血管外科论文外科论文普通外科论文：ct血管造影在皮瓣外科的研究进展

血管外科论文外科论文普通外科论文：CT 血管造影在皮瓣外科的研究进展血管造影（computed tomographic angiography，CTA）是利用CT 容积扫描技术，采集流经血管内腔造影剂信息的成像技术。其包括两个步骤，首先采集造影剂高峰值时相的血管影像（源影像）容积数据；然后利用计算机三维图形图像软件MT1进行包括仿真内镜、仿真外视镜MT2、最大强度投射法（maximalintensity projection， MIP） 、表面阴影显示（shaded surface display，SSD） 、透明技术、曲面重建（curved planar reformation，CPR ）等在内的三维影像处理重建以获得类似 DSA 影像的血管图像，但是又能显示血管与其它组织结构的解剖学位置关系。CTA 是容积 CT 采集技术与计算机三维重构图像处理技术的结合产物。CT 无间隔连续扫描获得的是数十层二维灰阶数据，计算机三维图像重建时先采用插值技术（一般为线性插值法） ，在相邻层面之间插入使 Z 轴方向与 X、Y 轴方向等间隔的假想层面以形成三维立方的体素（votex）和X、Y 、Z 轴三维灰阶数据，生成被扫描机体组织与脏器的具有真实感和临床价值的三维解剖结构。CTA 具有微创性、血管图像分解率高（接近于常规血管造影） 、患者较舒服、安全等特点，因此在临床上有较广泛的应用。自多排探测器螺旋 CT（multi-detector row computedtomography,MDCT）问世并应用于临床以来，CT 检查无论是在图像质量、精细程度，还是在应用范围和特殊功能方面均有划时代的发展和进步。特别是 MDCT 血管成像（MSCTA）技术，以其准确真实、安全微创的特点，在血管系统疾病的检查中发挥着越来越重要的作用。自 1998 年进入临床以来，已经广泛运用于脑，心肺及腹部大血管的各种血管病变的辅助诊断，特别是 320 排螺旋 CT问世以来，仅用 0.35 s 扫描一圈就能将整个器官在瞬间内成像，并可在一定时间内连续监测，显示整个器官的活动和血流情况，生成人体立体动态影像。在心脏及冠状动脉等呈运动状态的器官的三维重建方面显示了诱人的前景,现将其在皮瓣外科的研究进展进行如下综述。1 CTA 在皮瓣外科的临床应用虽然 MDCTA 应用于各脏器大血管解剖结构的重建已有数十年的历史，但是其应用于穿支皮瓣中穿支血管的形态学研究至今为止只有短短五年，大部分研究都集中于乳房自体组织重建首选的腹壁下动脉穿支皮瓣中穿支的术前探测。2006 年 Masia 等1报道了用MDCTA 对 66 个需要腹壁下动脉穿支皮瓣游离移植的患者进行术前的穿支定位。他们利用东芝 Aquilion16 排螺旋 CT 进行层厚为 1 mm，层距为 0.8 mm 的多个轴面的扫描，然后把扫描所得的数据传送到后处理工作站进行多个层面的格式转换及三维可视化重建。他们的操作过程分两步走：（1）首先，在轴位上从腹壁下动脉的起点至脐上 5 cm 的范围内观察其行程，重点观察其肌肉内及肌肉后的行程。其次，观察从腹壁下动脉发出的穿支血管,评估它们的管径、走形、解剖关系，对穿支动脉在腹直肌前鞘的穿出点进行精确定位。同时也对腹壁浅动脉进行观察，测量其起始处的管径大小。认为管径大于 1.6 mm 时可以进行腹壁浅动脉皮瓣的移植。对穿支动脉筛选的标准如下:选择管径为 0.63.2 mm 的穿支，穿支血管蒂尽量位于皮瓣中心；选择有利于术后直接关闭供区的穿支，皮瓣切取后供区能直接缝合而且瘢痕较小；选择容易游离的穿支，最好选择经肌肉，而不是从肌腱束当中穿出的穿支。(2）对腹部进行三维重建，利用虚拟坐标系统，以脐为原点，术前将穿支穿出筋膜的位置在患者的腹部皮肤上标出。Phillips 等2利用 CT 工作站软件的切除（cut-away）功能，去除部分皮肤及腹前壁后面的脏器，以便清晰显示所感兴趣的腹壁下动脉的行程。同时，根据腹部 CTA 中腹壁下动脉及其分支的造影剂衰减值，利用容积采集技术（Volume renderingtechnique）中的颜色配定表（color look-up table） ，对腹部不同结构中的体素配于不同的颜色及不透明度,从而以二维图像的表现方式来展示三维数据集。还可利用容积采集技术的颜色配定功能MT3使皮下脂肪完全透明，清晰显示腹直肌前鞘的表面轮廓及穿支血管的筋膜下段与筋膜段，以及穿支血管的分支类型及筋膜段的管径。最后在腹部绘画出一标尺图，指导术中操作。