張旭東　繆建良　姚衛(wèi)華等

[摘要]目的：探討遠(yuǎn)紅外線熱成像技術(shù)（IRT）在觀察隨意皮瓣活性中的應(yīng)用價(jià)值。方法：10只SD鼠均刮除背部鼠毛，設(shè)計(jì)一個(gè)8cm×2.5cm蒂在尾部的隨意皮瓣。切取后原位縫合，隨后于術(shù)后0.5h、6h、24h、3天和7天應(yīng)用遠(yuǎn)紅外線熱成像儀拍照，拍攝的熱圖通過(guò)熱紅外成像系統(tǒng)v5.3.2H進(jìn)行分析。觀察不同部位溫度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，并將熱圖與大體標(biāo)本對(duì)比。結(jié)果：在熱圖上，0.5h時(shí)整個(gè)皮瓣溫度均較低，6h后近段皮溫開(kāi)始上升，并逐漸恢復(fù)至正常水平，而中、遠(yuǎn)段皮溫仍較低。24h后，中段皮溫開(kāi)始升高，并在7天后達(dá)到正常水平。而遠(yuǎn)段皮溫一直維持在較低水平。大體標(biāo)本上，3天時(shí)可見(jiàn)皮瓣遠(yuǎn)端開(kāi)始部分壞死，7天后邊界清楚，平均壞死面積占皮瓣總面積32.17%。通過(guò)對(duì)比熱圖低溫區(qū)和皮瓣壞死區(qū)，發(fā)現(xiàn)二者相似性很強(qiáng)。結(jié)論：應(yīng)用IRT可以預(yù)測(cè)皮瓣的活性，在6h后皮溫下降的區(qū)域，部分皮瓣將發(fā)生壞死，而在24h后皮溫沒(méi)有開(kāi)始回升者，其皮瓣壞死的可能性很大。因此，應(yīng)用IRT在術(shù)后6h后通過(guò)連續(xù)觀察，可以推測(cè)皮瓣血運(yùn)和后期壞死概率。

[關(guān)鍵詞]遠(yuǎn)紅外線熱成像；隨意皮瓣；皮瓣血運(yùn)

[中圖分類(lèi)號(hào)]R62 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2014）18-1526-05

Abstract： Objective To assess the effect of infra-red thermography（IRT） system in minotoring the viability of random-pattern skin flaps. Methods 10 SD rats were used in the study，A dorsal random-pattern skin flap measuring 8cm×2.5cm was raised severally，the depicle of flap was deviced on the rump.The temperature of flap were measured in 0.5h、was 6h、24h、3d and 7d individually.Analying the temperature change of flap by the software IRT system v5.3.2H，To deduce the viability of flap combining with general sample. Results Analying the map of flap temperature， whole flap temperature keep falling in 0.5h；the temperature began recovery at the proximal portion while it were lower at middle and distal portions in 6h.The temperature at middle portion began increasing in 24h，and recovery in 7d. however，it was keep lower at distal portion.Observating general sample of the falp， the necrosis proportion of the flap was 32.17%，that was similar to the lower proportion of temepatature map. Conclusion We could predict random-pattern skin flaps viability by analying the temepatature map of IRT.The lower tempreture region of flap would befall part necrosis if it can began increasing in 24h.

Key word：random-pattern skin flaps； infra-red thermography；ischae-mia

遠(yuǎn)紅外線熱成像技術(shù)（infra-red thermography，IRT）是一種非侵襲性的技術(shù)，在國(guó)外已經(jīng)廣泛作為測(cè)量皮膚溫度的醫(yī)學(xué)手段。該技術(shù)在很多疾病如腫瘤、心血管疾病等診斷和內(nèi)臟功能檢測(cè)中展示了廣闊的應(yīng)用前景[1-3]，在修復(fù)外科吻合血管的游離移植中也顯示了其優(yōu)越性[4-5]。本研究擬通過(guò)遠(yuǎn)紅外線熱成像技術(shù)拍攝的熱圖與大體標(biāo)本對(duì)比，來(lái)觀察隨意皮瓣在切取后的血運(yùn)變化趨勢(shì)，以便能通過(guò)IRT早期探查到發(fā)生血運(yùn)障礙的皮瓣，盡早采取措施，減少皮瓣的壞死率和壞死面積。

