連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)在皮瓣移植圍手術(shù)期檢測(cè)中的應(yīng)用

[摘要]目的：探討連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)在皮瓣移植圍手術(shù)期中的應(yīng)用價(jià)值。方法：2018年1月-2019年1月，筆者科室使用連接智能手機(jī)的便攜式紅外熱像儀（FLIR ONE Pro），在10例患者皮瓣移植術(shù)圍手術(shù)期對(duì)皮瓣及其軸形血管、穿支血管進(jìn)行拍攝，并應(yīng)用FLIR Tools軟件進(jìn)行分析，同時(shí)在術(shù)中對(duì)穿支血管及軸形血管進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算熱成像技術(shù)預(yù)測(cè)皮瓣壞死的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值。結(jié)果：本組10例患者有11處軟組織缺損，均行皮瓣修復(fù)。熱成像儀檢測(cè)結(jié)果顯示，8處皮瓣血供良好，3處皮瓣血供不佳。血供良好的8處皮瓣，術(shù)后觀察到1處皮瓣出現(xiàn)部分壞死。血供不佳的3處皮瓣，術(shù)后觀察到2處皮瓣出現(xiàn)遠(yuǎn)端表淺壞死，1處皮瓣術(shù)后血供好，未發(fā)生壞死。在此基礎(chǔ)上計(jì)算熱成像技術(shù)預(yù)測(cè)皮瓣壞死的敏感性為66.7%（2/3），特異性為87.5%（7/8），準(zhǔn)確性為81.8%（9/11），陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為66.7%（2/3），陰性預(yù)測(cè)值為87.5%（7/8）。術(shù)前探測(cè)穿支血管16支，術(shù)中證實(shí)13支；探測(cè)10支血管鏈，術(shù)中證實(shí)10支血管鏈。結(jié)論：連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)在術(shù)前探查血管穿支、血管鏈用于輔助皮瓣設(shè)計(jì)，術(shù)中術(shù)后監(jiān)測(cè)皮瓣的皮溫、血運(yùn)以預(yù)測(cè)、預(yù)防皮瓣的壞死方面具有較高的客觀性及有效性，可客觀有效地輔助外科醫(yī)生設(shè)計(jì)皮瓣、評(píng)估皮瓣血運(yùn)，值得臨床推廣應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]熱成像技術(shù)；皮瓣；智能手機(jī)；圍手術(shù)期；穿支血管

[中圖分類號(hào)]R622" " [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A" " [文章編號(hào)]1008-6455（2024）07-0089-04

Application of Infrared Thermal Imaging Technology Connected with Smart Phone in the Perioperative Period of Flap Transplantation

LI Pandeng， XU Xiaohan， GAO Xinyu， LI Zhihua

（ Department of Burn and Plastic Surgery， the Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University， Xuzhou 221000，

Jiangsu， China ）

Abstract： Objective" To explore the application value of infrared thermal imaging technology connected with smart phone in the perioperative period of flap transplantation. Methods" From January 2018 to January 2019， the portable infrared thermal imager （FLIR ONE Pro） connected to a smart phone was used to take pictures of the flap and its axial vessels and perforating vessels in 10 patients during the perioperative period of flap transplantation in our department， and FLIR Tools software was used for analysis. At the same time， the perforator vessels and axial vessels were verified during the operation， and the sensitivity， specificity， accuracy， positive predictive value and negative predictive value of thermal imaging technology in predicting flap necrosis were calculated. Results" There were 11 soft tissue defects in 10 patients in this group， all of which were repaired with flaps. The results of thermal imaging showed that 8 flaps had good blood supply and 3 flaps had poor blood supply. Among the 8 flaps with good blood supply， partial necrosis was observed in 1 flap after operation. Among the 3 flaps with poor blood supply， 2 flaps had superficial necrosis at the distal end after operation， and 1 flap had good blood supply without necrosis. The sensitivity， specificity， accuracy， positive predictive value and negative predictive value of thermal imaging in predicting flap necrosis were 66.7% （2/3）， 87.5% （7/8）， 81.8% （9/11）， 66.7% （2/3） and 87.5% （7/8）， respectively. Sixteen perforating vessels were detected before operation， and 13 were confirmed during operation. Ten vascular chains were detected and confirmed during operation. Conclusion" Smartphone thermal imaging technology has certain objectivity and effectiveness in detecting perforators and vascular chain used to assist skin flap design before operation. Monitoring the skin temperature of the flap after operation has certain objectivity and effectiveness in predicting the necrosis of the flap .It can objectively and effectively assist surgeons to design skin flap and evaluate skin flap blood flow， which is worthy of further clinical application.

