徐曉慶，蘇映軍，郭樹(shù)忠

P DE系統(tǒng)在術(shù)中預(yù)測(cè)皮瓣存活的應(yīng)用價(jià)值

徐曉慶，蘇映軍，郭樹(shù)忠

（第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院整形外科 陜西 西安 710032）

目的：探討利用PDE系統(tǒng)進(jìn)行的吲哚菁綠（ICG）近紅外熒光成像于術(shù)中預(yù)測(cè)皮瓣存活的可行性、準(zhǔn)確性及其臨床應(yīng)用價(jià)值。方法：SD大鼠25只，構(gòu)建大鼠背部2cm×6cm大小帶蒂筋膜皮瓣，利用PDE系統(tǒng)進(jìn)行術(shù)中ICG造影成像，對(duì)比表皮面和筋膜面的影像結(jié)果。將皮瓣等分成10個(gè)目標(biāo)區(qū)域（ROI），定義灌注指數(shù)為一個(gè)ROI的光密度值比上皮瓣近端3個(gè)ROI的光密度平均值。分析灌注指數(shù)與皮瓣存活比的關(guān)系。結(jié)果：根據(jù)筋膜面ICG影像預(yù)測(cè)皮瓣存活比為0.705±0.053，靈敏度為90.7%，特異度為100%；根據(jù)表皮面ICG影像預(yù)測(cè)皮瓣存活比為0.611±0.072，其靈敏度為78.6%，特異度為100%。而實(shí)際皮瓣存活比為0.777±0.062。ROI的皮瓣存活比與其灌注指數(shù)，兩者在0.01水平上顯著相關(guān)（P＜0.01），R為0.845，其95%置信區(qū)間為(0.434,0.965)。結(jié)論：PDE系統(tǒng)能夠于術(shù)中預(yù)測(cè)皮瓣存活情況，靈敏度為90.7%，特異度為100%；從筋膜面進(jìn)行ICG成像的結(jié)果較表皮面更為準(zhǔn)確，靈敏度更高；當(dāng)灌注指數(shù)PI＞0.434時(shí)，該區(qū)域的皮瓣基本能夠存活。

PDE系統(tǒng)；吲哚菁綠；皮瓣存活比；筋膜面；表皮面；灌注指數(shù)

皮瓣是整形外科用于創(chuàng)面修復(fù)、功能重建、器官再造最常用的技術(shù)之一，但在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，遠(yuǎn)端常發(fā)生壞死，限制了皮瓣在修復(fù)大面積缺損時(shí)的應(yīng)用。因此，于術(shù)中準(zhǔn)確判斷皮瓣灌注，對(duì)缺血區(qū)域進(jìn)行手術(shù)修復(fù)或切除，對(duì)臨床提高皮瓣存活比和手術(shù)成功率具有重要作用。在傳統(tǒng)的皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)中，術(shù)者多憑借其個(gè)人的臨床經(jīng)驗(yàn)判別，包括對(duì)皮瓣顏色、充血反應(yīng)，皮瓣表面溫度、腫脹程度及針刺后出血等主觀觀察[1]。但這要求術(shù)者有較豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，且主觀性強(qiáng)，受很多因素影響，只能作初步參考，不能作為客觀有效的指標(biāo)。目前臨床有多種方法可以用來(lái)術(shù)中監(jiān)測(cè)皮瓣灌注。包括動(dòng)態(tài)紅外溫度測(cè)量?jī)x、組織血氧定量法、微量透析法、熒光素血管造影及多普勒血流儀等[2-6]。

