580940
  • https://openalex.org/W2980380247
  • https://openalex.org/W2980651516
  • https://openalex.org/W2987972025
  • https://openalex.org/W3009622241
  • https://openalex.org/W305471496
  • https://openalex.org/W4233857083
  • https://openalex.org/W4245887103
  • https://openalex.org/W78633279