Key words： thermal imaging technology; flaps; smartphone; perioperative period; perforator vessel

經(jīng)典傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、觀察皮瓣血運(yùn)的臨床指標(biāo)及方法包括皮瓣的顏色、溫度、腫脹程度、毛細(xì)血管充盈試驗(yàn)、切緣滲血、出血情況等。雖然上述方法都有一定的準(zhǔn)確性和有效性，但判斷結(jié)果常與臨床醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，缺乏客觀性[1]。為了改善監(jiān)測(cè)皮瓣血供的可靠性及客觀性，臨床上陸續(xù)出現(xiàn)了比較客觀的評(píng)估和監(jiān)測(cè)皮瓣血運(yùn)的方法，如熒光素鈉血管造影、組織氧分壓測(cè)定、激光多普勒血流儀、吲哚菁綠血管造影術(shù)、SPY熒光成像系統(tǒng)等，但有的方法預(yù)測(cè)的敏感性和特異性均相對(duì)較差[2]，有的為有創(chuàng)性、存在造影劑過(guò)敏、肝腎功能不全患者慎用或禁用等缺點(diǎn)，臨床應(yīng)用效果尚難滿意[3-4]。探索一種敏感性和特異性較高、無(wú)創(chuàng)性、無(wú)過(guò)敏風(fēng)險(xiǎn)、無(wú)應(yīng)用禁忌的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)皮瓣血供的方法是醫(yī)患共同的期望。2018年1月-2019年1月，筆者課題組應(yīng)用連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)在圍手術(shù)期對(duì)皮瓣及其軸形血管、穿支血管進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該法具有較高的客觀性及有效性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1" 資料和方法

1.1 一般資料：本組患者共10例，其中男6例，女4例，年齡30～56歲，平均42歲，所有患者基礎(chǔ)資料見表1。本研究已通過(guò)倫理審批。

1.2 方法

1.2.1 儀器介紹：可連接智能手機(jī)的便攜式紅外熱像儀品牌FLIR，型號(hào)FLIR ONE Pro，尺寸68 mm×34 mm×14 mm，重量36.5 g，熱分辨率160×120（19 200像素），溫度-20℃～400℃，熱靈敏度70 mK。儀器外觀見圖1。

1.2.2 紅外熱像儀使用方法：檢測(cè)前，使用冷水紗布冷敷拍攝區(qū)域約1 min，以降低檢測(cè)區(qū)域皮溫，檢測(cè)區(qū)域皮溫的恢復(fù)先后因局部組織血供不同而不同，血供好，回溫快，血供差則回溫相對(duì)較慢，使得區(qū)域之間的熱像圖呈現(xiàn)出不同顏色的對(duì)比。垂直于皮膚表面的穿支血管在熱像圖上亮度較高，呈明顯的“亮點(diǎn)”；平行于皮膚表面的穿支血管或血管鏈在熱像圖上亮度較高，呈明顯的“亮線”[5-6]。本組所有患者術(shù)前（術(shù)前設(shè)計(jì)皮瓣時(shí)）、術(shù)后即刻（皮瓣轉(zhuǎn)移至受區(qū)縫合后即刻）、術(shù)后第1次換藥前，需應(yīng)用連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行3次皮瓣血運(yùn)評(píng)估。術(shù)前設(shè)計(jì)皮瓣：應(yīng)用熱成像儀檢測(cè)皮瓣供區(qū)，觀察標(biāo)記代表穿支血管及血管鏈的“亮點(diǎn)”及“亮線”，并在手持式多普勒探查血管的協(xié)助下設(shè)計(jì)皮瓣；觀察記錄術(shù)前熱成像儀探查的穿支血管及血管鏈，在術(shù)中予以探查驗(yàn)證。術(shù)中皮瓣轉(zhuǎn)移縫合后即刻：應(yīng)用熱成像儀檢測(cè)皮溫及組織瓣的遠(yuǎn)近端皮溫的差異，并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)應(yīng)的彩色圖像，結(jié)合常規(guī)經(jīng)典方法，初步預(yù)測(cè)皮瓣的血供及可能的存活范圍。第1次換藥時(shí)：應(yīng)用熱成像儀檢測(cè)皮溫，結(jié)合常規(guī)觀察方法判斷皮瓣的存活范圍。觀察記錄熱成像儀提示血供良好、血供不佳的皮瓣的預(yù)后和轉(zhuǎn)歸，并進(jìn)一步計(jì)算以下指標(biāo)：皮瓣壞死敏感性（壞死皮瓣中能夠預(yù)測(cè)皮瓣壞死的概率）、特異性（存活皮瓣中能夠預(yù)測(cè)皮瓣存活的概率）、準(zhǔn)確性（預(yù)測(cè)皮瓣存活及壞死的精準(zhǔn)性）、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值（陽(yáng)性中皮瓣壞死的概率）和陰性預(yù)測(cè)值（陰性中皮瓣存活的概率）。

