腓骨肌皮瓣穿支血管定位导板的临床应用

许立明， 张一博， 乃吉拜·莫敏， 李娇阳， 凌彬

新疆医科大学第一附属医院（附属口腔医院）口腔颌面肿瘤外科，新疆维吾尔自治区口腔医学研究所，新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐（830054）

肿瘤、创伤、感染及骨髓炎等疾病常导致不同程度的口腔颌面部缺损，对患者颌面部外形、功能造成严重影响。由穿支血管供血的穿支皮瓣是临床修复不同创面缺损的主要来源，目前广泛应用于口腔颌面外科、显微修复外科、创伤外科、烧伤整形科等领域［1-2］。自1989 年Hidalgo 等［3］首次对腓骨肌皮瓣重建下颌骨的缺损进行报道，如今腓骨肌皮瓣凭借诸多优点被广泛应用于颌面部缺损的修复；腓骨肌皮瓣具有较长的血管蒂且位置固定，管径与颌面部受区血管接近，穿支血管4～6支，平均口径1.0 mm，穿支皮瓣设计灵活，皮岛设计范围大，骨量多，可塑性好［4］。作为口腔颌面部硬组织合并软组织缺损最常用修复方法［5-6］，在临床应用中，腓骨肌皮瓣修复口腔颌面软组织缺损的重要的一步就是腓动脉穿支血管的确认和精确定位，以便术中更好解剖和设计皮岛修复软组织缺损［7］。在手术操作过程中，会出现穿支血管过细或发生变异等情况，例如肌皮穿支或肌间隔穿支缺如，影响供区皮瓣的制备，降低了皮瓣成活率［8］。以往仅凭外科医师经验和解剖学知识来寻找皮瓣穿支，常造成穿支血管定位不准确，从而导致穿支血管损伤［9］。目前，计算机辅助外科设计及3D 打印制造技术已广泛应用于口腔颌面外科领域［10-11］。

本研究拟使用CT 血管造影（CT angiography，CTA）辅助的3D 打印模型，制作出腓骨肌皮瓣穿支血管固定式定位导板，用于口腔颌面部缺损的重建，为个性化、精确化的腓骨肌皮瓣修复提供临床依据。

1 资料和方法

1.1 研究对象

选取2019 年5 月至2022 年10 月因颌骨缺损需要行腓骨肌穿支皮瓣游离移植修复的14 例患者，采用随机化数字表法随机平均分为两组，每组7 例，试验组采用固定式定位导板定位穿支血管，对照组采用手持多普勒定位穿支血管。

纳入标准：①年龄18～70 岁；②患者理解导板应用设计、手术风险并签署知情同意书；③无肺、肝、骨、脑等远处转移。排除标准：①碘过敏试验阳性及肾功能不全者，无法完成CTA 检查；②全身系统性疾患，无法耐受手术者；③安装心脏支架者；④有精神性疾病者；⑤不能进行全麻手术者。

