穿支皮瓣術前影像學導航研究進展

周征兵，潘丁，唐舉玉

（中南大學湘雅醫(yī)院 手顯微外科，湖南 長沙 410008）

穿支皮瓣術前影像學導航技術是用來指引醫(yī)生使用一定的影像學檢查獲取患者的供受區(qū)信息，經(jīng)綜合分析后為患者制定最佳的手術方案[1]。這種技術能夠輔助醫(yī)生制定精準的醫(yī)療方案，減少醫(yī)療資源浪費，避免醫(yī)療盲目性帶來的手術創(chuàng)傷，降低手術并發(fā)癥發(fā)生率，縮短住院時間，使患者獲得更好的治療效果，目前已常規(guī)應用于各類皮瓣手術[2-3]。

目前臨床開展穿支皮瓣的術前影像學導航技術有以下幾種原因[4-6]： ①穿支皮瓣的供區(qū)廣泛，各個供區(qū)的血管解剖差異大，并且血管變異常見，極大地限制其臨床應用；②在目前精準醫(yī)療的大趨勢下，皮瓣外科醫(yī)生嘗試借用已有的成熟影像學技術來輔助手術；③隨著科學技術的發(fā)展，新技術、新理論的碰撞和交融促進交叉學科的發(fā)展，傳統(tǒng)的影像學輔助診斷已不能滿足目前的臨床需求；④近年來，穿支皮瓣定位的技術層出不窮，尚未出現(xiàn)1 種影像學方法能夠應用于更廣泛的群體，只是分別在某些供區(qū)予以報道，更缺乏相關影像學檢查的對比研究，這促使臨床醫(yī)生不斷地嘗試新的影像學技術輔助手術。

目前臨床常見的影像學導航技術大致分為以下幾類： 數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography,DSA）、多普勒超聲（doppler ultrasound, DU）、CT 血管造影（computed tomography angiography, CTA）、磁共振血管造影（magnetic resonance angiography, MRA）、DSA結合CTA，還有些新技術也應用于指導穿支皮瓣手術，如熱成像、激光多普勒、熒光造影等。

1 數(shù)字減影血管造影

DSA 通過動脈置管，輸注離子化碘造影劑的同時照射X 射線，將獲得的圖片與先前未注射造影劑的X射線圖片經(jīng)數(shù)字化輸入到計算機圖像處理信息系統(tǒng)內。通過減影、增強、再成像等過程獲得單純的血管造影圖像，并且能夠實時動態(tài)地記錄整個血管造影的過程。

DSA 只顯影動脈的情況，最初在評估供受區(qū)血管條件方面有著重要的作用。1979年MAY 等[7]首次報道應用擴大的血管造影術成功地實施14 例游離組織瓣，14 例完全成活。因此他認為通過術前對供受區(qū)實施血管造影術，有助于增加手術的安全性。1990年FISCHER-BRANDIES 等[8]意識到使用DSA 辨認血管的位置有助于減少手術時間，降低血管變異的并發(fā)癥，有助于手術的安全和成功。

隨著穿支皮瓣解剖學研究逐漸成熟，DSA 因其良好的血管顯影，被用于顯影皮膚的穿支血管。KLEIN等[9]研究對比MRA 和DSA 用于評估腓骨皮瓣供區(qū)動脈的通暢性和皮膚穿支的數(shù)量，研究發(fā)現(xiàn)，MRA 在評估小腿動脈狹窄的敏感性僅為DSA 的79%，兩者的特異性未見明顯差異。在顯影穿支血管數(shù)目方面，兩種方法都平均顯影1 個穿支血管。

DSA 技術顯影皮瓣穿支有以下優(yōu)點： 能清楚連續(xù)地顯影血管的解剖和動脈硬化相關信息改變，可以高選擇性地顯影目標血管，對穿支血管間的吻合具有較好的效果。但DSA 圖像僅為二維平面，不能對血管進行三維顯示，空間分辨率差，不能對顯影的穿支進行精確定位。同時，DSA 檢查本身耗時、有創(chuàng)，具有放射性，需要使用造影劑，有過敏史或肝腎功能差的患者禁止使用。