2" 結(jié)果

本組10例患者有11處軟組織缺損，均行皮瓣修復(fù)，熱成像儀檢測(cè)結(jié)果顯示，8處皮瓣血供良好，3處皮瓣血供不佳。血供良好的8處皮瓣，術(shù)后觀察到1處皮瓣出現(xiàn)部分壞死。血供不佳的3處皮瓣，術(shù)后觀察到2處皮瓣出現(xiàn)遠(yuǎn)端表淺壞死，1處皮瓣術(shù)后血供好，未發(fā)生壞死。在此基礎(chǔ)上計(jì)算熱成像技術(shù)預(yù)測(cè)皮瓣壞死的敏感性為66.7%（2/3），特異性為87.5%（7/8），準(zhǔn)確性為81.8%（9/11），陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為66.7%（2/3），陰性預(yù)測(cè)值為87.5%（7/8）。術(shù)前探測(cè)穿支血管16支，術(shù)中證實(shí)13支；探測(cè)10支血管鏈，術(shù)中證實(shí)10支血管鏈。見表1。

3" 典型病例

某男，36歲，因“燒傷后右手背瘢痕攣縮握拳受限2年”入院。查體：右手背可見大片狀瘢痕組織約6 cm×8 cm，邊界不清，質(zhì)地較硬，顏色暗紅，主動(dòng)被動(dòng)握拳明顯受限。手術(shù)分三期進(jìn)行。一期于右下腹臍旁應(yīng)用熱成像技術(shù)探查臍旁穿支2支及穿支間的吻合血管鏈2條，并予以標(biāo)記。于右下腹臍旁埋置400 ml長(zhǎng)方形軟組織擴(kuò)張器1枚，術(shù)中證實(shí)臍旁穿支2支及血管鏈2條，術(shù)后常規(guī)每周注水1次，共注水12次，擴(kuò)張滿意后實(shí)施二期皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)。二期皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)術(shù)后即時(shí)應(yīng)用連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測(cè)皮溫及皮瓣血供，結(jié)果顯示皮瓣血供正常。術(shù)后皮瓣血供好，皮瓣全部存活。三期行皮瓣斷蒂術(shù)，術(shù)后3 d應(yīng)用連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測(cè)皮溫及皮瓣血供，結(jié)果顯示皮瓣血供正常。術(shù)后皮瓣血供好，皮瓣全部存活。見圖2。

4" 討論

始于20世紀(jì)50年代的紅外熱成像技術(shù)是運(yùn)用光電技術(shù)來(lái)檢測(cè)物體表面熱輻射的紅外線特定波段信號(hào)，通過(guò)合適的軟件將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成紅外熱像圖，并可以進(jìn)一步測(cè)算出溫度值。一直被廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、制造業(yè)、交通業(yè)等領(lǐng)域。紅外熱成像技術(shù)具有測(cè)量范圍寬、非接觸測(cè)量、響應(yīng)速度快、測(cè)量結(jié)果直觀形象等優(yōu)點(diǎn)。1957年，紅外熱成像技術(shù)首次被應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)中腫瘤學(xué)領(lǐng)域。Ng YK等[7]的研究顯示紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)乳腺癌敏感性和特異性可達(dá)到90%。Godoy SE[8]等報(bào)道稱紅外熱成像技術(shù)在診斷皮膚癌方面其特異性和敏感性均能達(dá)到99%以上。Lambiris E等[9]應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測(cè)膝關(guān)節(jié)手術(shù)后感染有一定的臨床價(jià)值：監(jiān)測(cè)示術(shù)后感染皮膚軟組織溫度會(huì)升高，并且短暫的升高會(huì)在4～6周內(nèi)恢復(fù)到正常值。Baic A等[10]應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)監(jiān)測(cè)腕管綜合征減壓手術(shù)后的情況。

