数字化技术在穿支皮瓣中的临床应用

王永标，梁国平，胡 颖，李宇鹏，李长虎，林进标，赵文雅，郑进发

穿支皮瓣是临床修复各种创面的主要材料，目前广泛应用于显微外科、创伤外科及烧伤整形美容外科等领域。但在实际手术中，存在血管穿支不恒定与变异问题，增加了皮瓣切取的困难程度，影响了皮瓣成活率[1]。传统术前皮瓣设计主要根据超声多普勒检查定位穿支血管，但无法监测穿支血管来源、走行、吻合口血管管径、可切取最大血管蒂长度等重要解剖指标，手术风险较高[2]。基于CT血管造影（CT angiography，CTA）的数字化三维重建技术能够清晰显示各皮瓣的三维血管解剖，并可针对不同创面更为精准地设计穿支皮瓣[3]。本研究对我科需行创面皮瓣修复的34例患者采用数字化技术，对穿支皮瓣进行术前精确定位和个性化设计，现报道如下。

1　资料与方法

1.1　研究对象

选取2016年5月至2017年12月需行创面皮瓣修复的34例患者作为研究对象。其中男23例，女11例，年龄8～63岁，平均年龄28.2岁。患者均存在不同程度的软组织缺损。缺损位置：膝前区2例、小腿上段前侧2例、小腿中段胫前区15例、外踝5例、内踝3例，足跟部7例。创面范围：3 cm×4 cm～11 cm×8 cm。入选患者均签署知情同意书。

1.2　术前数字化设计

采用64排螺旋CT机行CTA检查，扫描参数：140 kV、525 mA、层厚0.625 mm。患者取平卧位，经肘正中静脉注射碘海醇注射液（100 mL：35 g），连续扫描平面上至腹主动脉下段，下至双侧胫前后动脉、腓动脉，重点观察双侧髂前上棘至双侧髌骨平面。

提取CTA原始横切面图像进行测量分析，尤其是动脉的起始位置及走行、穿支血管大小及穿出深筋膜的层面，重点观察肌间隔穿支。将CTA数据以DICOM格式导入Mimics 17.0软件工作站，利用软件中的Thresholding、Region Growing、Edit mask in 3D等工具，对供区侧主要穿支血管、骨骼、皮肤等进行三维重建。逆向追踪血管来源并标记其穿支穿出深筋膜的体表位置，以便于切取皮瓣。对比双侧肢体，依据受区皮肤缺损形状及大小选择有合适穿支血管的肢体作为皮瓣供区，并在软件中动态模拟皮瓣切取过程。

1.3　手术方法

患者均予常规清创、换药等处理，待软组织床培养完备后，根据肢体创面情况选择合适皮瓣进行修复，清创过程中需注意保护皮下浅静脉并进行标记，以备皮瓣游离移植或带蒂皮瓣静脉回流吻合时应用。

患者取仰卧位，麻醉成功后，视术中情况上气压止血带，找到术前数字化皮瓣设计时标定的穿支体表穿出点，距其1～2 cm向下作纵行切口，可适当向外侧偏斜。于切口中下段显露术前标定的各浅动脉穿支体表穿出点，沿标定点向近端分离至穿支血管起始部，钝性分离浅动静脉及神经，注意保护神经。采用游标卡尺再次测量术前相关指标，根据肢体创面情况切取皮瓣，切取范围为5 cm×4 cm～12 cm×9 cm。将穿支皮瓣转移或游离移植至受区，缝合部分创缘固定后，对供区血管与受区动脉分支及伴行静脉进行吻合。缺损宽度＜9.5 cm者可直接拉拢缝合；缺损达10 cm或以上、难以直接缝合者，可采用游离皮片植皮进行修复。

放置皮片引流，根据患者创面污染情况酌情使用抗生素防治感染。绝对卧床1周，患肢予石膏制动并抬高；24～48 h拆除引流皮片，观察并记录皮瓣颜色、温度、血运及毛细血管反应；每日换药，保持创面干燥。记录患者术后恢复情况及住院时间。

2　结果

2.1　术前及术后穿支皮瓣情况

所有患者均顺利完成手术，手术时间平均为（40.5±13.5）min。采用三维重建数字化技术观测得到的穿支皮瓣动脉及其降支的血管管径及起始位置、血管蒂最大可切取长度、穿支血管来源及走行等，均与术中实际观测结果一致。皮瓣供区肌间隔穿支及肌皮穿支浅动脉体表穿出点处管径为0.5～1.2 mm；穿支血管管径＞0.8 mm的有32支，其中＞1.0 mm有10支；穿支血管管径0.5～0.8 mm的有30支。术中实际测量三者分别为35、10、34支，准确率为91%、100%、88%。

