НЕРЕШЕННЫЕ ВОПРОСЫ И КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЕГМЕНТАЦИИ И ВОЛЮМЕТРИИ ПЕЧЕНИ

Современные методы медицинской визуализации способствовали появлению новых технологий и направлений в медицине печени – сегментации печени, представляющей собой процесс разделения органа на функционально независимые сегменты с индивидуальной системой кровоснабжения, венозного оттока и выведения желчи и ее волюметрии (волюмометрии – измерений и оценки функциональных объемов органа). Учитывая значительную вариабельность формы, размеров, объема, особенностей кровоснабжения не только печени в целом, но и каждого из ее сегментов, выполнение точной сегментации этого органа остается сложной задачей. Цель обзора - анализ классических и альтернативных системы сегментации печени, представляющих собой анатомо-функциональные модели органа. Выделены их преимущества и недостатки. Особое внимание уделено лучевым методам визуализации печени с рассмотрением спектра их возможностей и ограничений при сегментации и волюметрии. Материалом для исследования послужили источники зарубежной и отечественной литературы за последние годы. Источники отбирались по следующим ключевым словам: печень, анатомия, сегменты печени, волюметрия печени, трансплантация, liver, anatomy, liver segments, liver volumetry, transplantation и некоторым другим. Всего было отобрано 50 источников. Использован описательный метод анализа. Сегментация и волюмометрия печени уже сейчас позволяют решать широкий перечень клинических задач, включая предоперационное планирование резекций и трансплантаций, оценку динамики и эффективности лечения, а также построения прогностических моделей и обучения. В обзоре приведены результаты исследований волюметрической оценки функционального резерва органа при планировании операций и способов его увеличения, обсуждаются ручные, полуавтоматические и автоматические методы сегментации с их преимуществами и недостатками. Особенно подчеркивается роль развития технологий сегментации и волюметрии в трансплантологии. В заключении отмечаются нерешенные проблемы, что требует совершенствования алгоритмов визуализации, учета анатомических вариантов при сегментации и волюметрии печени со скорейшей интеграцией искусственного интеллекта для повышения точности и скорости проводимого анализа. Своевременное решение широкого перечня обозначенных задач продолжат способствовать трансформации подходов в хирургической гепатологии, обеспечивая приоритет безопасным и персонифицированным.

1. Trefts E, Gannon M, Wasserman DH. The liver. Curr Biol. 2017;27(21):R1147-R1151

2. Pereskokov SV, Dmitriev AV, Groshilin VS i dr. Khirurgiya pecheni: ot istokov razvitiya do sovremennykh vozmozhnostey. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2017;(5):170-170. In Russian

3. Juza RM, Pauli EM. Clinical and surgical anatomy of the liver: a review for clinicians. Clin Anat. 2014 Jul;27(5):764-769

4. Ivashchenko OV, Rijkhorst EJ, Ter Beek LC et al. A workflow for automated segmentation of the liver surface, hepatic vasculature and biliary tree anatomy from multiphase MR images. MagnReson Imaging. 2020;68:53-65

5. Srimani P, Saha A. Liver morphology: anatomical study about the outer aspects. Surg Radiol Anat. 2020;42(12):1425-1434

6. Alirr OI, Rahni AAA. Survey on Liver Tumour Resection Planning System: Steps, Techniques, and Parameters. J. Digit. Imaging. 2020;33:304-323

7. Jeong JG, Choi S, Kim YJ et al. Deep 3D attention CLSTM U-Net based automated liver segmentation and volumetry for the liver transplantation in abdominal CT volumes. Sci. Rep. 2022;12:6370

8. Ansari MY, Abdalla A, Ansari MY et al. Practical utility of liver segmentation methods in clinical surgeries and interventions. BMC Med. Imaging. 2022;22:97

9. Bhat M, Rabindranath M, Chara BS et al. Artificial intelligence, machine learning, and deep learning in liver transplantation. J. Hepatol. 2023;78:1216-1233

10. Gotra A, Sivakumaran L, Chartrand G, et al. Liver segmentation: Indications, techniques and future directions. Insights Imaging. 2017;8:377-392

11. Senthilvelan J, Jamshidi N. A pipeline for automated deep learning liver segmentation (PADLLS) from contrast enhanced CT exams. Sci. Rep. 2022;12:15794. https://doi.org/10.1038/s41598-022-20108-8

12. Bonnel F, Duparc F. Historical anatomy of hepatic segmentation: about 250 livers corrosions by Rapp (1953) and Couinaud (1953) in the Conserva-tory of Anatomy in Montpellier. Surg Radiol Anat. 2020;42(12):1407-1420. https://doi.org/10.1007/s00276-020-02596-3

