红外热成像术在术中皮瓣血供评估中的应用进展

黄天翔 潘佳栋 肖栋超 陆陈林 王欣

穿支皮瓣因具有“供区破坏小，受区修复效果佳”的特点，已被广泛应用于多种组织缺损的修复与重建[1]。随着应用穿支皮瓣的临床病例逐渐增多，血管吻合口栓塞、血管蒂过度扭转、皮瓣跨区供血等术中问题时常出现，易引起皮瓣血供不足从而导致皮瓣坏死。术中对皮瓣血供的实时准确评估有助于第一时间判断阻碍组织灌注的原因，并可通过及时干预减少不可逆性损伤，提高皮瓣成活率。目前，吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)血管造影、近红外光谱分析和激光多普勒等技术已被应用于术中皮瓣血供的评估[2-4]。然而，这些技术因存在有创、价格昂贵和操作繁琐等缺点在临床应用上受到限制。1995年，Salmi等[5]首次将红外热成像术(infrared thermography，IRT)运用于游离横行腹直肌皮瓣的术中血供评估。此后，相关报道逐渐增多[6-7]。IRT作为一种无创可靠便捷且可重复的检查手段，在术中皮瓣血供评估中表现出巨大潜力。本文通过对近5年IRT在术中皮瓣血供评估的应用相关文献进行归纳总结，对IRT的原理、术中应用及其优缺点进行综述。

一、应用IRT评估皮瓣血供的原理

人是恒温动物，通过一定的产热和散热机制维持体温平衡。散热主要通过传导、对流、蒸发和辐射等方式。在18℃～25℃稳定环境下，辐射在散热过程中起主导作用，即通过向体外发出红外辐射来实现散热[7]。红外热成像设备将探测到的体表红外辐射信号转换为电信号，模拟体表的温度分布，形成与体表温度分布相对应的热像图。利用相应软件可以精准测得热像图上每个点的温度以及点与点之间的温度差[8]。另一方面，人皮肤温度与自身新陈代谢水平和周围环境温度相关。皮肤血流量增加，新陈代谢水平升高，可导致皮肤温度上升，即皮肤血供与皮肤温度呈显著正相关[9-10]。因此，皮肤发出的红外辐射可以准确反映皮肤血供状态。

IRT不仅能以静态单幅图像呈现物体表面温度，也可以记录连续的温度变化过程，即动态红外热成像术(dynamic infrared thermography，DIRT)[11]。例如，在使用风扇或酒精降低皮肤表面温度后，红外相机能以热像图的形式记录皮温逐渐恢复到平衡的整个过程，进而反映出皮肤血供的变化。在皮瓣的热像图中，高信号区域为供血相对丰富，低信号区域为血流减少[12-13]。

二、IRT在术中皮瓣血供评估中的应用

运用IRT对术中皮瓣进行实时监测，可即时判断皮瓣血供的变化并进行相应干预，从而减少皮瓣的不可逆性损伤，提高皮瓣存活率[14-15]。目前，IRT对术中皮瓣血供评估的具体应用主要包括评估皮瓣穿支供血能力和范围、评估血管吻合口的通畅性以及鉴别术中血管危象等3个方面[16-17]。

1.评估穿支供血能力及判断皮瓣切取范围：在术中进行皮瓣切取之前，运用IRT能有效对术前定位的优势穿支血管的供血能力进行再次评估。降温后的皮肤表面热像图显示为弥漫均匀的低温信号；在复温过程中，管径较粗、供血较多的穿支往往首先使入皮点皮肤表面温度升高，在热像图上表现为“热点”[18]；热点周围皮肤复温快速且显著则表明该穿支与其邻近区域间血管网丰富，可作为主血管蒂供养皮瓣[19]。1986年，Theuvenet等[20]运用IRT评估躯干及四肢皮肤的穿支供血能力，发现热像图的分布模式与血供有良好的相关性，热点出现的顺序与其自身血管管径呈正相关。2016年，Weum等[21]发现热像图上最先出现热点的位置为优势穿支所在点，认为通过IRT可以有效寻找并评估腹壁下动脉穿支，可利用其供养的皮瓣进行乳房重建。2018年，Walle等[22]对10例患者的13个游离腹壁下动脉穿支皮瓣进行了评估，利用基于智能手机的便携式红外相机对术前定位的优势穿支进行分析，并与术中实际解剖结果进行比较，发现通过IRT选择的优势穿支均可作为单一血管蒂供养皮瓣。此外，Czapla等[23]通过IRT研究大鼠腹部皮肤的穿支特点，发现热点密度较大的区域皮内血管网丰富，为皮瓣的设计与切取提供了依据。

