下肢慢性靜脈功能不全動脈鑄型的三維重建及意義

黃海龍,符偉平,黃紹賢,龔達聰　(.肇慶醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校形態(tài)學(xué)研究室，廣東 肇慶 5600；.肇慶市第二人民醫(yī)院影像科，廣東 肇慶 56060；.肇慶市第二人民醫(yī)院骨外科，廣東 肇慶 56060)

下肢慢性靜脈功能不全動脈鑄型的三維重建及意義

黃海龍1,符偉平2,黃紹賢3,龔達聰1(1.肇慶醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校形態(tài)學(xué)研究室，廣東 肇慶 526020；2.肇慶市第二人民醫(yī)院影像科，廣東 肇慶 526060；3.肇慶市第二人民醫(yī)院骨外科，廣東 肇慶 526060)

[摘要]目的探討下肢慢性靜脈功能不全動脈鑄型的三維重建及意義。方法采用改良環(huán)氧樹脂混合液-氧化鉛填充劑對1例左側(cè)下肢截肢殘體慢性靜脈功能不全(CVI)標(biāo)本進行灌注并鑄型，并在鑄型基礎(chǔ)上行64層螺旋CT薄層掃描，以容積再現(xiàn)法(VR)和最大密度投影法(MIP)重建三維數(shù)字化模型。結(jié)果血管鑄型和CT三維重建的左側(cè)下肢截肢殘體CVI動脈模型均清晰地顯示下肢動脈的分布及走行、內(nèi)側(cè)踝關(guān)節(jié)潰瘍灶內(nèi)踝網(wǎng)血供情況及局部區(qū)域性小動脈(微動脈)栓塞情況。結(jié)論下肢CVI動脈模型可為CVI確切病因和完善病理機制提供形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，對臨床診斷和治療具有一定指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]慢性靜脈功能不全；動脈鑄型；計算機體層攝影術(shù)；下肢

下肢慢性靜脈功能不全(chronic venous insufficiency,CVI)是最常見的外周血管疾病之一。由于CVI的發(fā)病機制復(fù)雜，至今仍未完全明確，一般認(rèn)為可能是由于下肢靜脈出現(xiàn)異常的血液倒流，進而引起下肢遠(yuǎn)端靜脈高壓，形成以靜脈曲張、水腫、皮膚潰瘍?yōu)橹饕憩F(xiàn)的綜合征[1-3]。臨床上下肢靜脈造影檢查是診斷下肢靜脈病變的“金標(biāo)準(zhǔn)”，可以明確下肢靜脈血栓或栓塞、靜脈炎、外傷引起的靜脈堵塞部位、范圍和程度，明確下肢靜脈曲張、深靜脈瓣膜功能及交通支功能和解剖定位。目前有關(guān)CVI動脈三維數(shù)字化模型的研究未見報道。鑒于此，我們運用血管鑄型和CT三維重建技術(shù)相結(jié)合的方式構(gòu)建下肢CVI動脈的三維數(shù)字化模型，旨在了解下肢CVI動脈血管的分布及走行情況，為CVI發(fā)病機制研究提供一定血管解剖學(xué)基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1標(biāo)本來源和處理

新鮮左側(cè)下肢截肢殘體CVI標(biāo)本1個(合并偏癱等因素截肢)，截肢處為左側(cè)大腿中下段，膝關(guān)節(jié)上方10～14 cm，并結(jié)扎股動脈斷端。肉眼觀察：左側(cè)小腿中部以下發(fā)黑潰爛，在內(nèi)側(cè)踝關(guān)節(jié)處出現(xiàn)5 cm×6 cm、深2 cm大小壞疽潰瘍灶，膿性分泌物多，邊界清楚(圖1a)。用75%醫(yī)用酒精對標(biāo)本進行全面消毒，在標(biāo)本股動脈斷端處插管，用502膠水涂截肢橫斷面2～3次(目的為封堵橫斷面小動脈斷端)，待502膠水凝固1～2 h后，用自來水連接插管沖洗血管，直到股靜脈端流出清水即止。

1.2鑄型標(biāo)本制作

將上述處理好的左側(cè)下肢截肢殘體CVI標(biāo)本放置18～24 h后，采用改良環(huán)氧樹脂混合液-氧化鉛(100 mL ∶150 g)填充劑進行灌注[4],以足底出現(xiàn)大面積紅色斑點即止，灌注量約180 mL。待填充劑充分凝固后，放入37%濃鹽酸中進行腐蝕，期間多次加入適量75%醫(yī)用酒精(分解脂肪組織)，1個月后取出鑄型標(biāo)本用自來水沖洗干凈，封瓶保存。