13. Parhisenko YuA, Vorontsov AK, Kalashnik RS i dr. Istoriya razvitiya khirurgicheskoy anatomii organov gepatopankreatobiliarnoy zony. Vestnik Smolenskoy gosudarstvennoy meditsinskoy akademii. 2016;(4):172-181. In Russian

14. Couinaud C. Lobesetsegmentshepatigues: notessurarchitectureanatomigueetchirurgicaledufoie. Presse Med. 1954:105-310

15. Garg S, Kumar KH, Sahni D et al. Anatomy of the hepatic arteries and their extrahepatic branches in the human liver: a cadaveric study. Ann Anat. 2020;227:151409. https://doi.org/10.1016/j.aanat.2019.07.010

16. Abdalla EK, Vauthey JN, Couinaud C. The caudate lobe of the liver: implications of embryology and anatomy for surgery. Surg Oncol Clin N Am. 2002;11(4):835-848. https://doi.org/10.1016/s1055-3207(02)00035-2

17. Sagoo MG, Aland RC, Gosden E. Morphology and morphometry of the caudate lobe of the liver in two populations. Anat Sci Int. 2018;93(1):48-57. https://doi.org/10.1007/s12565-016-0365-7

18. Shruthy KM, Sudhakaran R. Vascular Anatomy of Segment IV of the Liver in Live Liver Donors. Cureus. 2023;15(9):e46281. https://doi.org/10.7759/cureus.46281

19. Bageacu S, Abdelaal A, Ficarelli S et al. Anatomy of the right liver lobe: a surgical analysis in 124 consecutive living donors. Clin Transplant. 2011;25(4):E447-54. https://doi.org/10.1111/j.1399-0012.2011.01466.x

20. Couinaud C. Erreur dans le diagnostic topographique des lésionshépatiques [Errors in the topographic diagnosis of liver diseases]. Ann Chir. 2002;127(6):418-30. French. https://doi.org/10.1016/s0003-3944(02)00802-7

21. Goldsmith NA, Woodburne RT. The surgical anatomy pertaining to liver resection. Surgery, gynecology & obstetrics. 1957;105(3):310

22. Qin W, Wang L, Hu B et al. Anatomical sites (Takasaki's segmentation) predicts the recurrence-free survival of hepatocellular carcinoma. BMC Surg. 2021;21(1):278. https://doi.org/10.1186/s12893-021-01275-3

23. Belgihiti, J, Clavien PA et al. The Brisbane 2000 terminology of liver anatomy and resections. HPB. 2000;2:333-339

24. Kobayashi T et al. Study on the segmentation of the right anterior sector of the liver. Surgery. 2017;161(6):1536-1542

25. Bismuth H. Revisiting liver anatomy and terminology of hepatectomies. Ann Surg. 2013;257:383-386

26. Wei D, Jiang Y, Zhou X et al. A Review of Advancements and Challenges in Liver Segmentation. J Imaging. 2024;10(8):202. https://doi.org/10.3390/jimaging10080202

27. Oh N, Kim JH, Rhu J et al. Automated 3D liver segmentation from hepatobiliary phase MRI for enhanced preoperative planning. Sci Rep. 2023;13(1):17605. https://doi.org/10.1038/s41598-023-44736-w

28. Oliveira DA, Feitosa RQ, Correia MM. Segmentation of liver, its vessels and lesions from CT images for surgical planning. Biomed Eng Online. 2011;10:30. https://doi.org/10.1186/1475-925X-10-30

29. Strunk H, Stuckmann G, Textor J et al. Limitations and pitfalls of Couinaud's segmentation of the liver in transaxial Imaging. EurRadiol. 2003;13(11):2472-2482. https://doi.org/10.1007/s00330-003-1885-9

30. Paschold M, Huettl F, Kneist W et al. Local, semi-automatic, three-dimensional liver reconstruction or external provider? An analysis of performance and time expense. Langenbecks Arch Surg. 2020;405(2):173-179. https://doi.org/10.1007/s00423-020-01862-7

31. Le DC, Chinnasarn K, Chansangrat J et al. Semi-automatic liver segmentation based on probabilistic models and anatomical constraints. Sci Rep. 2021;11(1):6106. https://doi.org/10.1038/s41598-021-85436-7

32. Kavur AE, Gezer NS, Barış M et al. Comparison of semi-automatic and deep learning-based automatic methods for liver segmentation in living liver transplant donors. DiagnIntervRadiol. 2020;26(1):11-21. https://doi.org/10.5152/dir.2019-19025