2.2　术后患者恢复情况

利用数字化辅助技术，患者均成功完成个性化皮瓣切取。1例患者术后出现血管危象，经手术探查及抗凝、按摩等相应处理后病情稳定，皮瓣存活；其余皮瓣移植创面均Ⅰ期愈合，成活顺利。患者供区切口Ⅰ期愈合，植皮均成活。所有患者顺利恢复后出院，入院至出院时间5～13 d（平均8.2 d）。典型病例见图1，2。

3　讨论

作为软组织缺损的修复材料，穿支皮瓣近年来在四肢皮肤缺损、深部组织（肌腱、骨质）外露创面的治疗中应用广泛[4]。其主要特点是在不牺牲供区主干血管神经的基础上，能够根据缺损部位及大小选取相应皮瓣并进行适当调整，实现了既改善受区外形功能，又不致对皮瓣供区造成严重损害的目标[5]，是真正意义上的组织修复。

然而，穿支皮瓣的定位与切取仍是目前移植的主要难点。原因在于，穿支皮瓣存在较多的血管穿支，而这些穿支的起始位置与路径往往存在较大变异，如旋股外侧动脉，其各分支血管在降支来源、走行、长度及管径等方面，均存在不同程度的变异[6-7]，给皮瓣后期的吻合造成一定困难。可见，术前明确穿支及穿支来源动脉的解剖情况是穿支皮瓣移植修复的关键。

以往定位穿支皮瓣多采用超声检查，如手持式彩色多普勒及高频彩色多普勒检查，其主要原理是利用血流信号来确定血管位置[8]。受操作者的经验及主观因素影响，血管定位存在不同程度的假阳性率[9-10]，对皮瓣血管分布、供血范围也无法进行血流动力学研究。

CTA是近年来出现的新型检查手段，通过其自带的三维重建软件，能明确穿支血管的分布区域和具体走行[11]。但即使是基于CTA获得的三维重建模型，仍很难清晰展示细小分支血管及毗邻结构[12]。利用Mimics软件进行三维可视化重建则具有更多优势[13-15]：①对血管与皮瓣、毗邻结构的三维解剖关系进行立体、多角度的可视化显示，同时能够形象直观地观察切取皮瓣的形态和特点，为实际手术操作提供较为精确的切口位置。②清晰显示皮瓣穿支血管的走行及变异情况，避免因血管变异导致皮瓣切取失败。③可实现术前皮瓣精确设计，并能模拟手术操作，减少了手术时间（比传统手术减少30～60 min），为精确手术奠定了基础。

图1　数字化技术辅助穿支皮瓣移植术图片（男，33岁，重物砸伤左前足保肢成功后皮肤软组织缺损，创面骨质及肌腱外露）1A，1B术前创面情况 1C，1D基于肢体CTA数据，结合Mimics 17.0软件设计皮瓣 1E术中皮瓣切取 1F术后3 d皮瓣恢复情况

本研究中所有患者均成功完成个性化皮瓣切取，术前经CTA原始数据导入Mimic 17.0软件重建后，皮瓣动脉及其降支的血管管径及起始位置、血管蒂最大可切取长度、穿支血管来源及走行均与术中实际观测值一致；术前对穿支血管管径检测的准确率也较高，皮瓣成活顺利，供区切口均I期愈合。这些结果从不同角度体现了数字化技术在皮瓣移植手术中的应用价值。

基于CTA数据的数字化三维重建技术也有一定的缺陷。一方面，CTA检查存在辐射暴露、造影剂毒性等问题；另一方面，该可视化技术对CTA成像的精确性要求也较高。目前CTA扫描对小血管显影差，其第3级以上供应动脉确诊率明显低于数字减影血管造影。如能通过调整CT扫描和三维重建参数，以及使用不同的放射剂量，进一步显示更细微的血管影像，同时制定标准，实现规范操作，将更有利于分析穿支皮瓣局部血液灌注状态和血流动力学变化，并有望取代那些创伤性大、并发症多、操作复杂的检查技术。

图2　数字化技术辅助穿支皮瓣移植术图片（男，50岁，车轮绞伤左足跟后皮肤坏死伴骨质、跟腱外露）2A，2B术前创面情况 2C，2D将肢体CTA数据导入Mimics 17.0软件进行皮瓣设计 2E术中皮瓣情况 2F术后1个月皮瓣恢复情况