周征兵，潘丁，唐举玉

（中南大学湘雅医院 手显微外科，湖南 长沙 410008）

穿支皮瓣术前影像学导航技术是用来指引医生使用一定的影像学检查获取患者的供受区信息，经综合分析后为患者制定最佳的手术方案[1]。这种技术能够辅助医生制定精准的医疗方案，减少医疗资源浪费，避免医疗盲目性带来的手术创伤，降低手术并发症发生率，缩短住院时间，使患者获得更好的治疗效果，目前已常规应用于各类皮瓣手术[2-3]。

目前临床开展穿支皮瓣的术前影像学导航技术有以下几种原因[4-6]： ①穿支皮瓣的供区广泛，各个供区的血管解剖差异大，并且血管变异常见，极大地限制其临床应用；②在目前精准医疗的大趋势下，皮瓣外科医生尝试借用已有的成熟影像学技术来辅助手术；③随着科学技术的发展，新技术、新理论的碰撞和交融促进交叉学科的发展，传统的影像学辅助诊断已不能满足目前的临床需求；④近年来，穿支皮瓣定位的技术层出不穷，尚未出现1 种影像学方法能够应用于更广泛的群体，只是分别在某些供区予以报道，更缺乏相关影像学检查的对比研究，这促使临床医生不断地尝试新的影像学技术辅助手术。

目前临床常见的影像学导航技术大致分为以下几类： 数字减影血管造影（digital subtraction angiography,DSA）、多普勒超声（doppler ultrasound, DU）、CT 血管造影（computed tomography angiography, CTA）、磁共振血管造影（magnetic resonance angiography, MRA）、DSA结合CTA，还有些新技术也应用于指导穿支皮瓣手术，如热成像、激光多普勒、荧光造影等。

1 数字减影血管造影

DSA 通过动脉置管，输注离子化碘造影剂的同时照射X 射线，将获得的图片与先前未注射造影剂的X射线图片经数字化输入到计算机图像处理信息系统内。通过减影、增强、再成像等过程获得单纯的血管造影图像，并且能够实时动态地记录整个血管造影的过程。

DSA 只显影动脉的情况，最初在评估供受区血管条件方面有着重要的作用。1979年MAY 等[7]首次报道应用扩大的血管造影术成功地实施14 例游离组织瓣，14 例完全成活。因此他认为通过术前对供受区实施血管造影术，有助于增加手术的安全性。1990年FISCHER-BRANDIES 等[8]意识到使用DSA 辨认血管的位置有助于减少手术时间，降低血管变异的并发症，有助于手术的安全和成功。

随着穿支皮瓣解剖学研究逐渐成熟，DSA 因其良好的血管显影，被用于显影皮肤的穿支血管。KLEIN等[9]研究对比MRA 和DSA 用于评估腓骨皮瓣供区动脉的通畅性和皮肤穿支的数量，研究发现，MRA 在评估小腿动脉狭窄的敏感性仅为DSA 的79%，两者的特异性未见明显差异。在显影穿支血管数目方面，两种方法都平均显影1 个穿支血管。

DSA 技术显影皮瓣穿支有以下优点： 能清楚连续地显影血管的解剖和动脉硬化相关信息改变，可以高选择性地显影目标血管，对穿支血管间的吻合具有较好的效果。但DSA 图像仅为二维平面，不能对血管进行三维显示，空间分辨率差，不能对显影的穿支进行精确定位。同时，DSA 检查本身耗时、有创，具有放射性，需要使用造影剂，有过敏史或肝肾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）是借助超声影像的原理，利用笔型的超声探头探测血液在血管内的流动。HHD 有各种不同的频率可供使用，选用何种频率的HHD 取决于供区血管的口径和穿支在深筋膜浅层的深度[10]。最常用的2 种频率为8和10 MHz，峰值敏感性分别为2.0 和1.5 cm。为能够更好地定位穿支血管的位置，应根据多普勒发出的声音调整局部按压的力量和超声探头的方向。若经过多次调整，通过HHD 探测的穿支血管的声音很强烈，并且稍微偏移后减弱明显，则利用该点获取皮瓣的可能性和成功率就很大[11]。

HHD 应用于穿支皮瓣血管探测的准确性有尚有很多争议。2006年YU 等[12]报道100 例实施股前外侧穿支皮瓣的病例，所有患者在术前均采用8 和10 MHz的HHD 探测股前外侧皮瓣的穿支血管，在体表标记后与术中的穿支位置做比较。研究结果发现，每侧大腿有1 ～3 个皮瓣穿支，且命名的A、B、C 3 个皮瓣穿支的分布由大腿近端到远端遵循如下规律： A、B、C 3 个穿支出现率分别为51%、89%和62%。