隨著科技的發(fā)展及智能手機(jī)的普及，近年來(lái)有人陸續(xù)將智能手機(jī)鏈接下的熱成像技術(shù)應(yīng)用于修復(fù)重建外科。Muntean MV等[11]應(yīng)用動(dòng)態(tài)紅外線熱成像技術(shù)（DIRT）及彩色多普勒超聲檢測(cè)豬腹部血管穿支，并將檢測(cè)結(jié)果與實(shí)體解剖進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明了DIRT可以準(zhǔn)確定位穿支血管。Whitaker IS等[12]和de Weerd L等[13]在乳房重建術(shù)前分別使用DIRT及CTA檢測(cè)并比較腹壁下動(dòng)脈穿支皮瓣（DIEP）的穿支血管，再次證實(shí)了DIRT對(duì)于穿支血管定位的準(zhǔn)確性。有學(xué)者嘗試將紅外線熱成像技術(shù)應(yīng)用于燒傷后創(chuàng)面溫度測(cè)定，并計(jì)算溫度變化，用于評(píng)估創(chuàng)面愈合時(shí)間，取得了較好的臨床效果[14]。

目前，監(jiān)測(cè)皮瓣血運(yùn)的常見方法分為主觀法和客觀法。主觀法包括觀察皮瓣的顏色和腫脹程度、感觸皮瓣的溫度及按壓皮瓣完成毛細(xì)血管充盈反應(yīng)試驗(yàn)、觀察切緣滲血、出血情況等，雖然為監(jiān)測(cè)皮瓣血運(yùn)的經(jīng)典及常用方法，但缺乏相對(duì)的客觀性，與臨床醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)。近年來(lái)，監(jiān)測(cè)皮瓣客觀的方法有吲哚菁綠血管造影（ICG）、彩色多普勒超聲（CDFI）等[15]。彩色多普勒超聲（CDFI）多用于探測(cè)蒂部血管、探測(cè)穿支，并可以檢測(cè)血管口徑、血流速度及血管阻力，臨床應(yīng)用價(jià)值較大，但難以檢測(cè)到皮瓣的微循環(huán)情況及組織血供情況。吲哚菁綠血管造影（ICG）是近年來(lái)出現(xiàn)的比較客觀的監(jiān)測(cè)皮瓣血管及微血管血供的方法，但該方法受到周圍血管疾病、腎上腺素使用、吸煙史等因素的影響[16]，且為有創(chuàng)檢測(cè)，存在吲哚菁綠造影劑過(guò)敏、潛在肝腎功能損傷、操作程序繁瑣、造影設(shè)備體積龐大、攜帶移動(dòng)不方便、設(shè)備價(jià)格較昂貴等缺點(diǎn)，難以普及推廣應(yīng)用。術(shù)中使用紅外熱像儀可在不接觸術(shù)區(qū)的情況下，隨時(shí)監(jiān)測(cè)皮瓣血供，在熱像圖中可大致觀察皮瓣血運(yùn)狀況[17]，可以通過(guò)皮瓣蒂部在圖像上溫度的高低，來(lái)判斷蒂部血管是否通暢：若皮溫變高，圖像上顏色較深，可以看見明顯血管亮區(qū)，則說(shuō)明蒂部通暢；若皮溫變低，圖像上顏色較淺，看不見明顯的血管亮區(qū)，則說(shuō)明蒂部可能不通暢。皮瓣血運(yùn)障礙是皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)后最常見的并發(fā)癥，經(jīng)典的判斷皮瓣血供的方法為肉眼觀察皮瓣的顏色、觸摸皮瓣的溫度、指壓毛細(xì)血管反應(yīng)，但存在主觀性強(qiáng)、早期血供障礙不易判斷等缺點(diǎn)。有報(bào)道使用DIRT監(jiān)測(cè)皮瓣溫度，若皮瓣整體溫度呈持續(xù)性下降可提示皮瓣出現(xiàn)血運(yùn)障礙[18]。一般情況下，皮瓣切取6 h后若監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)皮溫不升甚至持續(xù)下降，則提示皮瓣發(fā)生血運(yùn)障礙的可能性較大[19]。Tenorio X等[19]發(fā)現(xiàn)在血供正常的DIEP皮瓣及腹壁淺動(dòng)脈（SIEA）皮瓣中，通過(guò)DIRT監(jiān)測(cè)可發(fā)現(xiàn)在皮瓣上“亮點(diǎn)”在皮瓣上逐漸出現(xiàn)，可能反映了血管在移植皮瓣中的重建新生過(guò)程。紅外熱成像技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)皮瓣整體皮溫，從而反映皮瓣局部微循環(huán)情況；可以通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)移植后的皮瓣皮溫的變化趨勢(shì)，從而較早發(fā)現(xiàn)皮瓣的血運(yùn)障礙，以便采取及時(shí)有效的干預(yù)措施，盡量減少皮瓣壞死發(fā)生率。熊哲禎等[20]采用便攜式紅外熱像儀對(duì)16例皮瓣移植患者行術(shù)前、術(shù)中和術(shù)后監(jiān)測(cè)觀察，并將穿支血管定位觀察結(jié)果與采用彩色多普勒超聲穿支血管定位結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示兩種方法在穿支血管定位方面一致，并可以早期發(fā)現(xiàn)皮瓣血運(yùn)障礙，取得較好的臨床應(yīng)用效果，認(rèn)為具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