2 多普勒

2.1 手持多普勒

手持多普勒（hand-held doppler sonography, HHD）是借助超聲影像的原理，利用筆型的超聲探頭探測血液在血管內的流動。HHD 有各種不同的頻率可供使用，選用何種頻率的HHD 取決于供區(qū)血管的口徑和穿支在深筋膜淺層的深度[10]。最常用的2 種頻率為8和10 MHz，峰值敏感性分別為2.0 和1.5 cm。為能夠更好地定位穿支血管的位置，應根據(jù)多普勒發(fā)出的聲音調整局部按壓的力量和超聲探頭的方向。若經(jīng)過多次調整，通過HHD 探測的穿支血管的聲音很強烈，并且稍微偏移后減弱明顯，則利用該點獲取皮瓣的可能性和成功率就很大[11]。

HHD 應用于穿支皮瓣血管探測的準確性有尚有很多爭議。2006年YU 等[12]報道100 例實施股前外側穿支皮瓣的病例，所有患者在術前均采用8 和10 MHz的HHD 探測股前外側皮瓣的穿支血管，在體表標記后與術中的穿支位置做比較。研究結果發(fā)現(xiàn)，每側大腿有1 ～3 個皮瓣穿支，且命名的A、B、C 3 個皮瓣穿支的分布由大腿近端到遠端遵循如下規(guī)律： A、B、C 3 個穿支出現(xiàn)率分別為51%、89%和62%。

相關研究報道HHD 的優(yōu)點主要集中在微型、無創(chuàng)、低成本、簡單易行。同時，一些特殊的超聲探頭，例如無菌探頭，可以在手術切取皮瓣的過程中檢查動脈的搏動性[13]。與DSA 一樣，借助HHD 也不能獲得三維的血管結構及其周圍組織情況，也不具有重復性和回顧性[14]。HHD 已被廣泛地應用于定位軀干和四肢的穿支血管，并在一些游離皮瓣和帶蒂轉移皮瓣的設計方面，展現(xiàn)出其優(yōu)越性[15]。

2.2 彩色超聲多普勒

彩色超聲多普勒（color doppler ultrasound sonography, CDUS）是將聲波的多普勒效應應用于醫(yī)學診斷，通過將B 超圖像和多普勒效應獲得的血管內的血流圖像進行疊加形成彩色多普勒超聲血流圖像，可以直接測量血液流速和穿支口徑。此外，CDUS 不僅可以提供供區(qū)血管口徑及走行的解剖學信息，而且可以顯示血管周圍的解剖學結構。在臨床工作中廣泛應用，被譽為非創(chuàng)傷性血管造影。

CDUS 已被成功地應用于各個供區(qū)的皮瓣術前設計，既往大量的研究集中在股前外側穿支皮瓣（anterolateral thigh perforator flap, ALTP）、腹壁下動脈穿支皮瓣（deep inferiorepigastric perforator flap, DIEP）、旋髂淺動脈穿支皮瓣（superficial circumflex iliac artery perforator flap, SCIP）、胸背動脈穿支皮瓣（thoracodorsal artery perforator flap, TAP）等，修復的部位涉及到頭頸部、軀干及四肢[16]。TASHIRO 等[17]應用CDUS 術前顯影胸背動脈的穿支血管，指導皮瓣的術前設計，在胸大肌的前緣發(fā)現(xiàn)直徑小于0.5 mm 的穿支血管，穿支的位置和走行在體表標記后用于指導手術切取獲得成功。因此，認為使用CDUS 可以清楚地顯影胸背動脈的穿支血管，并且安全可靠。LICHTE 等[18]將多普勒應用于術前定位和評估ALTP 的位置，30 例患者共發(fā)現(xiàn)74 個穿支血管，多普勒檢查的平均時間為29 min。穿支的位置和走行在術前可以精確地探測出，術前標記的位置和術中發(fā)現(xiàn)的精確位置相差6.3 mm，穿支預測的準確性和患者的體重指數(shù)有高度的相關性。CDUS 是無創(chuàng)性檢查，能比HHD 提供更多的穿支血管及其周圍結構的解剖學信息，同時能測量穿支的血流量及直徑，能夠輔助醫(yī)生評估穿支的健康程度。但CDUS 檢查需要有經(jīng)驗的B 超醫(yī)生來執(zhí)行，并且受到血流動力學的影響，穿支定位的位置可重復性較差，多次評估血管的結果可能不一致。

