CT血管造影結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在皮瓣移植術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展

陳致勃 綜述,徐永清 審校

·綜述·

CT血管造影結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在皮瓣移植術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展

陳致勃1綜述,徐永清2審校

近年來(lái),穿支皮瓣移植術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床,術(shù)前明確各穿支血管走行以及可切取范圍對(duì)進(jìn)一步提高穿支皮瓣手術(shù)效果具有重要意義。隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)的發(fā)展,CT血管造影結(jié)合Mimics軟件重建得到的圖像結(jié)構(gòu)清晰,三維可視化模型能真實(shí)反映動(dòng)脈的分布、走行以及各穿支在體表皮膚的穿出位置,為臨床設(shè)計(jì)動(dòng)脈穿支皮瓣的游離移植和帶蒂移植提供了精確的三維解剖學(xué)依據(jù)。該文就CT血管造影結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在皮瓣移植術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

CT血管造影;數(shù)字醫(yī)學(xué);皮瓣移植

隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)的發(fā)展,利用CT血管造影(CT angiography,CTA)結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在穿支皮瓣移植術(shù)前明確各穿支血管走行以及可切取皮瓣范圍,對(duì)提高穿支皮瓣移植手術(shù)效果具有重要意義。本文就CTA結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在穿支皮瓣移植術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展綜述如下。

1 數(shù)字化醫(yī)學(xué)技術(shù)的概念

在數(shù)字化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,以幾何形態(tài)為主的臨床解剖學(xué)通過(guò)可視化人的研究,已經(jīng)逐步提升為以人體全身組織器官的數(shù)字模型為依據(jù)的數(shù)字解剖學(xué)。數(shù)字骨科學(xué)是計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)與骨科臨床技術(shù)緊密結(jié)合的一門(mén)新型數(shù)字化醫(yī)學(xué)學(xué)科,與其它醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)不同,數(shù)字骨科學(xué)以骨科臨床為基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)為輔助,涉及人體臨床解剖學(xué)、立體幾何學(xué)、生物力學(xué)、材料學(xué)、信息學(xué)和機(jī)械工程學(xué)等領(lǐng)域,具有顯著的臨床實(shí)用性。

數(shù)字骨科技術(shù)包括醫(yī)學(xué)影像處理、三維虛擬仿真與可視化技術(shù)、有限元技術(shù)、臨床計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(computer aided design and manufacturing,CAD/CAM)技術(shù)、手術(shù)中導(dǎo)航與機(jī)器人輔助技術(shù)等。數(shù)字化技術(shù)使骨科臨床治療過(guò)程完全建立在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)基礎(chǔ)上,醫(yī)生從患者處得到的第一個(gè)信息不再是傳統(tǒng)的X線(xiàn)片和CT等影像學(xué)膠片資料,而是一個(gè)數(shù)字化的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。在尚未手術(shù)暴露患處之前,醫(yī)生利用計(jì)算機(jī)重建的患者個(gè)體化三維圖像,利用可視化技術(shù)看到過(guò)去通過(guò)肉眼不能直接看到的周邊組織和深層組織,在手術(shù)規(guī)劃軟件上對(duì)手術(shù)部位深入地觀察,精確設(shè)計(jì)手術(shù)路徑與范圍,精確地運(yùn)用刀具實(shí)施手術(shù),避免術(shù)中血管的副損傷,以保證皮瓣存活,在臨床實(shí)現(xiàn)了手術(shù)的精確化和微創(chuàng)化。數(shù)字化解剖技術(shù)在定位皮瓣穿支方面的優(yōu)點(diǎn)包括框架感強(qiáng)、手術(shù)細(xì)節(jié)顯示清晰、術(shù)前設(shè)計(jì)方便以及可重復(fù)利用。Feng et al[1]利用血管成像數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)在術(shù)前對(duì)相關(guān)血管解剖學(xué)詳細(xì)研究,簡(jiǎn)化了術(shù)中操作,提高了手術(shù)成功率。