1 資料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和皮瓣模型的設(shè)計(jì)：本實(shí)驗(yàn)采用10只雄性清潔級(jí)SD大鼠 （由浙江大學(xué)第一附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供），體重200～250g。SD大鼠在氯胺酮麻醉（30mg/kg，腹腔注射）下，刮除背部鼠毛，而后設(shè)計(jì)一個(gè)8cm×2.5cm的背部任意皮瓣。蒂部位于雙側(cè)髂棘連線上，皮瓣解剖在背部肌膜的淺面進(jìn)行，結(jié)扎創(chuàng)面較活躍的出血點(diǎn)。當(dāng)設(shè)計(jì)以背部中線為對(duì)稱(chēng)軸的背部皮瓣時(shí)，一般不會(huì)包含旋髂深動(dòng)脈的皮穿支等知名血管。假如掀起的皮瓣內(nèi)包含此血管，予以結(jié)扎，以確保此皮瓣為一隨意型皮瓣。而后皮瓣原位縫合（見(jiàn)圖1）。

1.2遠(yuǎn)紅外線熱成像系統(tǒng)拍照：應(yīng)用翰銳醫(yī)療生產(chǎn)的以法國(guó)UNIS公司的非制冷多晶硅焦平面探測(cè)器為核心的遠(yuǎn)紅外線熱成像儀進(jìn)行拍攝，其工作波段8～14μm，成像速度30幀/s，最小溫度分辨率≤0.1℃，測(cè)溫準(zhǔn)確度δ≤0.4℃。本實(shí)驗(yàn)工作室溫度保持在26℃。測(cè)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在26℃室溫中最少保持20min以上，以減少外界環(huán)境變化的影響；測(cè)量距離為0.5m，紅外熱像儀鏡頭正對(duì)鼠背部皮瓣在術(shù)后0.5h、6h、24h、3天和7天采集熱圖。

1.3觀察指標(biāo)

1.3.1一般情況：全程觀察切口創(chuàng)緣有無(wú)感染及皮瓣壞死過(guò)程。并在術(shù)后0.5h、6h、24h、3天和7天應(yīng)用普通相機(jī)（佳能powershot sx240 hs）對(duì)大體標(biāo)本拍照，拍攝距離距皮瓣30cm。拍攝的圖片備用，以便與不同時(shí)間拍攝的熱圖進(jìn)行比較分析。在7天時(shí)，皮瓣壞死的分界線清楚，此時(shí)應(yīng)用Chung[6]的方法計(jì)算皮瓣壞死面積。計(jì)算方法：對(duì)7天時(shí)普通相機(jī)拍攝的大體標(biāo)本應(yīng)用ImageJ軟件（National Institutes of Health image）對(duì)圖像進(jìn)行分析，計(jì)算壞死區(qū)域占總體皮瓣面積的百分比。

1.3.2熱圖分析：不同時(shí)間拍攝的熱圖通過(guò)熱紅外成像系統(tǒng)v5.3.2H軟件進(jìn)行分析。采用橢圓形測(cè)溫的方式，在皮瓣正中線上，分別測(cè)量距離皮瓣蒂部1、3、5、7cm這四個(gè)區(qū)域的平均溫度。測(cè)量區(qū)域的直徑為0.5cm（如圖2）。

拍照后，由3個(gè)從事遠(yuǎn)紅外線熱成像的放射專(zhuān)家分別測(cè)量完成，而后求其平均值，作為某區(qū)域某時(shí)間的溫度值。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：對(duì)不同區(qū)域不同時(shí)間溫度變化情況應(yīng)用重復(fù)測(cè)量的方差進(jìn)行分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)設(shè)為а=0.05。統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS10.0。

2 結(jié)果

2.1一般情況：本組動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)感染病例。皮瓣在24h后遠(yuǎn)端逐漸出現(xiàn)腫脹、淤紫；3天逐漸發(fā)黑，但與周?chē)M織分界不明顯。7天后可見(jiàn)皮瓣遠(yuǎn)端發(fā)生干性壞疽，與周?chē)M織界限清楚。整個(gè)皮瓣輕度收縮，以壞死部分為明顯（如圖3）。

10只鼠背皮瓣壞死的起始位置在中線距離蒂部平均為5.79cm處（SD：0.62），平均壞死面積占皮瓣總面積比例為32.17%（SD：0.017）。

2.2遠(yuǎn)紅外線熱成像圖譜：由于不同區(qū)域表面溫度不同，在圖譜上表現(xiàn)為不同顏色。從熱圖中可以明顯看出，術(shù)后6h，與近段相比，中、遠(yuǎn)段的皮瓣溫度均較低（見(jiàn)圖4A），24h后，中段皮溫略升高，而遠(yuǎn)段皮溫仍較低（見(jiàn)圖4B）；術(shù)后3天，中段皮溫與近段相似，而遠(yuǎn)段皮溫仍明顯低于近端段（見(jiàn)圖4C）。與大體標(biāo)本對(duì)照，結(jié)合術(shù)后皮瓣遠(yuǎn)端壞死的過(guò)程，可見(jiàn)應(yīng)用熱圖探測(cè)低溫區(qū)可以反映皮瓣各區(qū)域的活性情況，早期預(yù)測(cè)可能壞死的部分。