本研究已获得新疆医科大学第一附属医院伦理学委员会批准（批号：K202107-08），所有患者均已知情同意并签署知情同意书。

1.2 术前准备

CTA 成像数据的处理：64 排螺旋CT 扫描体位与参数：仰卧位，身体正中矢状面与正中定位线重合，水平线位于下肢水平中线。扫描范围：髂前上棘至足底；具体参数：螺旋扫描，管电压100 kVp，螺距0.984∶1，转速0.8～0.9 s/圈，扫描视野（SFOV）选择大视野（Large Body），有效管电流250～300 mA，噪声指数7 ～ 8，采集层厚5 mm，重建层厚0.600 ～0.625 mm，层间距0.5 mm，探测器组合（64 mm ×0.625 mm），迭代重建选择ASiR 50% ～ 60%。监测层面，肾动脉水平处；触发阈值：200 HU，达到触发阈值后延迟10 s 扫描。对比剂注射方案：选用对比剂团注追踪技术：碘浓度350～400 mg/mL 作为对比剂，注射流率4.5 ～ 5 mL/s，采用18 ～ 20 G 针头；选择双筒高压注射器，配合使用生理盐水。对比剂用量：85 ～ 95 mL，注射方式以4.5～5.0 mL/s 流率注射对比剂，最后以相同流率注射40 mL 生理盐水。选择右手臂肘前或肘正中静脉注射。采用连续扫描，上达腹主动脉下段，下至双侧胫前后动脉、腓动脉，重点观察双侧膝关节至踝关节平面。提取CTA 原始轴位图像进行测量分析，尤其是穿支血管的起始位置、穿支血管直径、血管走行及穿出深筋膜的层面，重点观察肌间隔穿支（图1）。以DICOM 格式将CTA 原始数据导入Mimics 19.0 软件工作站，并创建Mimics 项目文件。通过自动生成的冠状位、水平位和矢状位，获取目标区域并查看相应的层数，重建前需要人工提取拟取下肢区域目标文件，去除多余部分，再对骨骼进行阈值分割，然后利用软件中的区划和编辑等功能对下肢供区主要穿支血管、骨骼、皮肤等进行三维可视化分割重建。对腓动脉及各分支、穿支及肌肉和皮肤进行重点重建。寻找到腓动脉的穿支血管后，利用软件测量工具，对腓动脉的起始位置、血管可切取长度及起始血管管径进行测量，逆向追踪血管来源并标记其穿支穿出肌筋膜的体表位置［12］。

Figure 1 The position of fibular osteocutaneous flap perforator vessel in CT angiography image图1 CT 血管造影影像中腓骨肌皮瓣穿支血管的位置

定位导板的数字化设计和3D 打印制作：依据颌面部受区皮肤缺损形状及大小选择合适穿支血管的肢体作为皮瓣供区，术前在软件中动态模拟皮瓣切取过程。在供区以数字化测量的穿支血管为中心设计穿支皮瓣的大小，在预制备的皮瓣表面设计穿支血管定位导板，将导板的两端设计为固定端，上方一端固定于膝关节，下方一端固定于踝关节，计算得出导板对体表固定位置相对贴服的形态，以及拟切取皮瓣的精准位置和形状，保证导板不会随着患者体位变化时软组织移位而产生位移。将数据文件导入3D matrix，设计出导板后，保存STL 文件，使用光固化树脂利用3D 打印机完成导板打印［13］。

对照组采用常规超声标记体表供血血管位置的方法：以腓骨小头到外踝连线为轴心线，中点为皮支关键点，皮岛以小腿外侧肌间隔为纵轴，上达小腿上2/3，下达小腿下1/3，根据患者实际情况进行设计。并使用超声标记穿支血管体表投影位置［14］。

1.3 手术过程

手术常规经鼻—气管插管全身麻醉，分两组进行，腓骨肌皮瓣获取的操作如下（以试验组为例）。手术描绘的导板使用3D 打印制作，沿导板标记皮岛（根据实际缺损的软组织量设计腓骨肌皮瓣皮岛大小）及穿支血管位置。根据实际缺损的骨量设计骨长度。患者取仰卧位、臀部稍垫高使下肢轻度内旋，大腿常规安放电子止血带，将止血带压力调定90 min，60 kPa。沿皮岛前缘标记线切开后直达腓骨长、短肌表面，再向后方在腓骨长、短肌表面，沿筋膜下平面掀起皮瓣直到外侧肌间隔，此时根据标记位置范围可见从外侧肌间隔穿向皮肤的穿支血管，给予保存。然后切开皮瓣后缘皮肤，分离解剖组织，暴露腓骨，向前继续解剖显露腓动静脉血管神经束。根据需要先切断腓骨两端，根据标记位置定位穿支血管并予以保存，继续向上分离腓动静脉血管蒂到其在胫后血管的发出处断蒂，显微血管外科修复颌面部缺损［15］。定位导板数字化设计、术前试戴及术中验证导板定位效果情况见图2。