2 CTA結(jié)合數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于穿支皮瓣移植術(shù)的可行性

目前,穿支皮瓣在骨科臨床上已得到廣泛應(yīng)用,具有不犧牲供區(qū)的主干血管和神經(jīng)、可根據(jù)軟組織缺損大小調(diào)整皮瓣大小和厚度等優(yōu)點(diǎn),在改善受區(qū)外形與功能的同時(shí)顯著減少了對(duì)皮瓣供區(qū)的損害,真正達(dá)到了“缺什么補(bǔ)什么”[2-4]的軟組織臨床修復(fù)原則。但穿支血管存在個(gè)體變異,這就限制了穿支皮瓣的臨床應(yīng)用[5]。因此,術(shù)前明確各穿支血管走行以及可切取范圍對(duì)進(jìn)一步提高穿支皮瓣手術(shù)效果具有重要意義。

醫(yī)生在術(shù)前常用彩色超聲多普勒血流探測(cè)儀來(lái)明確穿支血管分布[6],但該方法只能對(duì)供區(qū)皮瓣血管進(jìn)行二維顯影,不能明確穿支血管在深層組織中的走行以及分布情況。CTA 檢查是將CT的增強(qiáng)技術(shù)與薄層大范圍的快速掃描技術(shù)相結(jié)合,再通過(guò)軟件對(duì)影像學(xué)圖像進(jìn)行分析處理,清晰顯示全身各部位血管的細(xì)節(jié),對(duì)個(gè)體血管變異、血管疾病以及顯示病變和血管關(guān)系具有重要價(jià)值。Suh et al[7]對(duì)142例患者行CTA檢查,明確了旋髂淺動(dòng)脈穿支的解剖起源以及其穿過(guò)深筋膜的位置。在臨床實(shí)際操作中,通過(guò)CT掃描儀自帶程序進(jìn)行三維重建,能清晰地顯示穿支血管具體走行方向及其分布的區(qū)域[8-10]。但是,通過(guò)該方法獲得的三維重建模型層次及毗鄰結(jié)構(gòu)較模糊,很難清晰顯示毗鄰的細(xì)小分支血管[11-12]。Ono et al[13]利用CTA技術(shù)準(zhǔn)確揭示穿支血管三維解剖細(xì)節(jié),準(zhǔn)確地進(jìn)行術(shù)前評(píng)估。卿黎明 等[14]利用CTA檢查結(jié)果結(jié)合Mimics軟件重建得到的圖像結(jié)構(gòu)清晰,骨骼及軟組織邊界顯示清晰,腓腸內(nèi)側(cè)動(dòng)脈顯影良好,重建腓腸內(nèi)側(cè)動(dòng)脈的三維可視化模型真實(shí)地反映了該動(dòng)脈的分布、走行以及各穿支在體表皮膚的穿出位置,為臨床設(shè)計(jì)該動(dòng)脈穿支皮瓣的游離移植和帶蒂移植提供了精確的三維解剖學(xué)依據(jù)。Li et al[15]在研究改良逆行腓淺動(dòng)脈皮瓣修復(fù)燒傷或創(chuàng)傷導(dǎo)致的足踝部軟組織缺損時(shí),利用CTA技術(shù)顯示患者腘動(dòng)脈狹窄,繼而采用改良逆行腓淺動(dòng)脈皮瓣重建修復(fù)足踝部缺損獲得成功。

利用Mimics軟件進(jìn)行三維可視化重建具有以下優(yōu)勢(shì):① 立體、可視化、多角度、動(dòng)態(tài)地顯示血管與穿支皮瓣、周?chē)∪?、骨骼的三維毗鄰解剖關(guān)系。② 術(shù)區(qū)顯示直觀、準(zhǔn)確,具有可重復(fù)性。③ 能夠清晰、真實(shí)地顯示皮瓣穿支血管的分布、走行及個(gè)體變異情況,避免因血管變異導(dǎo)致的皮瓣切取失敗,大大縮短了手術(shù)時(shí)間,提高了手術(shù)效果。④ 能夠在術(shù)前精確化、個(gè)體化地設(shè)計(jì)術(shù)中所需皮瓣,使手術(shù)醫(yī)生術(shù)前形象、直觀地觀察切取皮瓣的形態(tài)和特點(diǎn),并能利用軟件模擬手術(shù)過(guò)程,且具有良好的可重復(fù)性[16]。CTA結(jié)合Mimics軟件作為術(shù)前導(dǎo)航數(shù)字技術(shù)也存在以下不足:① CTA檢查費(fèi)用較高,且存在有腎毒性、輻射損傷等問(wèn)題,患者住院時(shí)間延長(zhǎng)。② 目前醫(yī)用的CT設(shè)備對(duì)皮瓣穿支的極限分辨率在0.6 mm左右,利用Mimics軟件術(shù)前三維重建的效果會(huì)受CTA原始圖像成像效果的影響。③ 操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí),且Mimics軟件對(duì)顯影欠佳的穿支分辨率不高,常需結(jié)合CTA的原始圖像進(jìn)行半手動(dòng)操作。