ICG血管造影以其實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、安全性高的特點(diǎn)，成為評(píng)價(jià)皮瓣灌注的重要方法。它能夠顯示皮瓣組織實(shí)時(shí)的灌注情況，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)皮瓣存活的位置和范圍。PDE系統(tǒng)是進(jìn)行ICG血管造影系統(tǒng)之一。與目前臨床上其他的ICG造影系統(tǒng)相比，集成的PDE系統(tǒng)是具有簡(jiǎn)單輕便、易于術(shù)中操作等優(yōu)點(diǎn)。而文獻(xiàn)對(duì)于PDE系統(tǒng)，尤其是其應(yīng)用的準(zhǔn)確性、敏感度、特異度等少有報(bào)道。為了探索PDE系統(tǒng)術(shù)中評(píng)價(jià)皮瓣灌注、預(yù)測(cè)皮瓣存活情況的可行性和臨床應(yīng)用價(jià)值，我們?cè)诖笫蟊巢繕?gòu)建了帶蒂筋膜皮瓣模型，驗(yàn)證PDE系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 吲哚菁綠溶液的配置：吲哚菁綠（ICG，遼寧丹東醫(yī)創(chuàng)藥業(yè)有限責(zé)任公司）溶液：將包裝內(nèi)10ml滅菌注射用水抽出，注入裝有25mg吲哚菁綠粉末的西林瓶中，震蕩混勻。整個(gè)操作在室溫下的暗室內(nèi)進(jìn)行。密封避光冷藏保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：SD大鼠25只，體重（300±20）g，雄性，購(gòu)自第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)。隨機(jī)分成2組，1組10只進(jìn)行表皮面和筋膜面的PDE造影影像的對(duì)比研究；另1組15只用于PDE半定量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的確立。

1.1.3 PDE系統(tǒng)：實(shí)驗(yàn)使用PDE系統(tǒng) (Photodynamic eye, Hamamatsu Photonics K.K.,Shizuoka, Japan)，這是集合近紅外光發(fā)射、接收，信號(hào)處理、傳輸于一體的ICG造影系統(tǒng)。其基本組成為：手持式近紅外光發(fā)射接收探頭，信號(hào)處理主機(jī)，變量調(diào)節(jié)控制器。見(jiàn)圖1。

圖1 PDE系統(tǒng)

1.2 方法：在大鼠背部構(gòu)建2cm×6cm大小的帶蒂筋膜皮瓣模型，以1mg/kg的劑量靜脈注射，注射30s后，以探頭距離皮瓣15cm，調(diào)節(jié)發(fā)射光強(qiáng)度、輔助照明光強(qiáng)度及對(duì)比度為中等強(qiáng)度，分別從表皮面和筋膜面進(jìn)行觀察，獲得清晰影像后，記錄保存結(jié)果。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 皮瓣存活比的監(jiān)測(cè)：在皮瓣術(shù)后7d，皮瓣存活區(qū)與壞死區(qū)已明確，壞死區(qū)皮瓣顏色發(fā)黑，組織回縮、彈性差，質(zhì)地堅(jiān)硬，切割組織部出血。用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行皮瓣攝影，以Image-J軟件分析皮瓣壞死區(qū)域，利用公式(皮瓣存活比=皮瓣存活表面積/皮瓣總表面積)，計(jì)算各皮瓣存活比。

1.3.2 ICG影像高灌注區(qū)：根據(jù)軟件記錄的結(jié)果，用Image-J軟件分別分析高灌注區(qū)域，即根據(jù)影像我們認(rèn)為皮瓣術(shù)后能夠存活的區(qū)域，利用公式（皮瓣預(yù)測(cè)存活比=高灌注區(qū)影像面積/皮瓣影像總面積），計(jì)算各皮瓣的預(yù)測(cè)存活比。

1.3.3 計(jì)算每個(gè)目標(biāo)區(qū)域（region of interest，ROI）的光密度值：將大鼠皮瓣從遠(yuǎn)端到近端分成1～10,10個(gè)ROI。在ICG影像圖和大體照片中，分別計(jì)算每個(gè)ROI的影像光密度值（OD）及其對(duì)應(yīng)ROI的皮瓣實(shí)際存活比。OD值是用Image-J軟件分析ICG影像圖獲得。定義一個(gè)ROI的灌注指數(shù)PI（Perfusion index）為該ROI的光密度值/皮瓣近端3個(gè)ROI光密度平均值（8、9、10，3個(gè)ROI）