2.3熱圖分析：10只鼠背皮瓣，對(duì)術(shù)后0.5h、6h、24h、3天和7天的熱圖分別在離蒂部1、3、5、7cm的區(qū)域測(cè)溫，采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各點(diǎn)各時(shí)間測(cè)量的平均皮溫如統(tǒng)計(jì)表1。而后對(duì)10只鼠背皮瓣不同區(qū)域不同時(shí)間溫度變化經(jīng)重復(fù)測(cè)量的方差分析后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表2可以看出，皮瓣的不同部位在不同的時(shí)間溫度變化的差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。組間比較，不同的區(qū)域溫度也有差異性，組內(nèi)比較，不同測(cè)量時(shí)間溫度也具有差異性，也就是鼠背皮瓣在不同區(qū)域同時(shí)間的血運(yùn)具有一定的差異性，同一區(qū)域不同時(shí)間也有差異性。表1的平均值繪制成統(tǒng)計(jì)圖（如圖5），由圖上可以清楚的看出，在皮瓣切取后半小時(shí)，各個(gè)區(qū)域的皮溫均較低，6h后1、3cm區(qū)域的皮溫開(kāi)始上升，并維持在正常水平，而5、7cm區(qū)域皮溫仍較低。24h后，5cm區(qū)域的皮溫開(kāi)始升高，并在7天后達(dá)到正常水平。而7cm區(qū)域皮溫一直維持在較低水平。結(jié)合大體標(biāo)本，可以看出，在6h后，如果皮溫的變化趨勢(shì)是升高，存活的幾率大，相反皮溫的變化趨勢(shì)是下降，其壞死的幾率大。

3 討論

術(shù)后血運(yùn)障礙是導(dǎo)致皮瓣手術(shù)失敗的主要原因之一，如能通過(guò)觀察某些參數(shù)值的變化預(yù)測(cè)到可能出現(xiàn)的血運(yùn)障礙，及早采取相應(yīng)的措施，從而可達(dá)到起死回生的效果。目前，定時(shí)定位測(cè)量皮膚溫度是皮瓣移植術(shù)后局部觀察的一項(xiàng)重要指標(biāo)。皮瓣表面溫度的測(cè)定和皮溫的變化已被廣泛證明是判斷移植或再植物血循情況的最為敏感和有效的方法[7]。測(cè)量皮膚溫度目前常用的是皮溫計(jì)。皮溫計(jì)測(cè)量方法受人為干擾因素較多，如測(cè)量點(diǎn)、壓力等[8]。在鑒別診斷時(shí)，需要皮瓣溫度低于健側(cè)相對(duì)應(yīng)部位皮膚溫度1℃以上，才能提示血液循環(huán)障礙，而且受室溫的影響較大，敏感性不高。近年來(lái)，遠(yuǎn)紅外線熱成像系統(tǒng)，由于其方法簡(jiǎn)單、快速、可以30幀/s成像速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，無(wú)創(chuàng)傷，表達(dá)結(jié)果形象，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域多個(gè)科室的診斷中已逐漸成為一項(xiàng)重要的手段。其通過(guò)掃描，可直觀地顯示人體熱輻射分布，當(dāng)機(jī)體組織代謝、血液循環(huán)等發(fā)生改變時(shí)，熱圖也發(fā)生相應(yīng)的變化，形成異常熱分布圖。因此可以通過(guò)測(cè)定圖譜溫度變化來(lái)推測(cè)局部組織的血液循環(huán)情況。對(duì)于皮瓣來(lái)說(shuō)，通過(guò)局部溫度的變化，即可推測(cè)皮瓣局部血運(yùn)狀況。與皮溫計(jì)相比，它反映的的是測(cè)量組織體表熱輻射的全貌，即可看出表達(dá)皮瓣整體血運(yùn)變化，其受人為干擾較少，精確度高，δ≤0.4℃。