Figure 2 Digital design of positioning guide plate,preoperative trial wearing,and intraoperative verification of the positioning effect of the guide plate图2 定位导板数字化设计、术前试戴及术中验证导板定位效果

1.4 临床疗效和安全性评价

分别记录腓骨肌皮瓣的制备时间（min）、术中平均出血量（mL）及穿支血管位置偏差（cm）。记录术后并发症：皮瓣血流灌注情况及有无血管危象，记录住院时间。皮瓣血流灌注情况在术后12～72 h，使用多普勒超声进行吻合区域血管灌注情况评估。术后每12 h 观察皮瓣颜色、温度，评估皮瓣是否出现危象。

术后6 个月后通过随访，采用视觉模拟评分法（visual analog scale，VAS）评估患者对供区的满意外形度。以0 ～ 10 分作为评价结果的标准。治疗反应分为3 级：Ⅰ级，不满意（0 ～ 3 分）；Ⅱ类，基本满意（4～7 分）；Ⅲ，非常满意（8～10 分），Ⅱ类和Ⅲ类被认为是有效病例；并对所有患者根据下肢功能量表（lower extremity functional scale，LEFS）进行评估［16］。

1.5 统计学分析

SPSS25.0 统计学软件进行统计分析。数据服从正态分布且具有方差齐性，计量资料用均数±标准差表示，使用独立样本t检验进行统计学分析；计数资料用频数（%）表示，组间比较采用χ2检验或Fisher 确切概率法，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料

导板组男性3 例，女性4 例，平均年龄（44.86 ±11.87）岁；对照组男性3 例，女性4 例，平均年龄（45.00 ± 11.56）岁。两组患者性别、年龄、疾病类型、病变部位、截骨类型均无显著差异（P＞0.05，表1）。

表1 两组患者基线资料比较Table1 Comparison of baseline data between two groups

供区皮瓣穿支血管依据CTA 及超声所显示部位进行体表投影；皮瓣大小以穿支血管为中心，依据病损大小设计，最大约7 cm×6 cm。

2.2 临床疗效和安全性评价

导板组取皮瓣时间（P= 0.048）、术中出血量（P= 0.005）、穿支血管位置偏差（P= 0.005）、住院时间（P= 0.050）均小于对照组，两组比较差异具有统计学意义。导板组没有出现术后并发症，对照组1 例出现出血、2 例出现皮瓣坏死，差异无统计学意义（P= 0.060）；导板组供区外形满意度（8.56 ± 0.92）分明显著高于对照组（7.41 ± 1.03）分（P=0.048），LEFS评分两组无显著差异（P=0.674），见表2。

表2 两组临床疗效和安全性评价比较Table 2 Comparison of observational indexes between two groups ±s

表2 两组临床疗效和安全性评价比较Table 2 Comparison of observational indexes between two groups ±s

Guide plate group: 3D printed to locate the guide plate to mark the body surface projection position of the perforating branch; control group: the body surface position of perforating branch marked by conventional handheld Doppler.LEFS:lower extremity functional scale;VAS:visual analog scale

Parameters Flap operation time/min Average volume of blood loss/mL Hospital stays/d Deviation of perforator vessel location/cm Adverse symptom of flap Aesthetic satisfaction of donor site(VAS score)LEFS score Guide plate group(n=7)39.84±8.10 66.07±2.68 23.57±5.09 0.5±0.11 0(0%)8.56±0.92 65.32±5.11 Control group(n=7)49.55±8.40 78.57±9.21 36.86±15.28 0.92±0.31 3(42.86%)7.41±1.03 63.82±7.64 t/χ2 2.202 3.448 2.183 3.378 1.697 2.203 0.432 P 0.048 0.005 0.050 0.005 0.192 0.048 0.674