2.3 對比劑增強的三維超聲

近幾年，有少量文獻報道血管內注射造影劑來對血管進行三維顯示[19]?；诹?微泡的造影劑（SonoVue）增強血液回聲，提高信噪比，改善血管圖像。SU 等[20]進行1 項回顧性研究，包括32 例行不同類型穿支皮瓣重建的患者，分析對比劑增強的三維超聲（contrast-enhanced ultrasound, CEUS）聯(lián)合三維重建在術前穿支測量中的價值。研究發(fā)現(xiàn)，CEUS 是具備高特異性（100%）和敏感性的1 種穿支顯影方法。GAO 等[21]研究結果支持上述結論，并證明CEUS檢測鎖骨下動脈胸支皮瓣的準確率達到100%，20 例患者術前CEUS 發(fā)現(xiàn)的穿支均在手術中予以確認，而傳統(tǒng)CDUS 的敏感性和陰性預測值均低于CEUS。根據(jù)其研究，超聲造影可以檢測小于0.5 mm 的穿支，而CDUS 甚至對0.5 ～0.6 mm 的穿支也只顯示點信號，并且未能檢測到較小的血管。

3 CTA

CTA 具有微創(chuàng)性，血管圖像分解率高，患者較舒服、安全等特點，因此在臨床上有較廣泛的應用[22]。CTA 在皮瓣穿支血管的可視化研究中具有很大前景，影像學導航的供區(qū)主要集中在DIEP、ALTP、SCIP等[23]。2006年MASIA 等[24]首次將16 排CT 血管造影用于DIEP，實驗組采用多探頭CTA 三維重建DIEP，并且術前采用多普勒定位穿支，跟術中的發(fā)現(xiàn)比較，對照組未使用CTA。發(fā)現(xiàn)多探頭CTA 可以很好地顯示腹壁下動脈的位置及三維走形，顯露穿支的靈敏度和特異度高，安全、簡單，為DIEP 的切取提供可靠依據(jù)，實驗組與對照組比較并發(fā)癥更少。隨后大量的報道CTA 應用在DIEP 術前影像學導航，CTA 已逐漸成為DIEP 的術前常規(guī)檢查，很多學者推薦其用于DIEP 重建乳房的術前檢查[25]。近幾年，CTA 應用廣泛,不僅可以實現(xiàn)虛擬手術演示，借助3D 打印技術可以實現(xiàn)術中精確定位[26]。還有少量文獻報道其在評估供區(qū)一期閉合和特殊類型穿支皮瓣的應用效果[27]。很多學者借助AMIRA[28]、MIMICS[29]等軟件來解讀CT 數(shù)據(jù)，使得基于個人電腦完成數(shù)字化三維重建穿支皮瓣成為可能，為將來個人電腦虛擬手術提供個性化模型，實現(xiàn)個人計算機利用虛擬現(xiàn)實技術進行虛擬化模擬手術。

CTA 的優(yōu)點： CTA 已經(jīng)被廣泛地用于ALTP 的三維可視化構建，在顯露穿支位置、類型及走形方面具有很大價值，用于指導皮瓣安全切取，縮短手術時間，減少患者出血量，為設計嵌合或分葉穿支皮瓣提供解剖學依據(jù)。目前CTA 能夠顯示旋股外側動脈系統(tǒng)主干及部分粗大的肌皮或肌間隙穿支，因此，對了解患者ALTP 的解剖學變異具有重要意義。隨著造影劑及造影技術的發(fā)展，CTA 分辨率會逐漸提高，結合目前3D 打印技術，使虛擬化穿支皮瓣手術現(xiàn)實中預演成為可能。CTA 的缺點： 具有一定放射性，價格較貴，需要靜脈輸入造影劑，有患者會出現(xiàn)造影劑過敏。