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：數(shù)值以(xˉ±s)表示，用GraphPad. Prism.v5.0.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，組間的比較采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)每個(gè)ROI的PI值和皮瓣存活比進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 筋膜面和表皮面ICG熒光成像結(jié)果比較：上部為皮瓣近端，下部為皮瓣遠(yuǎn)端。筋膜面影像圖中能夠清晰的看見(jiàn)皮瓣筋膜面的微小動(dòng)脈網(wǎng)，及其間的毛細(xì)血管；皮瓣近端3/4面積顯影明亮，組織灌注良好，認(rèn)為這一區(qū)域術(shù)后基本能夠存活；遠(yuǎn)端1/4面積為低顯影和不顯影的暗區(qū)，組織灌注不足，認(rèn)為術(shù)后很可能發(fā)生壞死（圖A）。表皮面影像圖中不能清晰的分辨出血管及血管網(wǎng)的位置，只能大致分辨顯影較為明亮的灌注充足區(qū)，認(rèn)為這一區(qū)域術(shù)后能夠存活(圖B)。圖C為術(shù)后7d該皮瓣實(shí)際存活情況的大體照片，其存活范圍與影像結(jié)果大體一致。見(jiàn)圖2A～C。

圖2 同一大鼠皮瓣筋膜面和表皮面ICG影像圖及大體觀察圖

2.2 筋膜面和表皮面影像預(yù)測(cè)結(jié)果比較：筋膜面ICG影像預(yù)測(cè)皮瓣存活比為0.705±0.053，靈敏度為90.7%，特異度為100%，假陰性比為9.3%，假陽(yáng)性率為0；根據(jù)表皮面ICG影像預(yù)測(cè)皮瓣存活比為0.611±0.072，其靈敏度為78.6%，特異度為100%，假陰性率為21.4%，假陽(yáng)性率為0。而實(shí)際皮瓣存活比為0.777±0.062。比較發(fā)現(xiàn)，從筋膜面進(jìn)行ICG成像的結(jié)果較表皮面更為準(zhǔn)確，靈敏度更高，與實(shí)際結(jié)果更為接近。差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)圖3。

圖3 大鼠皮瓣實(shí)際存活比與預(yù)測(cè)存活比統(tǒng)計(jì)圖

2.3 灌注指數(shù)PI半定量標(biāo)準(zhǔn)確定結(jié)果：左側(cè)為筋膜面影像，其顯影明亮的高灌注區(qū)與右側(cè)皮瓣存活區(qū)域基本一致，高、低灌注交界區(qū)域與皮瓣存活、壞死交界區(qū)域都位于皮瓣遠(yuǎn)端1/3左右位置（圖4）。分析過(guò)度區(qū)（皮瓣存活與壞死的交界區(qū)）ROI皮瓣存活比與其灌注指數(shù)的相關(guān)關(guān)系。通過(guò)GraphPad.Prism.v5.0.分析，兩者在0.01水平上顯著相關(guān)（P＜0.01），R為0.845，R2為0.714，相關(guān)性較好，其95%置信區(qū)間為（0.434,0.965）。認(rèn)為當(dāng)灌注指數(shù)PI＞0.434時(shí)，該皮瓣區(qū)域的皮瓣基本能夠存活（圖5）。