2 术前 CTA 检查的 CT 参数值设定不同科室、不同机型所设定的 CT 参数值有所不同，但大部分还是很相似的。按照这样一个扫描方案，中等身材的患者在 30 cm 的扫描范围内接收的有效放射剂量为 6 mSv，小于常规腹部 CT扫描所接受的辐射量。利用自动跟踪触发技术来设定 CT 采集时机时应该要以股总动脉而不是以主动脉干的造影剂强化为准，扫描的方向应该从尾侧至头侧，这样理论上可以尽量减小严重粥样硬化所致的主动脉狭窄对团注造影剂到达的影响（与选用较上的腹主动脉作为团注触发的部位相比） 。利用双腔注射泵往肘静脉以 4 ml/s 的速率往肘静脉推注 100 ml,低渗、非离子型的，浓度为 350370 mg/ml的碘造影剂，随后紧接着以 4 ml/s 速率团注 50 ml 生理盐水冲洗。之所以选择高浓度（350 mg/ml）的非离子型碘造影剂是因为文献里有报道利用此浓度的造影剂研究者可以观察到心、脑、胰、肝、肺中的小血管36。各个大公司的多排螺旋 CT 都配有专用的三维重建图像处理软件，利用这些软件事先对轴向薄重叠影像及轴向厚最大强度投射影像进行编程，工作站便能够完成自动重建。3 穿支血管探测效果的比较3.1 螺旋 CT 血管造影与彩色超声多普勒在引进 CT 血管造影对血管穿支进行探查之前，临床上最常用的穿支定位方法是彩色超声多普勒探查，它不需要造影剂就可以对穿支血管进行探测，然而其可靠性受到质疑。Scott 等7将 CTA与彩色超声多普勒对腹壁下动脉的穿支血管的术前探测结果进行比较，得出具有临床意义的血管穿支在彩色超色多普勒的检查中遗漏率达 33.7%，而 CTA 的精确率则相当高。然而不同中心的彩色超声多普勒的检查结果差别很大：Giunta 等8 报道术中发现某一穿支而术前没有探测到的几率只有 11%，Blondeel 等9认为超声的真阳性率接近 100%，但没有说明假阴性率。差异这么大，部分原因可能与超声对操作人员的技术要求较高有关。如果超声操作人员对腹壁下动脉的手术了解不多，技术不够娴熟的话，就会出现较大的偏差。彩超还不能准确判断腹壁下动脉的走行、分支类型及哪一支穿支血管最适合，而且其比较耗时，每次检查需要患者维持在一个体位约1h。多中心研究结果显示 CTA 在进行术前腹壁下动脉的穿支血管探测的精确度接近 100%。CTA 能够精确地预先判定穿支血管的管径，位置，走形，让术者事先确定好哪只穿支管径较大、肌肉段较短、位置较佳，使“靶向”穿支血管皮瓣成为可能，使术者免于术中压力，匆忙选择不是最佳穿支而致术后效果不佳。有报道提示腹壁下动脉穿支皮瓣所带的穿支数越少、术中对肌肉的剥离越少，术后腹部脂肪的坏死，腹肌无力及腹疝的发生率就越小2。CTA 还能对腹壁浅动脉进行探查，如果该动脉的直径大于 1.6 mm 这可以切取腹壁浅动脉皮瓣，从而免去对腹肌的剥离3.2 螺旋 CT 血管造影与 MRA据报道：没有造影剂加强的磁共振在穿支血管的显示方面空间对比度不够，也不能显示管径较小的穿支血管，不足以提供术前定位所需要的信息2,12。利用造影剂加强的MRA(magneticresonance angiography)对穿支血管的术前定位研究主要应用于腓骨瓣移植的手术。Kelly10 及 Fukaya11报道 MRA 在腓骨瓣移植中的筋膜穿支血管的术前探查的精确率接近100%。Warren12 首次对 MRA 与 CTA 在腹壁下动脉穿支血管的术前探查方面进行比较，他们认为 MRA 能够准确提供穿支血管的形态、位置方面的信息，确实可以帮助外科医生进行术前准备，但是MRA 的空间分辨率不如 CTA，会出现在动脉显影峰值时静脉也显影的结果，如果今后能够再优化动脉显影峰值及出现 MRA 性能的改进，那么 MRA 有望赶上 CTA 的空间分辨率。MRA 最大的优点是无放射，但是其费用要比 CTA 高，扫描时间也要远远长于CTA。CTA 与 MRA 两者共有的缺点是都需要造影剂，对造影剂有过敏的人，肾功能不全的患者就应该避免这两类检查而选择彩超。4 CTA 在皮瓣外科基础研究中的应用Manchot13,Salmon14,Cormack 与 Lamberty15，Taylor 与Palmer16等的研究让我们对皮肤血管解剖加深了了解，与之相应的是过去 30 年里皮瓣的临床应用的演变：从刚开始的随意皮瓣到目前仅靠一特定穿支供血的穿支皮瓣。穿支皮瓣代表着皮瓣设计方面一个质的转变，这使我们不仅需要对穿支皮瓣的血供区域加深了解，还需对特定区域的血管系统有进一步的认识。