相关研究报道HHD 的优点主要集中在微型、无创、低成本、简单易行。同时，一些特殊的超声探头，例如无菌探头，可以在手术切取皮瓣的过程中检查动脉的搏动性[13]。与DSA 一样，借助HHD 也不能获得三维的血管结构及其周围组织情况，也不具有重复性和回顾性[14]。HHD 已被广泛地应用于定位躯干和四肢的穿支血管，并在一些游离皮瓣和带蒂转移皮瓣的设计方面，展现出其优越性[15]。

2.2 彩色超声多普勒

彩色超声多普勒（color doppler ultrasound sonography, CDUS）是将声波的多普勒效应应用于医学诊断，通过将B 超图像和多普勒效应获得的血管内的血流图像进行叠加形成彩色多普勒超声血流图像，可以直接测量血液流速和穿支口径。此外，CDUS 不仅可以提供供区血管口径及走行的解剖学信息，而且可以显示血管周围的解剖学结构。在临床工作中广泛应用，被誉为非创伤性血管造影。

CDUS 已被成功地应用于各个供区的皮瓣术前设计，既往大量的研究集中在股前外侧穿支皮瓣（anterolateral thigh perforator flap, ALTP）、腹壁下动脉穿支皮瓣（deep inferiorepigastric perforator flap, DIEP）、旋髂浅动脉穿支皮瓣（superficial circumflex iliac artery perforator flap, SCIP）、胸背动脉穿支皮瓣（thoracodorsal artery perforator flap, TAP）等，修复的部位涉及到头颈部、躯干及四肢[16]。TASHIRO 等[17]应用CDUS 术前显影胸背动脉的穿支血管，指导皮瓣的术前设计，在胸大肌的前缘发现直径小于0.5 mm 的穿支血管，穿支的位置和走行在体表标记后用于指导手术切取获得成功。因此，认为使用CDUS 可以清楚地显影胸背动脉的穿支血管，并且安全可靠。LICHTE 等[18]将多普勒应用于术前定位和评估ALTP 的位置，30 例患者共发现74 个穿支血管，多普勒检查的平均时间为29 min。穿支的位置和走行在术前可以精确地探测出，术前标记的位置和术中发现的精确位置相差6.3 mm，穿支预测的准确性和患者的体重指数有高度的相关性。CDUS 是无创性检查，能比HHD 提供更多的穿支血管及其周围结构的解剖学信息，同时能测量穿支的血流量及直径，能够辅助医生评估穿支的健康程度。但CDUS 检查需要有经验的B 超医生来执行，并且受到血流动力学的影响，穿支定位的位置可重复性较差，多次评估血管的结果可能不一致。

2.3 对比剂增强的三维超声

近几年，有少量文献报道血管内注射造影剂来对血管进行三维显示[19]。基于六氟化硫-微泡的造影剂（SonoVue）增强血液回声，提高信噪比，改善血管图像。SU 等[20]进行1 项回顾性研究，包括32 例行不同类型穿支皮瓣重建的患者，分析对比剂增强的三维超声（contrast-enhanced ultrasound, CEUS）联合三维重建在术前穿支测量中的价值。研究发现，CEUS 是具备高特异性（100%）和敏感性的1 种穿支显影方法。GAO 等[21]研究结果支持上述结论，并证明CEUS检测锁骨下动脉胸支皮瓣的准确率达到100%，20 例患者术前CEUS 发现的穿支均在手术中予以确认，而传统CDUS 的敏感性和阴性预测值均低于CEUS。根据其研究，超声造影可以检测小于0.5 mm 的穿支，而CDUS 甚至对0.5 ～0.6 mm 的穿支也只显示点信号，并且未能检测到较小的血管。

