紅外熱成像術在術中皮瓣血供評估中的應用進展

黃天翔 潘佳棟 肖棟超 陸陳林 王欣

穿支皮瓣因具有“供區破壞小，受區修復效果佳”的特點，已被廣泛應用于多種組織缺損的修復與重建[1]。隨著應用穿支皮瓣的臨床病例逐漸增多，血管吻合口栓塞、血管蒂過度扭轉、皮瓣跨區供血等術中問題時常出現，易引起皮瓣血供不足從而導致皮瓣壞死。術中對皮瓣血供的實時準確評估有助于第一時間判斷阻礙組織灌注的原因，并可通過及時干預減少不可逆性損傷，提高皮瓣成活率。目前，吲哚菁綠(indocyanine green，ICG)血管造影、近紅外光譜分析和激光多普勒等技術已被應用于術中皮瓣血供的評估[2-4]。然而，這些技術因存在有創、價格昂貴和操作繁瑣等缺點在臨床應用上受到限制。1995年，Salmi等[5]首次將紅外熱成像術(infrared thermography，IRT)運用于游離橫行腹直肌皮瓣的術中血供評估。此后，相關報道逐漸增多[6-7]。IRT作為一種無創可靠便捷且可重復的檢查手段，在術中皮瓣血供評估中表現出巨大潛力。本文通過對近5年IRT在術中皮瓣血供評估的應用相關文獻進行歸納總結，對IRT的原理、術中應用及其優缺點進行綜述。

一、應用IRT評估皮瓣血供的原理

人是恒溫動物，通過一定的產熱和散熱機制維持體溫平衡。散熱主要通過傳導、對流、蒸發和輻射等方式。在18℃～25℃穩定環境下，輻射在散熱過程中起主導作用，即通過向體外發出紅外輻射來實現散熱[7]。紅外熱成像設備將探測到的體表紅外輻射信號轉換為電信號，模擬體表的溫度分布，形成與體表溫度分布相對應的熱像圖。利用相應軟件可以精準測得熱像圖上每個點的溫度以及點與點之間的溫度差[8]。另一方面，人皮膚溫度與自身新陳代謝水平和周圍環境溫度相關。皮膚血流量增加，新陳代謝水平升高，可導致皮膚溫度上升，即皮膚血供與皮膚溫度呈顯著正相關[9-10]。因此，皮膚發出的紅外輻射可以準確反映皮膚血供狀態。

IRT不僅能以靜態單幅圖像呈現物體表面溫度，也可以記錄連續的溫度變化過程，即動態紅外熱成像術(dynamic infrared thermography，DIRT)[11]。例如，在使用風扇或酒精降低皮膚表面溫度后，紅外相機能以熱像圖的形式記錄皮溫逐漸恢復到平衡的整個過程，進而反映出皮膚血供的變化。在皮瓣的熱像圖中，高信號區域為供血相對豐富，低信號區域為血流減少[12-13]。

二、IRT在術中皮瓣血供評估中的應用

運用IRT對術中皮瓣進行實時監測，可即時判斷皮瓣血供的變化并進行相應干預，從而減少皮瓣的不可逆性損傷，提高皮瓣存活率[14-15]。目前，IRT對術中皮瓣血供評估的具體應用主要包括評估皮瓣穿支供血能力和范圍、評估血管吻合口的通暢性以及鑒別術中血管危象等3個方面[16-17]。

1.評估穿支供血能力及判斷皮瓣切取范圍：在術中進行皮瓣切取之前，運用IRT能有效對術前定位的優勢穿支血管的供血能力進行再次評估。降溫后的皮膚表面熱像圖顯示為彌漫均勻的低溫信號；在復溫過程中，管徑較粗、供血較多的穿支往往首先使入皮點皮膚表面溫度升高，在熱像圖上表現為“熱點”[18]；熱點周圍皮膚復溫快速且顯著則表明該穿支與其鄰近區域間血管網豐富，可作為主血管蒂供養皮瓣[19]。1986年，Theuvenet等[20]運用IRT評估軀干及四肢皮膚的穿支供血能力，發現熱像圖的分布模式與血供有良好的相關性，熱點出現的順序與其自身血管管徑呈正相關。2016年，Weum等[21]發現熱像圖上最先出現熱點的位置為優勢穿支所在點，認為通過IRT可以有效尋找并評估腹壁下動脈穿支，可利用其供養的皮瓣進行乳房重建。2018年，Walle等[22]對10例患者的13個游離腹壁下動脈穿支皮瓣進行了評估，利用基于智能手機的便攜式紅外相機對術前定位的優勢穿支進行分析，并與術中實際解剖結果進行比較，發現通過IRT選擇的優勢穿支均可作為單一血管蒂供養皮瓣。此外，Czapla等[23]通過IRT研究大鼠腹部皮膚的穿支特點，發現熱點密度較大的區域皮內血管網豐富，為皮瓣的設計與切取提供了依據。