穿支血管的解剖结构较为复杂，在进行皮瓣切取时极易受损。运用DIRT可持续评估优势穿支的供血能力与范围。如果皮瓣的热点复温快速且显著，则可认为穿支未被损伤[24]；如果未出现复温，则表明穿支供血存在障碍[25]；如果仅有部分区域复温，则表示血管蒂无法供养整个皮瓣，可采取增压措施或切除未复温皮瓣[26]。Thiessen等[25]在应用腹壁下动脉穿支皮瓣再造乳房时，运用IRT技术发现某条穿支严重受损，将原计划皮瓣改为保留肌肉的游离腹直肌皮瓣后成功进行乳房重建。Verstockt等[27]在应用腹部下动脉穿支皮瓣重建乳房时，发现IRT有助于判断皮瓣的可切取范围，减少皮瓣坏死的概率。Kalra等[8]在利用IRT评估腹壁下动脉穿支皮瓣中4条穿支(外侧穿支、中间穿支、内侧穿支、超内侧穿支)的供血能力时，使用血管夹交替夹闭各条穿支，比较单一穿支对皮瓣灌注的影响，发现由外侧穿支单独供养皮瓣时热像图上温度最高，认为外侧穿支为其优势穿支。

2.评估置入皮瓣血管蒂的通畅性：将供区穿支与受区血管进行吻合后，可通过DIRT对皮瓣血供的评估判断血管吻合的质量[28]。松开血管夹前皮瓣温度最低，皮肤表面热像图显示弥漫均匀的低温信号。松开血管夹后可见到与皮瓣切取前评估穿支血供时相似的复温模式[29]。De Weerd等[30]对10例乳房重建患者进行了研究，发现有2例在血管夹松开后未见复温，探查后发现其中1例为动脉内膜病变导致血栓形成，另外1例为显微缝合失败造成穿支漏血。Thiessen等[25]在1例乳房重建术中将皮瓣血管蒂与胸廓内血管吻合后，热像图上未显示复温，经探查发现血管蒂扭转和痉挛造成皮瓣血供不足。De Weerd等[30]利用DIRT术中评估腹壁下动脉穿支皮瓣血供时，发现大部分皮瓣在穿支吻合后热像图上显示为弥漫均匀复温、无明显热点的静脉淤血现象，探查后观察到吻合口通畅，进行超引流后皮瓣淤血明显改善。Meyer等[31]在采用游离皮瓣修复头颈部缺损的手术中，运用智能手机热成像设备分别拍摄血管吻合前、中、后的游离皮瓣热像图，发现低成本的智能手机成像设备可以客观准确地评估皮瓣血供。在带蒂皮瓣中，虽无吻合口血栓形成的风险，但仍存在血管蒂扭转受压的可能性，通过利用DIRT评估皮瓣的血供可判断血管蒂在皮瓣转位后是否通畅。Sjøberg等[16]发现将带蒂胸背动脉穿支皮瓣向受区转位时，热像图上显示皮瓣表面温度降低，热点在几分钟内消失。探查后发现血管蒂过度扭转，重新调整后皮瓣再次复温，热点重新出现。

3.鉴别皮瓣血管危象：血管危象是皮瓣移植术中最严重且最易发生的并发症。早期发现、鉴别并处理血管危象对于皮瓣的存活有着重要意义。通过采用IRT评估皮瓣的血供可发现血管危象的发生并予以鉴别。Tenorio等[12]发现，热像图显示皮瓣未复温或在短暂复温后立即降温表示动脉灌注不足，热像图显示为无热点的弥漫性复温模式则提示静脉回流障碍。Sjøberg等[16]在利用胸背动脉穿支皮瓣进行乳房重建时，发现有2例在热像图上显现为没有热点的弥漫均匀复温模式，术中即时探查后发现假体植入物压迫血管蒂造成静脉淤血，去除压迫后热像图上迅速出现热点，皮瓣血供即刻改善。

三、IRT在术中皮瓣血供评估中的优势与局限性

目前，评估皮瓣血供的技术主要包括ICG血管造影、光谱分析、激光多普勒和IRT。与前3种技术相比，IRT在术中皮瓣血供评估过程中对血流变化反应迅速，产生的数据相对客观稳定，热像图相对易于解读，具有无创、可靠、便捷和可重复等优势。