3 CTA結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在皮瓣移植術(shù)中的應(yīng)用

3.1股前外側(cè)皮瓣股前外側(cè)皮瓣已廣泛應(yīng)用于手足部創(chuàng)面的修復(fù)。對(duì)于該皮瓣穿支的術(shù)前定位,學(xué)者們進(jìn)行了大量臨床研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)手持式超聲和彩色多普勒超聲定位假陽(yáng)性率較高[17-18],高頻彩色多普勒超聲則對(duì)穿支源動(dòng)脈難以進(jìn)行探測(cè)及評(píng)估[19],CTA檢查三維重建的精確化和個(gè)體化程度較低[20]。Mimics軟件的應(yīng)用[21-22]使股前外側(cè)皮瓣的三維可視化研究成為可能,為術(shù)前個(gè)體化設(shè)計(jì)皮瓣提供了較好的方法。為了探討股前外側(cè)皮瓣個(gè)體化精確設(shè)計(jì)及降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的方法,段家章 等[23]采用CTA結(jié)合Mimics 15.0軟件數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行術(shù)前個(gè)體化設(shè)計(jì)皮瓣,發(fā)現(xiàn)由于術(shù)中常常需要切取降支、橫支或斜支為血管蒂主干與受區(qū)血管吻合,故術(shù)前明確穿支及穿支源動(dòng)脈的解剖情況對(duì)個(gè)體化設(shè)計(jì)皮瓣及規(guī)避手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。Maricevich et al[24]利用CTA技術(shù)設(shè)計(jì)股前外側(cè)穿支皮瓣,明確穿支的解剖關(guān)系,成功地將其應(yīng)用于乳房再造。Zhang et al[25]對(duì)37例上肢軟組織缺損擬行股前外側(cè)穿支皮瓣修復(fù)的患者采用CTA檢查,術(shù)前了解穿支血管的解剖變異情況,術(shù)后皮瓣均成活,供區(qū)無(wú)并發(fā)癥。

3.2腓腸內(nèi)側(cè)動(dòng)脈穿支皮瓣自2001年Cavadas et al 首先報(bào)道以來(lái),腓腸內(nèi)側(cè)動(dòng)脈穿支皮瓣已被廣泛用于四肢及頜面皮膚軟組織缺損修復(fù)治療[26]。該皮瓣穿支血管(肌穿支)在穿經(jīng)肌肉和深筋膜時(shí)易發(fā)生變異,影響術(shù)中皮瓣切取。方早 等[27]利用CTA技術(shù)對(duì)9例舌癌患者術(shù)前進(jìn)行三維重建及圖像分析,精確測(cè)量穿支數(shù)量、皮膚穿出點(diǎn)位置、血管蒂長(zhǎng)度及皮瓣厚度,減少了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥。

3.3臀腰部穿支皮瓣早在1975年Fujino就介紹了臀上動(dòng)脈的肌皮穿支皮瓣用于自體乳房重建。國(guó)內(nèi)學(xué)者沈懷亮(1984年)報(bào)道了臀上動(dòng)脈和臀下動(dòng)脈穿支是臀區(qū)皮膚的主要血供來(lái)源,可考慮以其穿支血管為軸設(shè)計(jì)皮瓣,但由于當(dāng)時(shí)解剖及顯微外科技術(shù)的限制,臀部穿支皮瓣并未在臨床上廣泛推廣應(yīng)用。郭宇 等[28]對(duì)4具新鮮尸體行全身整體造影灌注,采用64排螺旋CT無(wú)間距掃描采集數(shù)據(jù),用Mimics軟件對(duì)臀腰部穿支血管進(jìn)行數(shù)字化分析,構(gòu)建的穿支血管三維可視化模型形象逼真,空間立體感強(qiáng),穿支血管蒂、血管體及各穿支吻合區(qū)域清晰可見(jiàn)。