3 讨 论

口腔颌面部良恶性肿瘤、颌骨软硬组织缺损的修复重建一直是临床研究的热点。腓骨肌皮瓣不仅可以修复颌骨缺损，因其携带的皮岛可以覆盖口腔软组织缺损，已被证实为颌面部软硬组织缺损的理想选择［17］。在临床应用中，医生需在术前明确皮瓣的穿支血管走形并精确定位皮瓣的皮肤穿支位置，以保证皮岛充分的血液灌注［18］。由于腓动脉穿支血管解剖位置不恒定且存在变异、缺如等情况，术前无精确的定位存在较高不良预后的风险，血供受损或无血供将直接影响皮瓣的成活及修复的质量，腓骨肌皮瓣穿支血管术前的精确定位显得重要。为解决此类问题，多种方法被研究应用于术前定位：手持多普勒操作携带方便、简便、经济，但其定位的准确性差，易受到探头与皮肤接触压力大小和深层血流信号的影响［19］；彩色多普勒可提供血管口径大小、走行及血管周围的解剖学结构，但其操作依赖医师经验并易受血流动力学的影响［20-24］。红外热成像（infrared thermography，IRT）技术利用穿支血管穿过深筋膜后逐渐浅出进入皮下，导致该处血循环加快，温度升高形成热像图上的“热点”定位，不仅具有与超声相似的优点，且其灵敏度更高；但其易受体外环境的影响亦不能提供穿支血管管径的大小及流速，并对于深部血管定位效果不佳［25］。CTA 具有微创性和一定的放射性，其血管图像的分辨率高，能够清晰显示皮瓣穿支血管的三维解剖，但其无法准确将穿支血管客观地反映到皮肤上［26-28］。针对CTA优缺点，本研究将CTA 数据与Mimics 软件结合，将读取的二维数据转化为三维立体结构，在电脑上即可模拟手术的关键步骤，设计目标导板并联合3D 打印实现穿支血管精准定位。本研究中，术前通过Mimics 软件对患者双下肢CTA 进行数据采集，通过数字化重建与虚拟模拟技术，清晰显示腓骨肌穿支皮瓣的三维血管解剖，相对精确地定位腓动脉穿支并在计算机上模拟血管的皮肤穿支位置，选择最佳的穿支血管，更为精准地设计个性化穿支皮瓣大小和形态［29-34］；并利用患者术前相关影像资料同期设计腓骨截骨及塑性导板，避免增加患者经济负担，使临床效益与经济效益成正比。穿支皮瓣血管的定位由于患者体位的改变而改变，软组织位移后无法获得准确的穿支血管的体表投影; 固定式定位导板采用膝关节和踝关节两端固定式定位，更加稳固，克服了既往研究中环形导板易随体位变化而发生位移且摘戴困难的缺点，方便医护人员摘戴［35］。准确记录两组皮瓣制取时间、术中出血量、住院时间、定位穿支血管的差异、术后并发症出现情况、术后供区外形满意度和下肢功能评定量表（LEFS）。对比发现3D 打印固定式导板缩短手术时间及患者住院时间，有益于患者术后恢复；患者术中出血较少并对供区满意度较高，表明患者术中损伤较传统超声组轻；对于穿支血管定位效果，导板组术中定位的精确度更高，也不会增加患者较多额外的经济负担。LEFS 评分差异无统计学意义，表明两种方法对下肢功能影响一致。

综上，将数字化设计和3D 打印技术应用在腓骨肌皮瓣穿支血管定位，并设计出固定式定位导板，能够提高穿支血管术前定位的精确度，降低手术风险，缩短手术时间，获得较高的临床效益与经济效益，具有临床推广价值，可为口腔颌面外科、显微修复外科、整形外科等相关专业穿支血管定位提供解决思路。

【Author contributions】Xu LM processed the research, collected,processed and analyzed the data, conceptualized and wrote the article.Zhang YB processed the research, collected, processed and analyzed the data and revised the article.Naijibai·MM processed the research and revised the article.Li JY analyzed the data and revised the article.Ling B designed the study, conceptualized and reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.