3 CTA

CTA 具有微创性，血管图像分解率高，患者较舒服、安全等特点，因此在临床上有较广泛的应用[22]。CTA 在皮瓣穿支血管的可视化研究中具有很大前景，影像学导航的供区主要集中在DIEP、ALTP、SCIP等[23]。2006年MASIA 等[24]首次将16 排CT 血管造影用于DIEP，实验组采用多探头CTA 三维重建DIEP，并且术前采用多普勒定位穿支，跟术中的发现比较，对照组未使用CTA。发现多探头CTA 可以很好地显示腹壁下动脉的位置及三维走形，显露穿支的灵敏度和特异度高，安全、简单，为DIEP 的切取提供可靠依据，实验组与对照组比较并发症更少。随后大量的报道CTA 应用在DIEP 术前影像学导航，CTA 已逐渐成为DIEP 的术前常规检查，很多学者推荐其用于DIEP 重建乳房的术前检查[25]。近几年，CTA 应用广泛,不仅可以实现虚拟手术演示，借助3D 打印技术可以实现术中精确定位[26]。还有少量文献报道其在评估供区一期闭合和特殊类型穿支皮瓣的应用效果[27]。很多学者借助AMIRA[28]、MIMICS[29]等软件来解读CT 数据，使得基于个人电脑完成数字化三维重建穿支皮瓣成为可能，为将来个人电脑虚拟手术提供个性化模型，实现个人计算机利用虚拟现实技术进行虚拟化模拟手术。

CTA 的优点： CTA 已经被广泛地用于ALTP 的三维可视化构建，在显露穿支位置、类型及走形方面具有很大价值，用于指导皮瓣安全切取，缩短手术时间，减少患者出血量，为设计嵌合或分叶穿支皮瓣提供解剖学依据。目前CTA 能够显示旋股外侧动脉系统主干及部分粗大的肌皮或肌间隙穿支，因此，对了解患者ALTP 的解剖学变异具有重要意义。随着造影剂及造影技术的发展，CTA 分辨率会逐渐提高，结合目前3D 打印技术，使虚拟化穿支皮瓣手术现实中预演成为可能。CTA 的缺点： 具有一定放射性，价格较贵，需要静脉输入造影剂，有患者会出现造影剂过敏。

4 MRA

MRA 原理： MRA 成像使用强大的磁场来调整体内氢核的磁化。使用射频脉冲使氢核偏离主磁场，从而使氢原子核在移动的过程中产生射频信号，扫描仪可以检测到该射频信号。通过计算机，分析后得出实体器官、软组织、骨和几乎所有其他内部身体结构的详细的图片，通过注射顺磁造影剂（钆）使血管增强。由于磁共振成像不具有辐射暴露，所以通常在动脉期获得血管的图片和随后在血池阶段获得血管的图片仅选择性地显示动脉或者可以看到较大的动/静脉组合。最近，1 种新的血池造影剂钆膦维司三钠，已经用于优化造影增强的动脉和血池阶段的成像，从而避免来自软组织增强的干扰。尽管分辨率较低，但也可以在不注入造影剂的情况下将血管可视化[30]。

目前大部分MRA 报道来自游离腓骨皮瓣术前设计、DIEP 重建乳房的术前影像学检查[31]。MRA 作为腓骨皮瓣手术前的1 个单独检查，已被证实能够显影传统的血管造影所发现的所有穿支。此外，MRA 发现肌间隔穿支血管的能力是其他检查所不能替代的。LORENZ 等[32]最早将MRA 用于游离腓骨皮瓣，但其并未做三维重建。GRYSELEYN 等[33]研究评估术前MRA 与DSA 对腓骨皮瓣生存率及成功率的影响。与DSA 比较，MRA 在动脉粥样硬化检测中创伤性更小，更有效。ROZEN 等[34]对6 例拟行DIEP 重建乳房的患者先后行CTA 与MRA 扫描并分别可视化重建，将结果同术中所见相比较。笔者认为，CTA 和MRA 在术前评估腹壁一些主要的穿支动脉的精确性都很高，但CTA 能够发现更细小的穿支，分辨率较高，因此认为MRA 是否能作为DIEP 切取的常规术前检查还需要更大样本研究。KAGEN 等[35]采用钆膦维司三钠进行血池MRA，可以进行更长时间的多平面采集体素，使获得体素大小与CT 相近或更小，并且信噪比和软组织对比度有所提高的同时保持了用时间分辨成像描绘血液流动的能力。由此产生的持续的血流信息能够精确地评估相关血管解剖结构，包括血管的走向、大小和分支类型，以及静脉的树枝化模式。

MRA 的优点： 其工作原理与磁化相关，与电离辐射无关，可以在没有碘造影剂的情况下使用，这对患者来说是一个相对安全的检查。MRA 产生的3D 图像，帮助外科医生在手术前准确评估血管的走向、直径以及与其他周围结构的关系。MRA 对软组织的分辨率好，可以对供区进行详细的评估，血池MRA 的应用极大地提高血管的分辨率，有利于显影皮瓣的穿支血管。