4 MRA

MRA 原理： MRA 成像使用強大的磁場來調整體內氫核的磁化。使用射頻脈沖使氫核偏離主磁場，從而使氫原子核在移動的過程中產(chǎn)生射頻信號，掃描儀可以檢測到該射頻信號。通過計算機，分析后得出實體器官、軟組織、骨和幾乎所有其他內部身體結構的詳細的圖片，通過注射順磁造影劑（釓）使血管增強。由于磁共振成像不具有輻射暴露，所以通常在動脈期獲得血管的圖片和隨后在血池階段獲得血管的圖片僅選擇性地顯示動脈或者可以看到較大的動/靜脈組合。最近，1 種新的血池造影劑釓膦維司三鈉，已經(jīng)用于優(yōu)化造影增強的動脈和血池階段的成像，從而避免來自軟組織增強的干擾。盡管分辨率較低，但也可以在不注入造影劑的情況下將血管可視化[30]。

目前大部分MRA 報道來自游離腓骨皮瓣術前設計、DIEP 重建乳房的術前影像學檢查[31]。MRA 作為腓骨皮瓣手術前的1 個單獨檢查，已被證實能夠顯影傳統(tǒng)的血管造影所發(fā)現(xiàn)的所有穿支。此外，MRA 發(fā)現(xiàn)肌間隔穿支血管的能力是其他檢查所不能替代的。LORENZ 等[32]最早將MRA 用于游離腓骨皮瓣，但其并未做三維重建。GRYSELEYN 等[33]研究評估術前MRA 與DSA 對腓骨皮瓣生存率及成功率的影響。與DSA 比較，MRA 在動脈粥樣硬化檢測中創(chuàng)傷性更小，更有效。ROZEN 等[34]對6 例擬行DIEP 重建乳房的患者先后行CTA 與MRA 掃描并分別可視化重建，將結果同術中所見相比較。筆者認為，CTA 和MRA 在術前評估腹壁一些主要的穿支動脈的精確性都很高，但CTA 能夠發(fā)現(xiàn)更細小的穿支，分辨率較高，因此認為MRA 是否能作為DIEP 切取的常規(guī)術前檢查還需要更大樣本研究。KAGEN 等[35]采用釓膦維司三鈉進行血池MRA，可以進行更長時間的多平面采集體素，使獲得體素大小與CT 相近或更小，并且信噪比和軟組織對比度有所提高的同時保持了用時間分辨成像描繪血液流動的能力。由此產(chǎn)生的持續(xù)的血流信息能夠精確地評估相關血管解剖結構，包括血管的走向、大小和分支類型，以及靜脈的樹枝化模式。

MRA 的優(yōu)點： 其工作原理與磁化相關，與電離輻射無關，可以在沒有碘造影劑的情況下使用，這對患者來說是一個相對安全的檢查。MRA 產(chǎn)生的3D 圖像，幫助外科醫(yī)生在手術前準確評估血管的走向、直徑以及與其他周圍結構的關系。MRA 對軟組織的分辨率好，可以對供區(qū)進行詳細的評估，血池MRA 的應用極大地提高血管的分辨率，有利于顯影皮瓣的穿支血管。

MRA 的缺點： 成本相對較高，并且不能用于幽閉恐懼癥患者或有金屬植入物的患者。此外，與CTA比較，MRA 對穿支血管分辨率相對較低，穿支定位困難，掃描時間長，MRA 對較小的穿支血管的重建欠佳。

5 高選擇性動脈插管CTA 技術

動脈置管CTA 技術的原理： 結合DSA 和CTA 兩項技術的優(yōu)勢，在先于DSA 下置管至皮瓣供區(qū)目標血管位置，然后導管內注入顯影劑的同時行目標區(qū)域CT 掃描，然后行血管重建。

