Validating New Software for Semiautomated Liver Volumetry – Better than Manual Measurement?

Abstract

Purpose: This prospective study compared a manual program for liver volumetry with semiautomated software. The hypothesis was that the semiautomated software would be faster, more accurate and less dependent on the evaluator’s experience.

Materials and Methods: Ten patients undergoing hemihepatectomy were included in this IRB approved study after written informed consent. All patients underwent a preoperative abdominal 3-phase CT scan, which was used for whole liver volumetry and volume prediction for the liver part to be resected. Two different types of software were used: 1) manual method: borders of the liver had to be defined per slice by the user; 2) semiautomated software: automatic identification of liver volume with manual assistance for definition of Couinaud segments. Measurements were done by six observers with different experience levels. Water displacement volumetry immediately after partial liver resection served as the gold standard. The resected part was examined with a CT scan after displacement volumetry.

Results: Volumetry of the resected liver scan showed excellent correlation to water displacement volumetry (manual: ρ = 0.997; semiautomated software: ρ = 0.995). The difference between the predicted volume and the real volume was significantly smaller with the semiautomated software than with the manual method (33 % vs. 57 %, p = 0.002). The semiautomated software was almost four times faster for volumetry of the whole liver (manual: 6:59 ± 3:04min; semiautomated: 1:47 ± 1:11 min).

Conclusion: Both methods for liver volumetry give an estimated liver volume close to the real one. The tested semiautomated software is faster, more accurate in predicting the volume of the resected liver part, gives more reproducible results and is less dependent on the user’s experience.

Key points:

• Both tested types of software allow exact volumetry of resected liver parts.

• Preoperative prediction can be performed more accurately with the semiautomated software.

• The semiautomated software is nearly four times faster than the tested manual program and less dependent on the user’s experience.

Citation Format:

• Noschinski L. E., Maiwald B., Voigt P. et al. Validating New Software for Semiautomated Liver Volumetry – Better than Manual Measurement?. Fortschr Röntgenstr 2015; 187: 788 – 794

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser prospektiven Studie war es, eine manuelle Methode zur Lebervolumetrie mit einer halbautomatischen Software zu vergleichen. Die Hypothese war eine Überlegenheit der halbautomatischen Software hinsichtlich Schnelligkeit, Genauigkeit und Unabhängigkeit von der Erfahrung des Auswerters.

Material und Methoden: Die Studie wurde von der Ethikkommission geprüft und es lagen Einverständniserklärungen aller Patienten vor. In die Studie wurden zehn Patienten eingeschlossen, die eine Hemihepatektomie erhielten. Es wurde präoperativ ein 3-Phasen-CT-Scan angefertigt, der sowohl für die Volumetrie der gesamten Leber als auch zur Bestimmung des Resektatvolumens verwendet wurde. Für die Volumetrie wurden zwei verschiedene Programme genutzt: 1) eine manuelle Methode, wobei die Lebergrenzen in jeder Schicht vom Auswerter definiert werden mussten 2) eine halbautomatische Software mit automatischer Erkennung des Lebervolumens und manueller Definition der Lebersegmente nach Coinaud. Die Messungen wurden von sechs Auswertern mit unterschiedlicher Erfahrung vorgenommen. Als Goldstandard diente eine Verdrängungsvolumetrie des Leberresektats, die direkt nach der Resektion im Operationssaal durchgeführt wurde. Anschließend wurde zusätzlich ein CT-Scan des Resektats angefertigt.

Ergebnisse: Die Ergebnisse des postoperativen CT-Scans korrelierten hochgradig mit den Ergebnissen der Verdrängungsvolumetrie (manuell: p = 0,997; halbautomatische Software: p = 0,995). Mit der halbautomatischen Software fielen die Unterschiede zwischen dem vorhergesagten und dem tatsächlichen Volumen signifikant kleiner aus (33 % vs. 57 %, p = 0,002). Zudem lieferte die halbautomatische Software die Volumina der Gesamtleber fast 4 mal schneller (manuell: 6:59 ± 3:04 min; halbautomatisch: 1:47 ± 1:11 min).

Schlussfolgerung: Beide Methoden erlauben eine sehr gute Abschätzung des Lebervolumens. Die getestete halbautomatische Software kann das Lebervolumen jedoch schneller und das Resektatvolumen genauer vorhersagen und ist zusätzlich unabhängiger von der Erfahrung des Auswerters.

Kernaussagen:

• Beide Programme erlauben eine genaue Vorhersage von Resektatvolumina.

• Die präoperative Vorhersage des Lebervolumens ist mit der halbautomatischen Software genauer.

• Die halbautomatische Software ist bis zu vier mal schneller als das manuelle Programm und unabhängiger von der Erfahrung des Auswerters.

Key words

liver - CT - image manipulation/reconstruction - segmentation - surgery - tissue characterization

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