Automatic 3D modeling of liver segments including segmental branches of portal triad and hepatic vein based on the sectioned-images / Modelado 3D automático de segmentos hepáticos, con las ramas segmentarias de la tríada portal y la vena hepática basadas en las imágenes seccionadas

ABSTRACT

SUMMARY: The liver dimensional (3D) models, consists of eight segments including portal triad (portal vein, hepatic artery, and bile duct), are necessary because it is difficult to dissect a liver and its inner structures. But it is difficult to produce 3D models from high resolution and color sectioned-images. This study presents automatic and accurate methods for producing liver 3D models from the sectionedimages. Based on the sectioned-images and color-filled-images of the liver, a 3D model including both the portal triad and hepatic vein was made. Referring to the 3D model, 3D models of liver's eight segments including the segmental branches of the portal triad and hepatic vein were completed and saved as STL format. All STL files were combined and saved as Liver-3D in PDF format for the common user. By functional subdivision of liver, the Liver-3D was divided into left (segments II, III, and, IV) and right (segments V, VI, VII, and VIII) liver in bookmark window of the PDF file. In addition, in Liver-3D, the primary to tertiary segmental branches of the portal triad could be shown in different colors. Owing to the difficulty of 3D modeling of liver including eight segments and segmental branches of the portal triad and hepatic, we started this research to find automatic methods for producing 3D models. The methods for producing liver 3D models will assist in 2D selection and 3D modeling of other complicated structures.

RESUMEN

RESUMEN Los modelos hepáticos dimensionales (3D) consisten en ocho segmentos que incluyen la tríada portal (vena porta, arteria hepática y conducto biliar), y son necesarios ya que es difícil disecar un hígado y sus estructuras internas. Sin embargo, es difícil producir modelos 3D a partir de imágenes en alta resolución e imágenes seccionadas en color. Este estudio presenta métodos automáticos y precisos para producir modelos 3D de hígado a partir de las imágenes seccionadas. Sobre la base de las imágenes seccionadas y las imágenes del hígado llenas de color, se realizó un modelo 3D que incluía tanto la tríada portal como la vena hepática. En referencia al modelo 3D, se completaron modelos 3D de los ocho segmentos del hígado que incluían las ramas segmentarias de la tríada portal y la vena hepática y se guardaron como formato STL. Todos los archivos STL fueron combinados y guardados como Liver-3D en formato PDF para el usuario común. Por subdivisión funcional del hígado, el hígado-3D se dividió en hígado izquierdo (segmentos II, III y IV) y derecho (segmentos V, VI, VII y VIII) en la ventana de marcador del archivo PDF. Además, en Liver-3D, las ramas segmentarias primarias a terciarias de la tríada portal podrían mostrarse en diferentes colores. Debido a la dificultad del modelado 3D del hígado, incluidos ocho segmentos y ramas segmentarias de la tríada portal y hepática, comenzamos esta investigación para encontrar métodos automáticos para producir modelos 3D. Los métodos para producir modelos 3D de hígado ayudarán en la selección 2D y el modelado 3D de otras estructuras complicadas.