过去大部分对穿支皮瓣的血管解剖学研究是利用氧化铅灌注后进行二维 X 线平片的途径来定义血管区域，虽然经过氧化铅灌注的 X 线平片能够提供清晰的影像，但这种方法的局限性很明显，一方面是影像的叠加，解剖层次无法分清楚，另一方面是无法剔除不需要的解剖结构的干扰17。动态三维 CT 血管造影的引进大大推动了多个外科领域的发展，但是应用于皮瓣外科领域还是近几年的事情。由于 CTA 具有潜在的放射性及造影剂的过敏问题，目前在临床还难以大规模推广，故很多学者将 CTA 用于皮瓣的基础研究。与X 关平片相比，CTA 具有明显的优点：它能够将不感兴趣的重叠的解剖结构屏蔽掉，具有内在的高分辨率，能够进行三维重建。目前的多层螺旋 CT 的高速扫描能力使动态影像捕捉（在造影剂推进的过程中捕捉血管的充盈演变过程）成为可能，而且其配备的容积重建技术软件使操作者能够按自己意愿自由选择或隐藏某些区域，从而详尽地从三维角度观察自己所感兴趣的区域。目前利用 CTA 进行皮瓣基础研究较多的有 Saint-Cry 等1822，唐茂林等 23，24。Saint-Cry 认为在穿支皮瓣时代，人们所要了解的东西集中到了筋膜皮肤的血供，也就 Behan 与Wilson25， 26所定义的 “angiotome”，这比 Tylor 及 Palmer16定义和广泛阐述的血供范围跨越皮肤及骨这一三维复合结构的“angiosome”范围要小。在设计穿支皮瓣时，不管是带蒂的还是游离的，对皮瓣内血流的方向、轴心及血管区域的了解至关重要，这就要求我们对单一穿支血管而非源动脉进行研究，需要对单一穿支血管进行插管灌注，而不是对全身灌注后进行静态扫描此种方式不能很好的描述单支血管的血流分布特点。Saint-Cry 等把单支血管的血供区域定义为“perforasome” ，他们利用静态和动态相结合的 CTA 对全身超过 200 个皮瓣进行研究，观察皮瓣的血流轴向、相邻穿支之间的联系及真皮下与筋膜血管丛对皮瓣血供的贡献。他们在动态观察 CTA 用的造影剂是碘剂，碘剂可以被洗出从而允许对一个皮瓣进行反复研究，静态 CTA 用的是钡剂，以上两种造影剂与重金属造影剂相比最大的优点是无毒，制备时不需要特殊防护。Saint-Cry 等研究后总结了穿支皮瓣的四个原则：相邻穿支的血供区域通过直接与间接链接两种方式进行沟通。直接链接血管管径较大，主要走形于筋膜上层及脂肪层，位于两个穿支体之间起直接沟通作用。间接链接血管位于真皮下，通过真皮下血管丛的返流将两个穿支体连接起来。真皮下血管丛的返流现象是由 Moon 及Taylor27在描述由腹壁上深动脉供血的腹横筋膜皮瓣及 Alkureishi等28 在描述股前外侧皮瓣的血管解剖时提出的。直接链接血管丛紧贴于深筋膜下或者位于其上 2 mm 的脂肪层内，西方人脂肪层普遍较厚，两穿支体间的筋膜层中有较密集的直接链接血管，如果在术中行一期削薄就会破坏链接两个穿支体间的直接链接血管，故肯定会影响到皮瓣的存活面积。1982 年 Hartrampf29按血供分布的强弱将腹壁下动脉皮瓣分为 4 个区：I 区，II 区， III 区，IV 区,从此这种分区被广为接受。2006 年 Holm30等利用萤光技术对腹壁下动脉皮瓣进行研究，认为传统的分区中 II 区与 III 区应该对调，III 区比 II 区血供更丰富。Siant-Cry 等利用静态与动态 CTA 所观察到的链接血管的分布情况提出分区应该分两种情况：如果皮瓣切取时所利用的是内侧列穿支中的一支的话（腹壁下动脉穿支常可分为两列，内侧列靠近中线） ，那么传统分区是正确的，如果所选用的是外侧列分支中的一支的话，那么 Holm 的分区是正确的。皮瓣设计及瓣区应该基于链接血管的方向：在四肢时该方向是与四肢的轴向一致，在躯干则是垂直身体中线。链接血管的轴向是最大血供区域的方向，因而皮瓣的方向理论上应该与该方向一致。穿支血管在进行跨区灌注时，首先是对来自同一源动脉的相邻穿支体进行灌注，其次才是对来自不同源动脉的相邻穿支体进行灌注。例如股前外侧皮瓣在跨区切取时是基于旋股外侧动脉降支的某一穿支 B，那么它首先是对相邻的同样来自旋股外侧动脉降支的穿支体 A 与 C 进行灌注，然后才会对来自股前内侧动脉或者股浅动脉的相邻穿支体进行灌注。靠近关节的穿支血管的主要的血流方向是远离关节（如近端或远端桡动脉穿支） ，而位于两关节中间的穿支或者躯干中间的穿支的血流方向则是多向性。故皮瓣设计时应该考虑到穿支的位置。唐茂林等23，24 则偏向于整尸 CTA。他比较了两种不同氧化铅溶剂在血管成像方面的清晰度:乳胶氧化铅，羟甲基纤维素氧化铅，结果与乳胶氧化铅相比，羟甲基纤维素氧化铅灌注的标本成像时血管解剖更清晰，更均匀，连续性更强，更能呈现小血管。