本研究應(yīng)用的熱成像儀為FLIR ONE Pro，F(xiàn)LIR ONE Pro是一款便攜式紅外熱像裝置，尺寸為68 mm×34 mm×14 mm，重量?jī)H為36.5 g，圍手術(shù)期方便攜帶及使用。將該技術(shù)應(yīng)用于10例患者（11處皮瓣），總體效果較好。本研究術(shù)前監(jiān)測(cè)皮瓣穿支血管、皮瓣中血管鏈，術(shù)中監(jiān)測(cè)皮瓣皮溫預(yù)測(cè)皮瓣壞死率，并結(jié)合了皮瓣溫度的數(shù)字化測(cè)量與圖像的明亮度，更加科學(xué)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)皮瓣的血供情況。本研究亦對(duì)皮瓣的蒂部血管進(jìn)行了不同維度（縱向及橫向）的研究觀察，并與術(shù)中探查的皮瓣蒂部血管予以比較研究，顯示了較高的準(zhǔn)確性。

紅外熱像技術(shù)具有以上所述很多優(yōu)點(diǎn)，但目前仍存在如下缺點(diǎn)：①由于紅外熱像技術(shù)監(jiān)測(cè)的是皮瓣的皮膚溫度，而深部血管對(duì)皮膚溫度影響較小，故僅適合監(jiān)測(cè)、觀察相對(duì)表淺的血管；②對(duì)于血流速度、口徑及動(dòng)靜脈性質(zhì)類型無(wú)法監(jiān)測(cè)；③監(jiān)測(cè)皮溫的結(jié)果干擾因素較多，如室溫、機(jī)體自身代謝等，故監(jiān)測(cè)要求室溫恒定、機(jī)體代謝穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行。本研究為增加紅外熱像技術(shù)在術(shù)前探查血管穿支、血管鏈中的準(zhǔn)確性，特意于拍攝前使用冷水紗布冷敷拍攝區(qū)域約1 min以降低檢測(cè)區(qū)域的皮溫，檢測(cè)區(qū)域皮溫的恢復(fù)因局部組織血供不同而先后不同，可以更加清晰地顯示明顯的“亮點(diǎn)”（穿支）及“亮線”（血管鏈）；在術(shù)中術(shù)后監(jiān)測(cè)皮瓣的皮溫來(lái)預(yù)測(cè)皮瓣血運(yùn)時(shí)，由于皮溫受外界影響較大，故本組不僅注意觀察皮瓣皮溫的絕對(duì)值，更注重觀察皮瓣遠(yuǎn)近端皮溫的差異度。本研究小組認(rèn)為：皮瓣遠(yuǎn)近端皮溫的差異度（超過(guò)2℃）的臨床意義遠(yuǎn)大于皮瓣皮溫的絕對(duì)值的概念。但由于本課題的研究樣本量尚少，研究的方法尚不深入，有待進(jìn)一步擴(kuò)大研究樣本量及進(jìn)一步深入研究，以便更有效、更準(zhǔn)確、更客觀地應(yīng)用于皮瓣的臨床應(yīng)用。

綜上所述，應(yīng)用連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)在術(shù)前探查血管穿支、血管鏈輔助皮瓣設(shè)計(jì)，術(shù)中術(shù)后監(jiān)測(cè)皮瓣的皮溫、血運(yùn)以預(yù)測(cè)、預(yù)防皮瓣的壞死方面具有一定的客觀性及有效性，可客觀有效地輔助外科醫(yī)生設(shè)計(jì)皮瓣、評(píng)估皮瓣血運(yùn)，值得臨床推廣應(yīng)用。

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[收稿日期]2023-05-08

本文引用格式：李攀登，徐曉涵，高新宇，等.連接智能手機(jī)的紅外熱成像技術(shù)在皮瓣移植圍手術(shù)期檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2024，33（7）：89-93.