1.3CT三維重建

將已制作好的左側(cè)下肢截肢殘體CVI動脈鑄型標(biāo)本作為模板，采用荷蘭飛利浦公司生產(chǎn)的64層螺旋CT進行薄層掃描。掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流180～250 mas，旋轉(zhuǎn)時間0.75秒/圈，準(zhǔn)直寬度64 mm×0.625 mm，重建層厚0.67 mm，重建間隔-0.33 mm，螺距1.014 mm，視野350 mm，矩陣512×512，所獲數(shù)據(jù)用DICOM格式保存，數(shù)據(jù)容量共計0.8 GB。然后將CT掃描后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入CT自帶EBW工作站進行圖像處理和三維重建，重建方式采用容積再現(xiàn)法(VR)和最大密度投影法(MIP)。

2結(jié)果

2.1左側(cè)下肢截肢殘體CVI動脈鑄型

左側(cè)下肢截肢殘體CVI標(biāo)本經(jīng)灌注及腐蝕處理后的結(jié)果顯示：管道充盈飽滿、粗細(xì)分明、疏密有度，充分顯示下肢主要動脈及其血管網(wǎng)，如股動脈、腘動脈、脛前動脈、脛后動脈、腓動脈、足背動脈、足底內(nèi)側(cè)動脈、足底外側(cè)動脈、足底弓及跟網(wǎng)等(圖1b、圖1c)。內(nèi)側(cè)踝關(guān)節(jié)壞疽潰瘍灶血供特點：①壞疽潰瘍灶內(nèi)踝網(wǎng)血供相對較少，血管分布稀疏，部分血管如脛前動脈的穿支呈代償性增粗，走行明顯不規(guī)則；②在壞疽潰瘍灶區(qū)域出現(xiàn)填充劑外溢，證實有小動脈血管破裂現(xiàn)象。

a:截肢殘體CVI標(biāo)本(紅色箭頭所示為壞疽潰瘍灶)；b:下肢主要動脈及其血管網(wǎng);1:股動脈;2:腘動脈;3:脛前動脈;4:腓動脈;5:內(nèi)踝前動脈;6:足背動脈;7:跟網(wǎng);c:踝關(guān)節(jié)潰瘍處內(nèi)踝網(wǎng)(實線圓圈所示病灶血管網(wǎng))

圖1左側(cè)下肢截肢殘體CVI標(biāo)本及動脈鑄型

2.2CT薄層掃描圖像及三維重建模型

VR重建圖像不僅可以顯示下肢主要動脈的正常解剖結(jié)構(gòu)，還可以通過調(diào)整閾值、360°多角度旋轉(zhuǎn)、自由切割等方式顯示下肢主要動脈的毗鄰關(guān)系，空間立體感強，解剖位置清晰，有利于病灶動脈血管的定位(圖2a)。MIP重建圖像清楚地顯示高密度血管鑄型，下肢主要動脈的走行分布及遠(yuǎn)端血液循環(huán)情況均清晰可見(圖2b)。

a:VR重建圖像;b:MIP重建圖像

3討論

3.1構(gòu)建下肢CVI動脈三維數(shù)字化模型

血管鑄型技術(shù)是一種可以較好顯示器官內(nèi)部血管分布的方法，其構(gòu)建的血管網(wǎng)模型具有血管層次分明、三維立體感強及形態(tài)美觀等特點[5-7]。本研究左側(cè)下肢截肢殘體CVI動脈鑄型完整清晰地顯示下肢殘體主要動脈及其分支的解剖形態(tài)和走行分布，特別是標(biāo)本潰瘍壞疽灶的動脈走行及其血管網(wǎng)分布情況。在血管鑄型技術(shù)的基礎(chǔ)上進行CT三維重建，重建圖像可以更加直觀、立體呈現(xiàn)三維數(shù)字化模型的動脈主干及分支情況。如VR重建圖像空間立體感強，三維數(shù)字化模型中所有動脈結(jié)構(gòu)均可在三維空間位置上繞任意軸旋轉(zhuǎn)任意角度，清楚地展示不同層次不同部位的動脈血管立體構(gòu)筑、吻合及走行等情況。MIP重建圖像能更好反映動脈血管的密度差，是顯示三維數(shù)字化模型動脈血管走行分布的最好方式，可以直觀多方位觀測三維數(shù)字化模型CVI潰瘍壞疽灶累及動脈血管的分布范圍及程度。因此，通過血管灌注和三維重建相結(jié)合的方式，清楚準(zhǔn)確地從不同角度不同層次呈現(xiàn)下肢CVI動脈血管的三維狀態(tài)。實驗觀察結(jié)果顯示：脛前動脈、脛后動脈及腓動脈血管是通暢的，并無明顯節(jié)段性狹窄或閉塞，表明下肢CVI患者動脈血管網(wǎng)的血供良好。