穿支血管的解剖結構較為復雜，在進行皮瓣切取時極易受損。運用DIRT可持續評估優勢穿支的供血能力與范圍。如果皮瓣的熱點復溫快速且顯著，則可認為穿支未被損傷[24]；如果未出現復溫，則表明穿支供血存在障礙[25]；如果僅有部分區域復溫，則表示血管蒂無法供養整個皮瓣，可采取增壓措施或切除未復溫皮瓣[26]。Thiessen等[25]在應用腹壁下動脈穿支皮瓣再造乳房時，運用IRT技術發現某條穿支嚴重受損，將原計劃皮瓣改為保留肌肉的游離腹直肌皮瓣后成功進行乳房重建。Verstockt等[27]在應用腹部下動脈穿支皮瓣重建乳房時，發現IRT有助于判斷皮瓣的可切取范圍，減少皮瓣壞死的概率。Kalra等[8]在利用IRT評估腹壁下動脈穿支皮瓣中4條穿支(外側穿支、中間穿支、內側穿支、超內側穿支)的供血能力時，使用血管夾交替夾閉各條穿支，比較單一穿支對皮瓣灌注的影響，發現由外側穿支單獨供養皮瓣時熱像圖上溫度最高，認為外側穿支為其優勢穿支。

2.評估置入皮瓣血管蒂的通暢性：將供區穿支與受區血管進行吻合后，可通過DIRT對皮瓣血供的評估判斷血管吻合的質量[28]。松開血管夾前皮瓣溫度最低，皮膚表面熱像圖顯示彌漫均勻的低溫信號。松開血管夾后可見到與皮瓣切取前評估穿支血供時相似的復溫模式[29]。De Weerd等[30]對10例乳房重建患者進行了研究，發現有2例在血管夾松開后未見復溫，探查后發現其中1例為動脈內膜病變導致血栓形成，另外1例為顯微縫合失敗造成穿支漏血。Thiessen等[25]在1例乳房重建術中將皮瓣血管蒂與胸廓內血管吻合后，熱像圖上未顯示復溫，經探查發現血管蒂扭轉和痙攣造成皮瓣血供不足。De Weerd等[30]利用DIRT術中評估腹壁下動脈穿支皮瓣血供時，發現大部分皮瓣在穿支吻合后熱像圖上顯示為彌漫均勻復溫、無明顯熱點的靜脈淤血現象，探查后觀察到吻合口通暢，進行超引流后皮瓣淤血明顯改善。Meyer等[31]在采用游離皮瓣修復頭頸部缺損的手術中，運用智能手機熱成像設備分別拍攝血管吻合前、中、后的游離皮瓣熱像圖，發現低成本的智能手機成像設備可以客觀準確地評估皮瓣血供。在帶蒂皮瓣中，雖無吻合口血栓形成的風險，但仍存在血管蒂扭轉受壓的可能性，通過利用DIRT評估皮瓣的血供可判斷血管蒂在皮瓣轉位后是否通暢。Sj?berg等[16]發現將帶蒂胸背動脈穿支皮瓣向受區轉位時，熱像圖上顯示皮瓣表面溫度降低，熱點在幾分鐘內消失。探查后發現血管蒂過度扭轉，重新調整后皮瓣再次復溫，熱點重新出現。

3.鑒別皮瓣血管危象：血管危象是皮瓣移植術中最嚴重且最易發生的并發癥。早期發現、鑒別并處理血管危象對于皮瓣的存活有著重要意義。通過采用IRT評估皮瓣的血供可發現血管危象的發生并予以鑒別。Tenorio等[12]發現，熱像圖顯示皮瓣未復溫或在短暫復溫后立即降溫表示動脈灌注不足，熱像圖顯示為無熱點的彌漫性復溫模式則提示靜脈回流障礙。Sj?berg等[16]在利用胸背動脈穿支皮瓣進行乳房重建時，發現有2例在熱像圖上顯現為沒有熱點的彌漫均勻復溫模式，術中即時探查后發現假體植入物壓迫血管蒂造成靜脈淤血，去除壓迫后熱像圖上迅速出現熱點，皮瓣血供即刻改善。

三、IRT在術中皮瓣血供評估中的優勢與局限性

目前，評估皮瓣血供的技術主要包括ICG血管造影、光譜分析、激光多普勒和IRT。與前3種技術相比，IRT在術中皮瓣血供評估過程中對血流變化反應迅速，產生的數據相對客觀穩定，熱像圖相對易于解讀，具有無創、可靠、便捷和可重復等優勢。

