三维激光扫描技术在皮肤扩张表面积测量中的应用及与注水量相关性分析

郭亚东 李晓晴 孙要文 秦高平*

目前，临床中由于烧伤引起的头部、颈部、胸部及下肢瘢痕严重影响患者的外形美观，主要采用切除瘢痕、局部置入扩张器或扩张皮瓣转移等手段修复瘢痕，但往往会由于扩张皮瓣面积不足导致并发症的发生，严重影响术后的疗效[1-2]。

近年来，随着三维激光扫描技术的不断发展，其在整形外科也得到广泛的应用，通过该技术并采用Geomagic Qualify检测软件可准确测量扩张皮肤表面积，有利于改善扩张皮瓣面积不足的问题[3-4]。本研究旨在分析三维激光扫描技术在头部、颈部、胸部及下肢扩张皮肤表面积测量中的应用及与注水量的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性选取2015年1月至2017年12月陕西省人民医院烧伤整形医学美容外科60例患者，其中男性29例，女性31例；年龄16～29岁，平均年龄(22.34±5.56)岁；面积为3.0 cm×8.0 cm至9.0 cm×18 cm。60例患者其中49例烧伤后遗留大面积头部、颈部、胸部及下肢瘢痕，但不影响正常功能，7例面部鲜红斑痣，2例头部皮脂腺痣，2例颈部血管瘤。本研究通过医院医学伦理委员会批准，且所有受试者均自愿签署知情同意书。

1.2 仪器设备

便携式三维扫描仪(北京天远三维科技有限公司)；Angel色素分析软件(广州比特软件科技有限公司)；皮肤扩张器(广州市万和整形材料有限公司)；Geomagic Qualify检测软件(美国Geomagic公司)。

1.3 测量方法

充分暴露患处，粘贴定格贴，采用数码照相机采集二维数码照片；便携式三维扫描仪；通过Angel色素分析软件测量瘢痕部位表面积，并据此数据选择合适的皮肤扩张器；采用GeomagicQualify检测软件跟踪、评估术后患者的情况。

扩张器置入和数据获取选择合适型号的皮肤扩张器后，于瘢痕边缘约1.0 cm处设计切口线，并使用亚甲蓝标记出扩张器置入的范围，切开后于帽状腱膜下或皮下置入扩张器，同时分离出与扩张器面积大小的皮下腔隙。其中颈部于紧贴颈阔肌深面或浅面置入扩张器；面颊部于表浅肌肉腱膜系统(superficial musculo-aponeurotic system，SMAS)层浅面或皮下组织深面置入扩张器；额部于额肌深面置入扩张器。注意术中需要注入0.9%氯化钠(NaCl)溶液30 ml至扩张器中，放置负压引流管，缝合切口。术后3 d拔出引流管，并于术后7 d开始注水处理，1次/周，注水时间为3个月，并记录每次注水量。采用三维激光扫描技术并于Geomagic Qualify检测软件下测量扩张皮肤表面积。

表1 不同注水量与扩张表面积计算结果

1.4 观察与评价指标

不同部位扩张表面积计算采用线性回归方程(Y=a+bX)表示注水量和扩张面积的关系，其中X表示注水量(ml)，Y表示扩张面积(cm2)。

1.5 统计学方法

将患者的相关数据录入SPSS 23.0版统计学软件进行数据处理，其中计量资料符合正态分布，数据用(x-±s)表示，并通过直线回归分析得出Pearson相关系数，检验水准为α=0.05，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 扩张表面积与修复部位的关系

当置入扩张器后，扩张表面积会随着注水量的增多而上升，其中同等容量扩张与不同皮肤软组织扩张表面积从小到大依次为大腿内侧、大腿外侧和胸部、额部、颈部、面颊部以及头顶部。根据Angel色素分析软件结果，得出扩张部位表面积与其修复部位密切相关，见表1。