圖4 同一皮瓣ICG-PDE筋膜面影像圖及大體照片

圖5 過(guò)渡區(qū)ROI皮瓣存活比與其灌注指數(shù)關(guān)系圖

3 討論

皮瓣是整形外科用于創(chuàng)面修復(fù)、功能重建及器官再造最常用的技術(shù)之一。臨床常因皮瓣切取過(guò)大，吻合血管或血管蒂不足以供應(yīng)整個(gè)皮瓣而發(fā)生皮瓣遠(yuǎn)端壞死，成為術(shù)后重要的并發(fā)癥之一。ICG血管造影是評(píng)價(jià)皮瓣組織灌注的重要方法。目前，臨床應(yīng)用最廣泛的ICG造影系統(tǒng)是SPY系統(tǒng)。Jones等[7]通過(guò)ICG-SPY評(píng)估乳房切除術(shù)后皮瓣灌注，預(yù)測(cè)術(shù)后皮瓣存活能力，其準(zhǔn)確性接近100%。2012年，Phillips等在同一批31例乳房切除術(shù)后的患者身上進(jìn)行了一項(xiàng)ICG-SPY和熒光素的對(duì)比研究。僅依靠臨床判斷，作者得出41%皮瓣壞死率的結(jié)論；而SPY和熒光素分別都檢測(cè)出了90%術(shù)后皮瓣發(fā)生壞死的患者[5,8]。SPY和熒光素都過(guò)度預(yù)報(bào)了低灌注區(qū)域。Newman等在乳房重建術(shù)中，應(yīng)用ICG-SPY引導(dǎo)組織切除。術(shù)后發(fā)生了13%全層皮瓣壞死。將這一結(jié)果與SPY-Q影像做對(duì)比發(fā)現(xiàn)，ICG-SPY在預(yù)測(cè)術(shù)后皮瓣壞死方面擁有88%敏感度和83%的特異度[9]。William等[10]報(bào)道在腹部抽脂術(shù)后乳房整形手術(shù)中，ICG-SPY能夠?qū)IEP皮瓣的損失率和脂肪壞死率從71%降到0。Colavita[11]等運(yùn)用SPY預(yù)測(cè)復(fù)雜性疝修補(bǔ)術(shù)后的皮瓣壞死，其敏感度為100%，特異度為90.9%。Beckler[12]等在頭頸部重建術(shù)中，根據(jù)ICG血管造影結(jié)果修整皮瓣，能夠?qū)⑿g(shù)后皮瓣壞死率從33%降到8%。Harless等[13]回顧性研究發(fā)現(xiàn)，ICG血管造影能夠?qū)⑷榉壳谐g(shù)的皮瓣壞死率從過(guò)去的6.7%降到現(xiàn)在的0.9%，手術(shù)并發(fā)癥從13.8%降到6.6%。Lohman等[14]總結(jié)了所有ICG造影相關(guān)文獻(xiàn)共244個(gè)患者、253例皮瓣，ICG造影未引起一例并發(fā)癥。通過(guò)meta分析，其敏感性為90.9%；準(zhǔn)確性為98.6%；特異性為98.6%。

PDE系統(tǒng)是進(jìn)行ICG血管造影系統(tǒng)之一。與其他系統(tǒng)相比，集成的PDE系統(tǒng)是具有簡(jiǎn)單輕便、易于術(shù)中操作等的優(yōu)點(diǎn)?？梢苿?dòng)的手持式探頭允許術(shù)中在術(shù)中任意角度、任意方向的探測(cè)，極大的擴(kuò)展了PDE系統(tǒng)使用的自由度，對(duì)于各種類型、位置的皮瓣都能起到一定的輔助作用。根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)筋膜面ICG影像預(yù)測(cè)皮瓣存活比為0.705±0.053，靈敏度為90.7%，特異度為100%，；表皮面ICG影像預(yù)測(cè)皮瓣存活比為0.611±0.072，其靈敏度為78.6%，特異度為100%。而實(shí)際皮瓣存活比為0.777±0.062。從筋膜面進(jìn)行ICG-PDE成像，其靈敏度為90.7%，特異度為100%，與文獻(xiàn)報(bào)道的meta分析的結(jié)果相當(dāng)，說(shuō)明PDE系統(tǒng)的準(zhǔn)確性也能夠與其他系統(tǒng)相比。且基本沒(méi)有假陽(yáng)性情況的發(fā)生，極大的降低了因影像結(jié)果顯示高灌注而術(shù)后卻發(fā)生壞死造成的損失和傷害。90.7%的敏感度已能夠較為準(zhǔn)確評(píng)估皮瓣大部分面積的灌注情況，確定其供應(yīng)的邊界范圍，區(qū)別存活和壞死的區(qū)域位置，從而預(yù)測(cè)皮瓣存活情況，并根據(jù)需要調(diào)整皮瓣位置，切除缺血區(qū)域。