2016年卿黎明等[36]將動脈插管造影CTA 應用于股深動脈穿動脈穿支皮瓣的解剖學研究。同年，應用動脈插管造影CTA 輔助旋股外側動脈降支分葉穿支皮瓣的設計，12 例患者的旋股外側動脈降支的穿支能夠通過動脈插管造影CTA 技術清晰地顯示出來，可以用于分葉皮瓣的術前設計[37]。2017年賀繼強等[38]將動脈插管CTA 造影應用于股前外側皮瓣穿支血管的顯影研究，通過對比研究發(fā)現(xiàn)動脈插管造影CTA 可清楚地顯示旋股外側動脈分支及其穿支,效果優(yōu)于普通CTA。

高選擇性動脈插管CTA 技術的優(yōu)點:①將造影劑經(jīng)導管直接注入旋股外側動脈，短時間內提高血管內造影劑濃度，增強旋股外側動脈分支與穿支的末梢顯影效果，獲取更詳細的微血管分布參數(shù)；②選擇性插管至目標動脈，借助CTA 的優(yōu)勢，可以在術前了解目標源血管及供養(yǎng)皮瓣的穿支血管分布，有利于更精確地設計和切取皮瓣；③選擇性插管，減少非目標血管的顯影干擾，更利于目標血管的提取重建，三維重建后設計和虛擬手術，有利于實現(xiàn)皮瓣手術的個性化、精準化設計和應用，提高手術成功率；④本研究為活體血管造影，為動脈的正常生理狀態(tài)下顯影，可以更真實地反映生理狀態(tài)下的血管口徑。

高選擇性動脈插管CTA 技術的缺點： ①檢查需經(jīng)動脈置管，為有創(chuàng)檢查；②檢查相對費時；③檢查具有放射性；④費用相對昂貴；⑤DSA 插管與CT 掃描是不同儀器，檢查中途需轉運患者，可能會導致插管脫出。

6 其他影像學技術

6.1 動態(tài)紅外熱像技術

2016年WEUM 等[39]設想利用不需要電離輻射或對比劑注射的動態(tài)紅外熱像儀評估DIEP 供區(qū)的穿支，驗證動態(tài)紅外熱像技術（dynamic infrared thermography, DIRT）是否可以能替代CTA 成為DIEP的術前檢查。研究納入25 例準備用DIEP 進行乳房重建的患者。術前用HHD、DIRT 和CTA 檢查下腹部。將多普勒定位穿支的位置標記在皮膚上，DIRT 上熱點的位置與多普勒定位的穿支進行比較。使用多平面CT 重建來觀察熱點是否與CTA 上的穿支相關。所有皮瓣的設計基于DIRT 所選穿支，并分析手術結果。首次出現(xiàn)的熱點與多普勒和CTA 定位的穿支相關聯(lián)。DIRT 圖像上的熱點總是比CTA 在腹直肌筋膜淺層發(fā)現(xiàn)的穿支稍微偏外側。一些臍周的穿支不與熱點相關，但在CTA 上與腹壁下淺靜脈相交通。這項研究證實： 用DIRT 選擇的穿支能夠為DIEP 乳房重建提供足夠的血液灌注。

6.2 吲哚菁綠熒光造影技術

吲哚菁綠（indocyanine green, ICG）是1957年由美國柯達研究所合成，ICG 以其在近紅外光譜范圍內的較強吸收和熒光顯影特性和毒性小等優(yōu)勢已經(jīng)廣泛應用于生物醫(yī)學成像和顯微皮瓣外科的應用。目前研究發(fā)現(xiàn)，吲哚菁綠熒光造影技術（indocyanine green video angiography, ICGVA）顯影速度快，定位準確，可以準確地反映穿支血管的灌注范圍，但其只對淺表的血管顯示較好，深部的血管顯示較差，不適合用于描述主干血管的走行和毗鄰。為方便皮瓣外科醫(yī)生選擇合適的影像學技術輔助手術，根據(jù)以上描述性研究制定穿支皮瓣術前影像學技術對比表格（見表1），希望臨床醫(yī)生結合患者的實際情況選擇合適的影像學技術手段，從而能夠更好地輔助穿支皮瓣的切取。

本文通過介紹常見的影像學導航技術的臨床應用、優(yōu)缺點及臨床常見使用范圍，為皮瓣術前選擇合適的影像學技術提供參考。

表1 各種影像學技術手段比較