CT血管造影结合数字化技术在皮瓣移植术中的应用进展

2017-03-10陈致勃综述徐永清审校

临床骨科杂志 2017年6期

陈致勃综述,徐永清审校

·综述·

陈致勃1综述,徐永清2审校

近年来,穿支皮瓣移植术广泛应用于临床,术前明确各穿支血管走行以及可切取范围对进一步提高穿支皮瓣手术效果具有重要意义。随着数字化医学的发展,CT血管造影结合Mimics软件重建得到的图像结构清晰,三维可视化模型能真实反映动脉的分布、走行以及各穿支在体表皮肤的穿出位置,为临床设计动脉穿支皮瓣的游离移植和带蒂移植提供了精确的三维解剖学依据。该文就CT血管造影结合数字化技术在皮瓣移植术中的应用进展进行综述。

CT血管造影;数字医学;皮瓣移植

随着数字化医学的发展,利用CT血管造影(CT angiography,CTA)结合数字化技术在穿支皮瓣移植术前明确各穿支血管走行以及可切取皮瓣范围,对提高穿支皮瓣移植手术效果具有重要意义。本文就CTA结合数字化技术在穿支皮瓣移植术中的应用进展综述如下。

1 数字化医学技术的概念

在数字化医学领域,以几何形态为主的临床解剖学通过可视化人的研究,已经逐步提升为以人体全身组织器官的数字模型为依据的数字解剖学。数字骨科学是计算机数字化技术与骨科临床技术紧密结合的一门新型数字化医学学科,与其它医学计算机虚拟技术不同,数字骨科学以骨科临床为基础,计算机图像技术为辅助,涉及人体临床解剖学、立体几何学、生物力学、材料学、信息学和机械工程学等领域,具有显著的临床实用性。

数字骨科技术包括医学影像处理、三维虚拟仿真与可视化技术、有限元技术、临床计算机辅助设计和制造(computer aided design and manufacturing,CAD/CAM)技术、手术中导航与机器人辅助技术等。数字化技术使骨科临床治疗过程完全建立在计算机辅助技术基础上,医生从患者处得到的第一个信息不再是传统的X线片和CT等影像学胶片资料,而是一个数字化的医学影像数据。在尚未手术暴露患处之前,医生利用计算机重建的患者个体化三维图像,利用可视化技术看到过去通过肉眼不能直接看到的周边组织和深层组织,在手术规划软件上对手术部位深入地观察,精确设计手术路径与范围,精确地运用刀具实施手术,避免术中血管的副损伤,以保证皮瓣存活,在临床实现了手术的精确化和微创化。数字化解剖技术在定位皮瓣穿支方面的优点包括框架感强、手术细节显示清晰、术前设计方便以及可重复利用。Feng et al[1]利用血管成像数字导航技术在术前对相关血管解剖学详细研究,简化了术中操作,提高了手术成功率。

2 CTA结合数字化技术应用于穿支皮瓣移植术的可行性

目前,穿支皮瓣在骨科临床上已得到广泛应用,具有不牺牲供区的主干血管和神经、可根据软组织缺损大小调整皮瓣大小和厚度等优点,在改善受区外形与功能的同时显著减少了对皮瓣供区的损害,真正达到了“缺什么补什么”[2-4]的软组织临床修复原则。但穿支血管存在个体变异,这就限制了穿支皮瓣的临床应用[5]。因此,术前明确各穿支血管走行以及可切取范围对进一步提高穿支皮瓣手术效果具有重要意义。

医生在术前常用彩色超声多普勒血流探测仪来明确穿支血管分布[6],但该方法只能对供区皮瓣血管进行二维显影,不能明确穿支血管在深层组织中的走行以及分布情况。CTA 检查是将CT的增强技术与薄层大范围的快速扫描技术相结合,再通过软件对影像学图像进行分析处理,清晰显示全身各部位血管的细节,对个体血管变异、血管疾病以及显示病变和血管关系具有重要价值。Suh et al[7]对142例患者行CTA检查,明确了旋髂浅动脉穿支的解剖起源以及其穿过深筋膜的位置。在临床实际操作中,通过CT扫描仪自带程序进行三维重建,能清晰地显示穿支血管具体走行方向及其分布的区域[8-10]。但是,通过该方法获得的三维重建模型层次及毗邻结构较模糊,很难清晰显示毗邻的细小分支血管[11-12]。Ono et al[13]利用CTA技术准确揭示穿支血管三维解剖细节,准确地进行术前评估。卿黎明等[14]利用CTA检查结果结合Mimics软件重建得到的图像结构清晰,骨骼及软组织边界显示清晰,腓肠内侧动脉显影良好,重建腓肠内侧动脉的三维可视化模型真实地反映了该动脉的分布、走行以及各穿支在体表皮肤的穿出位置,为临床设计该动脉穿支皮瓣的游离移植和带蒂移植提供了精确的三维解剖学依据。Li et al[15]在研究改良逆行腓浅动脉皮瓣修复烧伤或创伤导致的足踝部软组织缺损时,利用CTA技术显示患者腘动脉狭窄,继而采用改良逆行腓浅动脉皮瓣重建修复足踝部缺损获得成功。