1. ICG血管造影：是一种实时评估皮瓣和其他转移组织血流灌注的技术，是目前术中皮瓣血供评估的金标准，可直观显示各部位的血流量改变，帮助临床医生判断具体位置的血供[32-34]。不足之处在于：①是有创检查，需要对患者注射荧光染料，如果患者有碘过敏、怀孕、肝病、尿毒症或对静脉注射染料有过敏反应则不适用ICG[35]。②设备笨重，不便移动。③成本高，不仅设备昂贵，且每次造影剂的使用都会产生费用。

2.光谱分析：是一项通过监测组织血氧状况间接评估组织血供的无创技术，可探测皮下2 cm以内的组织 (包括毛细血管、小血管和血管外组织)[4,36]。不足之处在于：①操作时间长。单一读数无意义，需20～30 min内的一系列读数才能显示出皮瓣灌注的相关信息。②整体性差，仅能反应皮瓣的局部血供。③只对动脉血流敏感。如Keller[37]所报道的那样，在微血管吻合后，StO2值低于基线值20%～30%则存在动脉血栓形成的风险。而静脉回流不畅引起的StO2变化出现很慢，不易被识别。④数据易受噪声影响，使StO2值可能随着时间和部位的变化而波动，难以获取准确信息[38]。

3.激光多普勒：是一种简单无创的测定组织血流量的技术，可以实时监测整个微循环系统的血液灌注量，包括毛细血管、微动脉、微静脉和吻合支[39-40]。不足之处在于：①数据易受室内他人的活动或患者自身呼吸的影响，出现虚增[41]。②整体性差。由于仅使用一个小探头，测量面积有限，更适用于评估吻合口通畅性而非大面积皮瓣的血供[42]。Booi等[43]报道采用激光多普勒评估皮瓣血供，有无并发症皮瓣的血流量差异不显著，无法确定皮瓣的具体坏死部分。

4.IRT的局限性：①只提供穿支的位置信息，而不提供形态学和生理学信息。②提供的任何解剖学信息均以二维成像形式呈现，医生必须对局部血管和皮瓣解剖有深入的了解才能够解读图像。③成像依赖于皮肤表面温度，仅能评估深约2 cm以内的穿支供血能力[18]。④患者服装、室温和湿度等外界因素易引起皮肤表面温度波动，从而对IRT图像形成干扰[44]。⑤目前相关报道较少，应用经验不足。⑥对复温模式的解释是主观的，不同使用者之间存在误差，且有可能将穿支误认为浅静脉或其他流动迟缓的高温区域。⑦识别热点和评估血供过程中可能需要反复降温和复温以及多次扫描，耗时较长。⑧设备功能受到相机热分辨率的限制，在实际应用中测量误差可能更大。曾有学者报道在部分区域出现了100%以上的相对复温，即复温后温度高于降温前[32]。⑨对皮肤进行均匀降温较难实现。要获得均匀的皮肤冷却，需要操作者具备一定的经验。在降温时，有时需施加柔软的手动压力，以确保无菌水袋与患者皮肤之间有良好的接触，但仍难以保证降温均匀。⑩测量值会受到设备位置的影响。在热像仪中，如果皮肤与摄像机目标不平行，测量到的信号会出现偏差。个体差异较大，同时每个个体的不同部位、时间、生理状态下皮温也不尽相同，这在一定程度上增加了热像图分析的难度。

四、小结与展望

术中皮瓣血供评估的理想方法应具备以下特点：①可对皮肤血供的变化做出快速反应，帮助医生及时了解皮瓣血供的动态变化。②能够产生客观准确的数据且易于解释，减少观察者误差；③设备便捷安全，价格低廉，使大部分患者可接受。④可以精确划分皮瓣血供分区，指导医生补救或舍弃缺血区域，提高手术成功率。目前应用的评估皮瓣血供的技术如(D)IRT、ICG血管造影、激光多普勒和光谱分析等均不能完全满足上述条件。与其他3种方式相比，(D)IRT在安全性、可靠性、无创性等方面更具优势，在评估皮瓣供血能力和范围、血管吻合口通畅程度以及辅助皮瓣设计和鉴别术中血管危象等方面具有良好的应用前景，有望替代ICG血管造影，成为术中皮瓣血供评估的常规辅助检查手段。然而，IRT的局限性阻碍了其在术中皮瓣血供评估应用中的进一步发展。未来的相关研究方向将主要包括提高图像分辨率、减小人为及环境因素的影响以及丰富穿支信息等，进而提高IRT对术中皮瓣血供评估的准确性和客观性，使其能够更广泛应用于临床。此外，对IRT能否有助于改善皮瓣的外观和功能等预后，仍需进一步研究。