在不同 CT 域值中血管的成像情况差别很大,他们设置的域值分别为：27002976、 20002976、12502976，按照以上阈值顺序，成像能力依次提高，在 12502976 时能够显示各小管径穿支血管。唐茂林等首次报道用 MIMICS（materialises Image Controlsystem）来解读CT 数据，他们将 CT 扫描所得到数据载入 MIMICS 软件，利用MIMICS 的划分及编辑工具来调控数据以分离出所感兴趣的区域，进而从三维角度进行观察。他们认为整尸血管造影后再利用 MIMICS 进行三维重建有以下几点优点：整尸血管造影优于单个皮瓣血管造影，单个皮瓣造影时造影剂易外漏，而且容易破坏血管之间的解剖关系。全身CTA 能够得到一套完整的数据，利用不同解剖层次间的信息来确定每个源动脉的行程、轴向及与其它血管之间的吻合情况，这对于整体分析比较有利。比如在研究臀上动脉与腰动脉穿支后，认为切取臀上动脉穿支皮瓣时，皮瓣应该斜向上，这样可以将第 4 腰动脉的下缘穿支的血供区域包纳进去，从而切取跨域皮瓣，扩大皮瓣面积，这与别的学者提出的应该横向切取臀上动脉穿支皮瓣的观点不同3134。 扫描结束后，可以进行尸体解剖，从而验证扫描数据是否准确。全身血管灌注后，CT 影像上的血管都是氧化铅灌注标志后的,利用 MIMICS 软件很容易就可以对微血管影像进行捕捉、重整及相关分析。而“可视人项目”及活体人体扫描中对微血管的三维结构的捕捉和辨认就比较难。5 CTA 在皮瓣研究中应用的展望目前 CTA 在临床上的应用大多数集中于腹壁下动脉穿支的术前探查，由于其准确性高，可以大大减少手术时间，减少术后并发症，故临床上在切取其它跨域供血，较大面积的穿支皮瓣时也可利用其进行术前评估。CTA 由于其具有潜在的放射性及造影剂过敏的问题，在临床上大规模应用有困难，故很多学者还是将其应用于皮瓣的基础研究，目前的研究都是在标本上进行，其所观察到的结果肯定与实际情况是有差异的。很多外科医生都观察到临床上实际可切取的面积要比利用动态 CTA 在标本上观察到的单穿支所能灌注的面积要大，故我们可以将动态 CTA 应用于动物身上，研究穿支管径与皮瓣大小的关系，用回归分析得出一些参数，然后将其运用于人体身上。Saint-Cry 等在他们的研究中观察到了对相邻穿支体间起沟通作用的直接链接血管（主要位于脂肪层中）及间接链接血管（主要位于真皮下） 。间接链接血管实际上是穿支动脉发出的横行和斜行进入真皮下血管丛中的分支，间接链接血管通过返流作用将两穿支体的血供区域联系起来，由于其管径较小，类似于 Taylor 等描述的 Choke 血管，而直接链接血管管径较大，对跨域切取的皮瓣的成活供血可能更重要，这点在Taylor 等较早的研究中没有相应的描述，属于较新的概念。由于Taylor 等提及的 choke 血管仅指血管体间的链接方式，而血管体自身的各大分支间的链接以何种方式为主还有待研究，故对同一源动脉的穿支体的链接方式及不同源动脉的穿支体的链接方式进行更深的研究对临床上跨域皮瓣的切取方向有着至关重要的指导价值。因为直接链接血管位于脂肪层及深筋膜上层，而间接链接血管位于真皮下，故体被（integument ）筋膜组织的厚薄对两种链接血管的数量有着很大的影响，对不同体型及不同部位体被筋膜组织中的两种链接血管的数量进行研究，可以有效指导不同部位皮瓣切取的厚薄程度。【参考文献】：1Masia J,Clavero JA,Larra 觡 aga JR,et al.Multidetector-row computedtomography in the planning of abdominal perforator flapsJ.PlastReconstr Aesthet Surg,2006,59(6):594-599.2Phillips TJ,Stella DL,Rozen WM,et al.Abdominal wall CTangiography:a detailed account of a newly established preoperativeimaging techniqueJ.Radiology,2008,249(1):32-44.3Awai K,Takada K,Onishi H,et al.Aortic and hepatic enhancement andtumor-to-liver contrast:anlysis