多普勒也是目前臨床觀察皮瓣血運(yùn)的重要手段，IRT與多普勒相比較，在判斷皮瓣血運(yùn)信息方面，二者相關(guān)性很強(qiáng)[9]，特別是游離皮瓣移植中，IRT通過(guò)游離皮瓣復(fù)溫的變化和模式的動(dòng)態(tài)變化，可以確定是栓塞還是扭曲及外在壓力的原因[5]。除此之外，遠(yuǎn)紅外線熱成像系統(tǒng)在預(yù)測(cè)皮瓣血運(yùn)障礙中，還有很多獨(dú)到的優(yōu)越性。多普勒不能確定局部血運(yùn)的增多，是否與灌注有關(guān)，而IRT必須是血運(yùn)增加并導(dǎo)致了組織灌注，才能看到熱點(diǎn)[10-12]。這一點(diǎn)特別有利于穿支皮瓣穿支的定位和設(shè)計(jì)，熱成像系統(tǒng)可以精確地確定穿支和他們的灌注區(qū)域，而多普勒僅能定位穿支的水平位置，而不能提供灌注信息[13-15]。多普勒不能提供灌注信息，也是一些研究雷諾氏病的文章顯示IRT與多普勒二者相關(guān)性矛盾的原因[ 16-17]。由于在受寒冷刺激，復(fù)溫過(guò)程中，有很多動(dòng)靜脈交通支開(kāi)放，而對(duì)局部微循環(huán)的有效供血改善并沒(méi)有明顯增加，因此多普勒顯示局部血運(yùn)強(qiáng)，而IRT熱圖上卻看不出熱點(diǎn)。Schlager等[18]也認(rèn)為，二者對(duì)寒冷復(fù)溫后檢查結(jié)果的差異，主要是由于復(fù)溫后動(dòng)脈高灌注，但有效供血并沒(méi)有及時(shí)增加的結(jié)果。因此在我們看來(lái)，IRT更能反映局部微循環(huán)的有效供血情況。

本研究通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步看出，應(yīng)用紅外線成像圖譜，可以很好地的反應(yīng)和預(yù)測(cè)隨意皮瓣各區(qū)域的活性情況。皮瓣切取后30min內(nèi)，各個(gè)區(qū)域的皮溫均較低，說(shuō)明皮瓣切取后，局部血流降低，這也是血流方向重新分布的過(guò)程，6h后近段皮溫開(kāi)始上升，并逐漸恢復(fù)到正常水平，而中遠(yuǎn)段區(qū)域皮溫仍較低。24h后，中段皮溫開(kāi)始升高，由于血管不斷擴(kuò)張和增生，1周后逐漸達(dá)到正常水平。遠(yuǎn)段區(qū)域皮溫一直維持在較低水平，而此區(qū)域正好是皮瓣發(fā)生血運(yùn)障礙，逐漸發(fā)生壞死的區(qū)域。結(jié)合大體標(biāo)本可以看出，在6h后，如果皮溫的變化趨勢(shì)是升高，存活的幾率大，而皮溫的變化趨勢(shì)是下降，其壞死的幾率大。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)資料，筆者認(rèn)為，在6h后發(fā)現(xiàn)局部皮溫較低，應(yīng)積極給予相應(yīng)處理，改善局部血流，以提高皮瓣的成活率和成活面積。本實(shí)驗(yàn)的通過(guò)IRT觀察到的隨意皮瓣血運(yùn)障礙發(fā)生過(guò)程和以往的相關(guān)實(shí)驗(yàn)一致性很高。范飛等[19]通過(guò)多普勒等探測(cè)隨意型皮瓣的血運(yùn)障礙發(fā)生過(guò)程，發(fā)現(xiàn)皮瓣血流在掀起皮瓣后lh均降低，大部分皮瓣（包括蒂部和近蒂部）血流值在術(shù)后1～2h 左右降至最低， 然后開(kāi)始回升，存活皮瓣的血流值逐日穩(wěn)定上升，1周左右恢復(fù)術(shù)前水平。而絕大多數(shù)最終壞死的皮瓣血流值術(shù)后持續(xù)降低。這進(jìn)一步說(shuō)明IRT觀察皮瓣血運(yùn)障礙的發(fā)生是一個(gè)良好的無(wú)創(chuàng)、直觀的工具。

雖然，IRT在觀察皮瓣各區(qū)域的活性是一個(gè)不錯(cuò)的測(cè)量工具，但是也要認(rèn)識(shí)到其一些影響因素。IRT測(cè)量的是物體發(fā)射的紅外線，其測(cè)量結(jié)果除受生物體表面的發(fā)射率組成、表面狀態(tài)、輻射的波長(zhǎng)等因素密切相關(guān)外，還與背景溫度、體內(nèi)溫度等一些復(fù)雜的狀況有關(guān)，因此其測(cè)量的結(jié)果會(huì)每時(shí)每刻隨其內(nèi)部與外部條件變化而發(fā)生變化[20]。另外，在測(cè)量皮瓣時(shí)，同一微循環(huán)狀況，可能因皮瓣受周?chē)M織熱傳導(dǎo)的影響而不同，其本身的厚度、尺寸也會(huì)影響結(jié)果，這也是目前人們一直在探討的問(wèn)題，即如何建立生物體表面的輻射發(fā)射率的計(jì)算模型以對(duì)其進(jìn)行精確的修正[21]。因此在測(cè)量時(shí)要穩(wěn)定周?chē)h(huán)境，保持測(cè)量機(jī)體的穩(wěn)態(tài)，并盡量作對(duì)比觀察和動(dòng)態(tài)觀察，以確保數(shù)據(jù)的科學(xué)性。

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[收稿日期]2014-06-24 [修回日期]2014-07-28

編輯/何志斌