2.2 皮肤扩张面积与注水量的关系

通过线性回归方程(Y=a+bX)表示注水量和扩张面积的关系，其中头顶部扩张表面积=114.14+31.24X；面颊部扩张表面积=34.24+0.53X；额部扩张表面积=70.14+0.30X；颈部扩张表面积=40.30+0.45X；胸部扩张表面积=51.49+0.22X；大腿扩张表面积=107.12+0.30X。根据Pearson相关系数结果显示，皮肤扩张面积与注水量呈正相关(r=0.57，P＜0.01)，见表2。

表2 60例烧伤整形患者不同部位皮肤扩张面积与注水量(±s)

表2 60例烧伤整形患者不同部位皮肤扩张面积与注水量(±s)

部位 皮肤扩张面积(cm2) 注水量(ml)头顶 56.31±11.24 141.98±61.35额部 10.12±6.12 96.12±48.23面颊部 23.35±12.69 165.46±80.35颈部 12.66±5.34 96.12±48.23胸部 11.66±2.85 96.12±48.23大腿内 193.01±46.92 287.34±154.01大腿外 28.76±15.01 201.35±96.34

3 讨论

扩张器的作用原理是通过弹性伸展、生物性增生、周围组织移位和机械蠕变实现获取额外皮肤的目的。扩张皮瓣由于具有更好的皮肤质地、颜色及感觉的优势，临床上大部分皮肤缺损修复重建手术均采用该方法，而影响扩张器修复软组织缺损的主要因素包括皮肤弹性回缩力和扩张器的型号[5-6]。据相关报道显示，对面部扩张器置入者于0.5 d内采用三维激光扫描技术测量其皮瓣回缩率高达45%，也有文献报道，采用裁格法快速测量猪动物模型的扩张回缩率可高达42.5%[7-8]。扩张皮肤面积、皮瓣即时回缩率(K)、在体皮肤张力(即将皮肤往纵横方向拉伸至原来尺寸所需的纵横方向的两个拉力)是影响扩张皮瓣回缩率的重要因素[9]。

薄膜涂色法、几何测量法、湿布取样法及三维彩色数字仪器测量法等是目前临床上测量扩张皮肤面积的主要手段[10]。本研究通过三维激光扫描技术测量60例患者术后12 d的扩张皮瓣回缩率，发现其与前期研究结果相似。

本研究通过线性回归方程(Y=a+bX)表示注水量和扩张面积的关系，由于研究部位不一致，因此公式系数也不尽相同，为临床上选择合适型号扩张器提供重要的参考价值。本研究通过测量处于无张力状态下的皮肤回缩率，发现不同皮肤软组织扩张表面积大腿内侧小于大腿外侧，考虑为大腿外侧存在肌群扩张基底造成[11]；而其他部位为从小到大依次为胸部、额部、颈部、面颊部及头顶部，考虑头顶基底存在大量骨组织造成其向外扩张能力最强[12-13]。本研究的重点是扩张皮瓣的面积及病变区域，但是研究采用的三维激光扫描技术存在测量误差、界限模糊等不足之处，故通过术前拍摄数码照片、粘贴定格贴及Angel色素分析软件测量病变区域以弥补此不足。

本研究使用的三维激光扫描技术的优势较其他三维测量技术具有高测量精度、高抗干扰能力及适用范围广，且构图立体逼真、操作简单快捷[14-15]。因此，本研究通过三维激光扫描技术在头部、颈部、胸部及下肢扩张皮肤表面积测量中的应用，并获取扩张皮肤表面积与注水量的相关性，可有效预知修复缺陷部位的扩张面积。

基于三维激光扫描技术在头部、颈部、胸部及下肢瘢痕中置入扩张器转移修复瘢痕切除后创面具有确切的疗效，且皮肤扩张面积与注水量呈正相关，可通过Angel色素分析软件等选择最佳扩张器行皮瓣扩张和手术预构。