3.4旋髂深動(dòng)脈穿支骨皮瓣帶髂嵴的旋髂深動(dòng)脈穿支骨皮瓣 (deep circumflex iliac artery perforator flap,DCIAP ) 一直在臨床上有著廣泛的應(yīng)用。金聯(lián)洲 等[29]應(yīng)用數(shù)字化解剖學(xué)技術(shù)對(duì)旋髂深動(dòng)脈進(jìn)行三維重建可視化研究,并對(duì)其穿支動(dòng)脈進(jìn)行定位定量研究,建立了DCIAP數(shù)字可視化模型,按受區(qū)需要將DCIAP分為單穿支骨皮瓣、跨區(qū)皮瓣和串聯(lián)皮瓣,為臨床應(yīng)用提供了解剖學(xué)數(shù)據(jù)。

3.5腓淺動(dòng)脈穿支皮瓣楊曉東 等[30]對(duì)20具尸體進(jìn)行層次解剖,應(yīng)用圖像分析軟件和測(cè)量系統(tǒng)Scion Image對(duì)小腿前外側(cè)區(qū)的穿支進(jìn)行定性、定量分析,并行三維重建發(fā)現(xiàn),腓淺動(dòng)脈與腓淺下外側(cè)動(dòng)脈、腓動(dòng)脈終末穿支相吻合,形成血管鏈供養(yǎng)小腿前外側(cè)區(qū)域的皮膚。楊曉東 等[31]臨床用于12例修復(fù)手、足缺損創(chuàng)面患者,獲得較好的臨床效果,腓淺動(dòng)脈穿支皮瓣血管蒂解剖恒定,手術(shù)操作簡(jiǎn)便,臨床效果滿(mǎn)意,是游離移植修復(fù)創(chuàng)面的又一選擇。

3.6隱動(dòng)脈皮瓣張?jiān)?等[21]通過(guò)CTA結(jié)合數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行隱動(dòng)脈皮瓣重建,并成功應(yīng)用于臨床,皮瓣成活滿(mǎn)意,結(jié)果顯示術(shù)中所見(jiàn)隱動(dòng)脈主干和走行與術(shù)前三維重建結(jié)果基本一致,但術(shù)前皮瓣的設(shè)計(jì)只能提供大體范圍,不能提供精確的數(shù)據(jù),術(shù)中皮瓣切取范圍的確定更多依賴(lài)于術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)。

4 總結(jié)

由于CTA結(jié)合數(shù)字化技術(shù)能夠在術(shù)前較為全面地顯示皮瓣的血管解剖,并能依據(jù)需求設(shè)計(jì)出個(gè)體化的皮瓣,隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,其在皮瓣外科領(lǐng)域的運(yùn)用將更加廣泛。但是該技術(shù)同時(shí)也面臨費(fèi)用高、腎毒性、操作難度大、顯影效果欠佳等問(wèn)題,如何解決上述問(wèn)題是進(jìn)一步研究的方向。

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Application progress of CT angiography combined with digital technology in skin flap transplantation

CHEN Zhi-bo,XU Yong-qing

CT angiography;digital medicine;flaps transplantation

R 622.1;R 814.43

A

1008-0287(2017)06-0757-04

10.3969/j.issn.1008-0287.2017.06.043

1解放軍211醫(yī)院質(zhì)管科,黑龍江 哈爾濱 150080

2解放軍昆明總醫(yī)院全軍創(chuàng)傷骨科研究所,云南 昆明 650032

陳致勃,男,碩士,主任醫(yī)師,主要從事創(chuàng)傷骨科、脊柱外科、關(guān)節(jié)外科研究,E-mail:1465920465@qq.com;

徐永清,男,博士,主任醫(yī)師,博士生導(dǎo)師,通訊作者,主要從事創(chuàng)傷骨科、顯微外科、手外科研究,E-mail:xuyongqingkm@163.com

(接收日期:2017-09-21)