MRA 的缺点： 成本相对较高，并且不能用于幽闭恐惧症患者或有金属植入物的患者。此外，与CTA比较，MRA 对穿支血管分辨率相对较低，穿支定位困难，扫描时间长，MRA 对较小的穿支血管的重建欠佳。

5 高选择性动脉插管CTA 技术

动脉置管CTA 技术的原理： 结合DSA 和CTA 两项技术的优势，在先于DSA 下置管至皮瓣供区目标血管位置，然后导管内注入显影剂的同时行目标区域CT 扫描，然后行血管重建。

2016年卿黎明等[36]将动脉插管造影CTA 应用于股深动脉穿动脉穿支皮瓣的解剖学研究。同年，应用动脉插管造影CTA 辅助旋股外侧动脉降支分叶穿支皮瓣的设计，12 例患者的旋股外侧动脉降支的穿支能够通过动脉插管造影CTA 技术清晰地显示出来，可以用于分叶皮瓣的术前设计[37]。2017年贺继强等[38]将动脉插管CTA 造影应用于股前外侧皮瓣穿支血管的显影研究，通过对比研究发现动脉插管造影CTA 可清楚地显示旋股外侧动脉分支及其穿支,效果优于普通CTA。

高选择性动脉插管CTA 技术的优点:①将造影剂经导管直接注入旋股外侧动脉，短时间内提高血管内造影剂浓度，增强旋股外侧动脉分支与穿支的末梢显影效果，获取更详细的微血管分布参数；②选择性插管至目标动脉，借助CTA 的优势，可以在术前了解目标源血管及供养皮瓣的穿支血管分布，有利于更精确地设计和切取皮瓣；③选择性插管，减少非目标血管的显影干扰，更利于目标血管的提取重建，三维重建后设计和虚拟手术，有利于实现皮瓣手术的个性化、精准化设计和应用，提高手术成功率；④本研究为活体血管造影，为动脉的正常生理状态下显影，可以更真实地反映生理状态下的血管口径。

高选择性动脉插管CTA 技术的缺点： ①检查需经动脉置管，为有创检查；②检查相对费时；③检查具有放射性；④费用相对昂贵；⑤DSA 插管与CT 扫描是不同仪器，检查中途需转运患者，可能会导致插管脱出。

6 其他影像学技术

6.1 动态红外热像技术

2016年WEUM 等[39]设想利用不需要电离辐射或对比剂注射的动态红外热像仪评估DIEP 供区的穿支，验证动态红外热像技术（dynamic infrared thermography, DIRT）是否可以能替代CTA 成为DIEP的术前检查。研究纳入25 例准备用DIEP 进行乳房重建的患者。术前用HHD、DIRT 和CTA 检查下腹部。将多普勒定位穿支的位置标记在皮肤上，DIRT 上热点的位置与多普勒定位的穿支进行比较。使用多平面CT 重建来观察热点是否与CTA 上的穿支相关。所有皮瓣的设计基于DIRT 所选穿支，并分析手术结果。首次出现的热点与多普勒和CTA 定位的穿支相关联。DIRT 图像上的热点总是比CTA 在腹直肌筋膜浅层发现的穿支稍微偏外侧。一些脐周的穿支不与热点相关，但在CTA 上与腹壁下浅静脉相交通。这项研究证实： 用DIRT 选择的穿支能够为DIEP 乳房重建提供足够的血液灌注。

6.2 吲哚菁绿荧光造影技术

吲哚菁绿（indocyanine green, ICG）是1957年由美国柯达研究所合成，ICG 以其在近红外光谱范围内的较强吸收和荧光显影特性和毒性小等优势已经广泛应用于生物医学成像和显微皮瓣外科的应用。目前研究发现，吲哚菁绿荧光造影技术（indocyanine green video angiography, ICGVA）显影速度快，定位准确，可以准确地反映穿支血管的灌注范围，但其只对浅表的血管显示较好，深部的血管显示较差，不适合用于描述主干血管的走行和毗邻。为方便皮瓣外科医生选择合适的影像学技术辅助手术，根据以上描述性研究制定穿支皮瓣术前影像学技术对比表格（见表1），希望临床医生结合患者的实际情况选择合适的影像学技术手段，从而能够更好地辅助穿支皮瓣的切取。

本文通过介绍常见的影像学导航技术的临床应用、优缺点及临床常见使用范围，为皮瓣术前选择合适的影像学技术提供参考。

表1 各种影像学技术手段比较