3.2下肢CVI動脈三維數(shù)字化模型的基礎(chǔ)研究意義

目前，雖然國內(nèi)外對CVI的病因和發(fā)病機制有較多的研究，但主要集中在靜脈高壓、小腿肌泵功能減退與靜脈曲張、靜脈潰瘍關(guān)系等物理性原因的研究[8-10]。隨著下肢微循環(huán)和血流動力學(xué)的深入研究發(fā)現(xiàn)，CVI是由于下肢淺靜脈、交通支及深靜脈瓣膜關(guān)閉不全，導(dǎo)致靜脈回流異常，血液瘀積，靜脈壓顯著增高。據(jù)Serra和Zhang等[11-12]研究認(rèn)為炎癥與微循環(huán)系統(tǒng)紊亂在CVI中起著非常重要作用，且CVI程度與微循環(huán)系統(tǒng)紊亂、血流速度減慢存在密切相關(guān)。

當(dāng)CVI 發(fā)生時，由于微循環(huán)周圍炎癥及管腔內(nèi)微 血栓阻塞，使微循環(huán)內(nèi)毛細(xì)血管血流速度減慢，影響了 組織細(xì)胞的營養(yǎng)交換，導(dǎo)致局部缺血缺氧，進而形成靜 脈性潰瘍。從本研究結(jié)果來看，本例CVI 標(biāo)本小腿中 上部皮膚靜脈情況是用肉眼觀察不到，但從標(biāo)本MIP 重建圖像能夠清楚觀察到部分小動脈( 微動脈) 局部 栓塞現(xiàn)象，可能是CVI 靜脈高壓時，微循環(huán)明顯出現(xiàn) 血流緩慢或阻塞，繼而引起局部小動脈( 微動脈) 區(qū)域 性擴張以增加血流量，導(dǎo)致局部區(qū)域性小動脈( 微動 脈) 循環(huán)障礙。上述表明CVI 的發(fā)生不僅跟靜脈高壓 有密切聯(lián)系，還與其動脈存在一定相關(guān)性，但CVI 標(biāo) 本數(shù)量少是本研究的不足。

CVI 的發(fā)生和發(fā)展是一個復(fù)雜過程，臨床上大多 局限于靜脈高壓的研究，缺乏與其相關(guān)動脈的基礎(chǔ)研 究分析。本研究下肢CVI 動脈血管網(wǎng)三維數(shù)字化模 型從多方位、多角度、多形式清晰地顯示股動脈及其血 管網(wǎng)立體結(jié)構(gòu)，可為CVI 確切病因和完善病理機制提 供形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，對臨床診斷和治療具有一定指導(dǎo)意義。

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(編輯: 周小林)

Three-dimensional reconstruction and significance of arterial cast on chronic venous insufficiency of low extremity

HUANG Hai-long1,FU Wei-ping2,HUANG Shao-xian3,GONG Da-cong1(1.Department of Morphologic Lab,Zhaoqing Medical College,Zhaoqing Guangdong 526020,China;2.Department of Imaging,Second People’s Hospital of Zhaoqing,Zhaoqing Guangdong 526060,China;3.Department of Orthopeadic Surgery,Second People’s Hospital of Zhaoqing,Zhaoqing Guangdong 526060,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate the three-dimensional reconstruction and significance of arterial cast on chronic venous insufficiency of low extremity.MethodsA set of specimen on chronic venous insufficiency of left lower extremity amputation residues was infused with epoxy resin-lead oxide through the femoral artery,and then casted.The CT data of the cast specimen was used to reconstruct 3D modal of artery on chronic venous insufficiency of left lower extremity,using the volume rendering(VR) and maximum intensity projection(MIP).ResultsThe cast specimen and 3D reconstruction of chronic venous insufficiency of left lower extremity amputation residues could clearly display distribution and run of lower extremity arteries,blood supply of lesion and local region embolism of small artery (arteriole).ConclusionThe 3D modal of artery on chronic venous insufficiency of left lower extremity should provide morphological basis of exact etiology and perfect pathogenesis,also has a certain guiding significance of clinical diagnosis and treatment.

Keywords:chronic venous insufficiency;arterial cast;computed tomography;lower extremity

[收稿日期]2014-12-24[修回日期] 2015-01-15

[通訊作者]符偉平，E-mail: 348029294@qq.com

[基金項目]肇慶市科技創(chuàng)新計劃項目(2014E188)

doi:10.11659/jjssx.12E014051

[中圖分類號]R654.3;R816.8

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1672-5042(2015)04-0382-03