1. ICG血管造影：是一種實時評估皮瓣和其他轉移組織血流灌注的技術，是目前術中皮瓣血供評估的金標準，可直觀顯示各部位的血流量改變，幫助臨床醫生判斷具體位置的血供[32-34]。不足之處在于：①是有創檢查，需要對患者注射熒光染料，如果患者有碘過敏、懷孕、肝病、尿毒癥或對靜脈注射染料有過敏反應則不適用ICG[35]。②設備笨重，不便移動。③成本高，不僅設備昂貴，且每次造影劑的使用都會產生費用。

2.光譜分析：是一項通過監測組織血氧狀況間接評估組織血供的無創技術，可探測皮下2 cm以內的組織 (包括毛細血管、小血管和血管外組織)[4,36]。不足之處在于：①操作時間長。單一讀數無意義，需20～30 min內的一系列讀數才能顯示出皮瓣灌注的相關信息。②整體性差，僅能反應皮瓣的局部血供。③只對動脈血流敏感。如Keller[37]所報道的那樣，在微血管吻合后，StO2值低于基線值20%～30%則存在動脈血栓形成的風險。而靜脈回流不暢引起的StO2變化出現很慢，不易被識別。④數據易受噪聲影響，使StO2值可能隨著時間和部位的變化而波動，難以獲取準確信息[38]。

3.激光多普勒：是一種簡單無創的測定組織血流量的技術，可以實時監測整個微循環系統的血液灌注量，包括毛細血管、微動脈、微靜脈和吻合支[39-40]。不足之處在于：①數據易受室內他人的活動或患者自身呼吸的影響，出現虛增[41]。②整體性差。由于僅使用一個小探頭，測量面積有限，更適用于評估吻合口通暢性而非大面積皮瓣的血供[42]。Booi等[43]報道采用激光多普勒評估皮瓣血供，有無并發癥皮瓣的血流量差異不顯著，無法確定皮瓣的具體壞死部分。

4.IRT的局限性：①只提供穿支的位置信息，而不提供形態學和生理學信息。②提供的任何解剖學信息均以二維成像形式呈現，醫生必須對局部血管和皮瓣解剖有深入的了解才能夠解讀圖像。③成像依賴于皮膚表面溫度，僅能評估深約2 cm以內的穿支供血能力[18]。④患者服裝、室溫和濕度等外界因素易引起皮膚表面溫度波動，從而對IRT圖像形成干擾[44]。⑤目前相關報道較少，應用經驗不足。⑥對復溫模式的解釋是主觀的，不同使用者之間存在誤差，且有可能將穿支誤認為淺靜脈或其他流動遲緩的高溫區域。⑦識別熱點和評估血供過程中可能需要反復降溫和復溫以及多次掃描，耗時較長。⑧設備功能受到相機熱分辨率的限制，在實際應用中測量誤差可能更大。曾有學者報道在部分區域出現了100%以上的相對復溫，即復溫后溫度高于降溫前[32]。⑨對皮膚進行均勻降溫較難實現。要獲得均勻的皮膚冷卻，需要操作者具備一定的經驗。在降溫時，有時需施加柔軟的手動壓力，以確保無菌水袋與患者皮膚之間有良好的接觸，但仍難以保證降溫均勻。⑩測量值會受到設備位置的影響。在熱像儀中，如果皮膚與攝像機目標不平行，測量到的信號會出現偏差。個體差異較大，同時每個個體的不同部位、時間、生理狀態下皮溫也不盡相同，這在一定程度上增加了熱像圖分析的難度。

四、小結與展望

術中皮瓣血供評估的理想方法應具備以下特點：①可對皮膚血供的變化做出快速反應，幫助醫生及時了解皮瓣血供的動態變化。②能夠產生客觀準確的數據且易于解釋，減少觀察者誤差；③設備便捷安全，價格低廉，使大部分患者可接受。④可以精確劃分皮瓣血供分區，指導醫生補救或舍棄缺血區域，提高手術成功率。目前應用的評估皮瓣血供的技術如(D)IRT、ICG血管造影、激光多普勒和光譜分析等均不能完全滿足上述條件。與其他3種方式相比，(D)IRT在安全性、可靠性、無創性等方面更具優勢，在評估皮瓣供血能力和范圍、血管吻合口通暢程度以及輔助皮瓣設計和鑒別術中血管危象等方面具有良好的應用前景，有望替代ICG血管造影，成為術中皮瓣血供評估的常規輔助檢查手段。然而，IRT的局限性阻礙了其在術中皮瓣血供評估應用中的進一步發展。未來的相關研究方向將主要包括提高圖像分辨率、減小人為及環境因素的影響以及豐富穿支信息等，進而提高IRT對術中皮瓣血供評估的準確性和客觀性，使其能夠更廣泛應用于臨床。此外，對IRT能否有助于改善皮瓣的外觀和功能等預后，仍需進一步研究。