33. Gross M, Huber S, Arora S et al. Automated MRI liver segmentation for anatomical segmentation, liver volumetry, and the extraction of radiomics. EurRadiol. 2024;34(8):5056-5065. https://doi.org/10.1007/s00330-023-10495-5

34. Fasel JH, Selle D, Evertsz CJ et al. Segmental anatomy of the liver: poor correlation with CT. Radiology. 1998;206(1):151-156. https://doi.org/ 10.1148/radiology.206.1.9423665

35. Heimann T, van Ginneken B, Styner MA et al. Comparison and evaluation of methods for liver segmentation from CT datasets. IEEE Trans Med Imaging. 2009;28(8):1251-1265. https://doi.org/10.1109/TMI.2009.2013851

36. Huynh HT, Karademir I, Oto A et al. Computerized liver volumetry on MRI by using 3D geodesic active contour segmentation. AJR Am J Roent-genol. 2014;202(1):152-159. https://doi.org/10.2214/AJR.13.10812

37. Ferrero A, Vigano L, Polastri R et al. Postoperative liver dysfunction and future remnant liver: where is the limit? Results of a prospective study. World J Surg. https://doi.org/10.1007/s00268-007-9123-2

38. Abdalla EK, Adam R, Bilchik AJ et al. Improving resectability of hepatic colorectal metastases: expert consensus statement. Ann Surg Oncol. 2006;13(10):1271-1280. https://doi.org/10.1245/s10434-006-9045-5

39. Abdalla EK. Portal vein embolization (prior to major hepatectomy) effects on regeneration, resectability, and outcome. J Surg Oncol. 2010;102(8):960-967. https://doi.org/10.1002/jso.21654

40. Castell DO, O'Brien KD, Muench H et al. Estimation of liver size by percussion in normal individuals. Ann Intern Med. 1969;70(6):1183-1189. https://doi.org/10.7326/0003-4819-70-6-1183

41. Vauthey JN, Chaoui A, Do KA et al. Standardized measurement of the future liver remnant prior to extended liver resection: methodology and clini-cal associations. Surgery. 2000;127(5):512-519. https://doi.org/10.1067/msy.2000.105294

42. Greenbaum LE, Ukomadu C, Tchorz JS. Clinical translation of liver regeneration therapies: A conceptual road map. BiochemPharmacol. 2020;175:113847. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113847

43. Leung U, Simpson AL, Araujo RL et al. Remnant growth rate after portal vein embolization is a good early predictor of post-hepatectomy liver fail-ure. J Am Coll Surg. 2014;219(4):620-630. doi: 10.1016/j.jamcollsurg.2014.04.022

44. Meier RP, Toso C, Terraz S et al. Improved liver function after portal vein embolization and an elective right hepatectomy. HPB (Oxford) 2015;17(11):1009-1018. https://doi.org/10.1111/hpb.12501

45. Hernandez-Alejandro R, Bertens KA, Pineda-Solis K et al. Can we improve the morbidity and mortality associated with the associating liver parti-tion with portal vein ligation for staged hepatectomy (ALPPS) procedure in the management of colorectal liver metastases? Surgery. 2015;157(2):194-201. https://doi.org/10.1016/j.surg.2014.08.041

46. Broering DC, Sterneck M, Rogiers X. Living donor liver transplantation. J Hepatol. 2003;38(1):S119-S135. https://doi.org/10.1016/S0168-8278(03)00009-6

47. Low HC, Da Costa M, Prabhakaran K et al. Impact of new legislation on presumed consent on organ donation on liver transplant in Singapore: a preliminary analysis. Transplantation. 2006;82(9):1234-1237. https://doi.org/10.1097/01.tp.0000236720.66204.16

48. Klinicheskie rekomendatsii. Transplantatsiya pecheni, nalichie transplantirovannoy pecheni, otmiranie i ottorzhenie transplantata pecheni. Ob-shcherossiyskaya obshchestvennaya organizatsiya transplantologov «Rossiyskoe transplantologicheskoe obshchestvo». 2020. – S. 95. In Russian

49. Kiuchi T, Tanaka K, Ito T, et al. Small-for-size graft in living donor liver transplantation: how far should we go? Liver Transpl. 2003;9(9):S29-S35. https://doi.org/10.1053/jlts.2003.50198

50. Fan ST, Lo CM, Liu CL et al. Safety of donors in live donor liver transplantation using right lobe grafts. ArchSurg. 2000;135(3):336-340. https://doi.org/10.1001/archsurg.135.3.336