of the effect of different concentration ofcontrast material at multi-detector row helical CTJ.Radiology,2002,224(3):757-763.4Cademartiri F,Mollet NR.Intravenous contrast at helical materialadministration at helical 16-detector row CT coronary angiography:effect of iodine concentration on vascular attenuationJ.Radiology,2005,236(2):661-665.5Fenchel S,Fleiter Tr,Aschoff AJ,et al.Effect of iodine concentration ofcontrast media on contrast enhancement in multislice CT of thepancreasJ.BR J Radiol,2004,77(922):821-830.6Schoellnast H,Deutschmann HA,Fritz GA,et al.MDCT angiography ofpulmonary arteries:influence of iodine flow concentration on vesselattenuation and visualizationJ.AJR Am J Roentgenol,2005,184(6):1935-1939.7Scott JR,Liu D,Said H,et al.Computed tomographic angiography inplanning abdomen-based microsurgical breast reconstruction:acomparison with color duplex ultrasoundJ.Plast Reconstr Surg,2010,125(2):446-453.8Giunta R,Geisweid A,Feller A.The value of preoperative Dopplersonography for planning free perforator flapsJ.Plast recontr Surg,2000,105(7):2381-2386.9Blondeel P,Beyens G,Verhaeghe R,et al.Doppler flowmetry in theplanning of perforator flapsJ.Br J Plast surg,1998,51(3):202-209.10Kelly AM,Cromin P,Hussain HK,et al.Preoperative MR angiographyin free fibula flap transfer for head and neck cancer:clinical applicationand influence on surgical decision makingJ.AJF Am J Reentgenol,2007,188(1):268-274.11Fukaya E,Grossman RF,Saloner D,et al.Magnetic resonanceangiography for free fibula flap transferJ.Reconstr Microsurg,2007,23(4):205-211.12Rozen WM,Stella DL,Bowden J,et al.Advances in the pre-operativeplanning of deep inferior epigastric artery perforator flaps:magneticresonance angiographyJ.Microsurgery,2009,29(2):119-123.13Manchot C.Die hautarterien des Menschilichen KorpersM.Leipzig:F.C.W.vogel,1989.14Slmon M.Arteres de la peauM.Paris:Masson et Cie,1936.15Cormack GC,Lamberty BGH.The