利用Mimics软件进行三维可视化重建具有以下优势:① 立体、可视化、多角度、动态地显示血管与穿支皮瓣、周围肌肉、骨骼的三维毗邻解剖关系。② 术区显示直观、准确,具有可重复性。③ 能够清晰、真实地显示皮瓣穿支血管的分布、走行及个体变异情况,避免因血管变异导致的皮瓣切取失败,大大缩短了手术时间,提高了手术效果。④ 能够在术前精确化、个体化地设计术中所需皮瓣,使手术医生术前形象、直观地观察切取皮瓣的形态和特点,并能利用软件模拟手术过程,且具有良好的可重复性[16]。CTA结合Mimics软件作为术前导航数字技术也存在以下不足:① CTA检查费用较高,且存在有肾毒性、辐射损伤等问题,患者住院时间延长。② 目前医用的CT设备对皮瓣穿支的极限分辨率在0.6 mm左右,利用Mimics软件术前三维重建的效果会受CTA原始图像成像效果的影响。③ 操作复杂、费时,且Mimics软件对显影欠佳的穿支分辨率不高,常需结合CTA的原始图像进行半手动操作。

3 CTA结合数字化技术在皮瓣移植术中的应用

3.1股前外侧皮瓣股前外侧皮瓣已广泛应用于手足部创面的修复。对于该皮瓣穿支的术前定位,学者们进行了大量临床研究,结果发现手持式超声和彩色多普勒超声定位假阳性率较高[17-18],高频彩色多普勒超声则对穿支源动脉难以进行探测及评估[19],CTA检查三维重建的精确化和个体化程度较低[20]。Mimics软件的应用[21-22]使股前外侧皮瓣的三维可视化研究成为可能,为术前个体化设计皮瓣提供了较好的方法。为了探讨股前外侧皮瓣个体化精确设计及降低手术风险的方法,段家章等[23]采用CTA结合Mimics 15.0软件数字化技术进行术前个体化设计皮瓣,发现由于术中常常需要切取降支、横支或斜支为血管蒂主干与受区血管吻合,故术前明确穿支及穿支源动脉的解剖情况对个体化设计皮瓣及规避手术风险具有重要意义。Maricevich et al[24]利用CTA技术设计股前外侧穿支皮瓣,明确穿支的解剖关系,成功地将其应用于乳房再造。Zhang et al[25]对37例上肢软组织缺损拟行股前外侧穿支皮瓣修复的患者采用CTA检查,术前了解穿支血管的解剖变异情况,术后皮瓣均成活,供区无并发症。

3.2腓肠内侧动脉穿支皮瓣自2001年Cavadas et al 首先报道以来,腓肠内侧动脉穿支皮瓣已被广泛用于四肢及颌面皮肤软组织缺损修复治疗[26]。该皮瓣穿支血管(肌穿支)在穿经肌肉和深筋膜时易发生变异,影响术中皮瓣切取。方早等[27]利用CTA技术对9例舌癌患者术前进行三维重建及图像分析,精确测量穿支数量、皮肤穿出点位置、血管蒂长度及皮瓣厚度,减少了手术风险和并发症。

3.3臀腰部穿支皮瓣早在1975年Fujino就介绍了臀上动脉的肌皮穿支皮瓣用于自体乳房重建。国内学者沈怀亮(1984年)报道了臀上动脉和臀下动脉穿支是臀区皮肤的主要血供来源,可考虑以其穿支血管为轴设计皮瓣,但由于当时解剖及显微外科技术的限制,臀部穿支皮瓣并未在临床上广泛推广应用。郭宇等[28]对4具新鲜尸体行全身整体造影灌注,采用64排螺旋CT无间距扫描采集数据,用Mimics软件对臀腰部穿支血管进行数字化分析,构建的穿支血管三维可视化模型形象逼真,空间立体感强,穿支血管蒂、血管体及各穿支吻合区域清晰可见。

3.4旋髂深动脉穿支骨皮瓣带髂嵴的旋髂深动脉穿支骨皮瓣 (deep circumflex iliac artery perforator flap,DCIAP ) 一直在临床上有着广泛的应用。金联洲等[29]应用数字化解剖学技术对旋髂深动脉进行三维重建可视化研究,并对其穿支动脉进行定位定量研究,建立了DCIAP数字可视化模型,按受区需要将DCIAP分为单穿支骨皮瓣、跨区皮瓣和串联皮瓣,为临床应用提供了解剖学数据。

3.5腓浅动脉穿支皮瓣杨晓东等[30]对20具尸体进行层次解剖,应用图像分析软件和测量系统Scion Image对小腿前外侧区的穿支进行定性、定量分析,并行三维重建发现,腓浅动脉与腓浅下外侧动脉、腓动脉终末穿支相吻合,形成血管链供养小腿前外侧区域的皮肤。杨晓东等[31]临床用于12例修复手、足缺损创面患者,获得较好的临床效果,腓浅动脉穿支皮瓣血管蒂解剖恒定,手术操作简便,临床效果满意,是游离移植修复创面的又一选择。

3.6隐动脉皮瓣张元智等[21]通过CTA结合数字化技术进行隐动脉皮瓣重建,并成功应用于临床,皮瓣成活满意,结果显示术中所见隐动脉主干和走行与术前三维重建结果基本一致,但术前皮瓣的设计只能提供大体范围,不能提供精确的数据,术中皮瓣切取范围的确定更多依赖于术者的经验。

4 总结

由于CTA结合数字化技术能够在术前较为全面地显示皮瓣的血管解剖,并能依据需求设计出个体化的皮瓣,随着该技术的进一步发展,其在皮瓣外科领域的运用将更加广泛。但是该技术同时也面临费用高、肾毒性、操作难度大、显影效果欠佳等问题,如何解决上述问题是进一步研究的方向。

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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

1008-0287(2017)06-0757-04

10.3969/j.issn.1008-0287.2017.06.043