Arterial Anatomy of Skin FlapsM.2nd ed.Edinburgh:Churchill Livingstone,1994.16Taylor GI,Palmer JH.The vascular territories(angiosomes)of the body:Experimental study and clinical applicationsJ.Br J Plast Surg,1987,40(2):113-141.17Bergeron L,Tang M,Morris SF.A review of vascular injectiontechniques for the study of perforator flapsJ.Plast Reconstr Surg,2006,117(6):2050-2057.18Schaverien M,Saint-Cyr M,Arbique G,et al.Three-andfour-dimensional computed tomographic angiography and venography ofthe anterolateral thigh perforator flapJ.Plast Reconstr Surg,2008,121(5):1685-1696.19Wong C,Saint-Cyr M,Rasko Y,et al.Three-and four-dimensionalarterial and venous perforasomes of the internal mammary arteryperforator flapJ.Plast Reconstr Surg,2009,124(6):1759-1769.20Saint-Cyr M,Wong C,Schaverien M,et al.The perforasome theory:vascular anatomy and clinical implicationsJ.Plast Reconstr Surg,2009,124(5):1529-1544.21Chan JW,Wong C,Ward K,et al.Three-and four-dimensionalcomputed tomographic angiography studies of the supraclavicular arteryisland flapJ.Plast Reconstr Surg,2010,125(2):525-531.22Wong C,Saint-Cyr M,Mojallal A,et al.Perforasomes of the DIEP flap:vascular anatomy of the lateral versus medial row perforators and clinicalimplicationsJ.Plast Reconstr Surg,2010,125(3):772-782.23Tang M,Yin Z,Morris SF.A pilot study on three-dimensionalvisualization of perforator flaps by using angiography in cadaversJ.Plast Reconstr Surg,2008,122(2):429-437.24Lui KW,Hu S,Ahmad N,et al.Three-dimensional angiography of thesuperior gluteal artery and lumbar artery perforator flapJ.PlastReconstr Surg,2009,123(1):79-86.25Behan FC.The fasciocutaneous island flap:An extension of theangiotome conceptJ.Aust N Z J Surg,1992,62(11):874-886.26Behan FC,Wilson JSP.The principle of the angiotome:A system oflinked axial pattern flaps.In transactions of the vith internationalcongress of plastic and reconstructive surgery.Paris:Masson,