由于PDE系統(tǒng)只能定性的評(píng)估皮瓣灌注，成為其臨床應(yīng)用的一個(gè)缺陷，因此筆者通過(guò)對(duì)ICG-PDE系統(tǒng)影像結(jié)果的分析，找出一種能夠通過(guò)影像對(duì)皮瓣組織灌注進(jìn)行半定量分析的方法。因?yàn)镮CG在注射后能與血漿蛋白幾乎完全的結(jié)合，隨血流均勻的分布全身，皮瓣血流中ICG的量反映了皮瓣的血流量。皮瓣血流中的ICG被激發(fā)后產(chǎn)生熒光，ICG量越大，熒光越強(qiáng)，光密度值越大。因此，皮瓣的血流灌注量越大，ICG影像結(jié)果的光密度值越大，而皮瓣的灌注量一定程度上反映了皮瓣的存活情況，理論上一個(gè)區(qū)域的光密度值與其存活情況之間存在正相關(guān)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)也證明了這一結(jié)果。我們分析了每個(gè)目標(biāo)區(qū)域ROI的光密度值（OD）與該ROI對(duì)應(yīng)的皮瓣存活情況。但由于不同實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間OD值相差較大，為此我們定義了灌注指數(shù)PI這一比值，使不同皮瓣、不同ROI的對(duì)比性更好。結(jié)果顯示單個(gè)目標(biāo)區(qū)域的灌注指數(shù)PI與皮瓣存活比兩者在0.01水平上顯著相關(guān)（P＜0.01），R為0.845，R2為0.714，相關(guān)性較好，其95%置信區(qū)間為（0.434,0.965）。說(shuō)明當(dāng)灌注指數(shù)PI＞0.434時(shí)，該ROI的皮瓣基本能夠存活。文獻(xiàn)報(bào)道皮瓣熒光與周圍正常組織熒光的相對(duì)值≥45%的皮瓣區(qū)域存活的可能性更大[15]；另有作者將這一標(biāo)準(zhǔn)界定為30%[9]。盡管作為對(duì)比的參照不同，但標(biāo)準(zhǔn)較為接近。

考慮到皮膚軟組織擴(kuò)張后，皮膚表皮層增厚，真皮層變薄，脂肪層厚度變薄，纖維包膜層較正常皮膚具有更豐富的血管網(wǎng)等皮膚形態(tài)學(xué)變化，其結(jié)構(gòu)較人體正常皮膚更符合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶攸c(diǎn)。因此我們認(rèn)為從筋膜面進(jìn)行ICG熒光成像這一新的方法，也同樣適用于擴(kuò)張皮瓣。PDE系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)張皮瓣的設(shè)計(jì)、切取及預(yù)后判斷可能具有重要的輔助作用。

綜上，通過(guò)PDE影像可評(píng)估筋膜皮瓣組織灌注量，預(yù)測(cè)皮瓣存活情況，準(zhǔn)確性較好，同時(shí)彌補(bǔ)了PDE系統(tǒng)不能定量測(cè)量的缺陷，為PDE的臨床應(yīng)用提供了可靠的實(shí)驗(yàn)參考。

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The Application of PDE System in Predicting the Survival of Flap

XU Xiao-qing,SU Ying-jun,GUO Shu-zhong
(Department of Plastic Surgery,Xijing Hospital,the Fourth Military Medicine University,Xi'an 710032,Shaanxi,China)

Objective To investigate the feasibility, accuracy and clinical value of indocyanine green (ICG) near infrared fluorescence imaging in predicting the survival of flaps with PDE system. Methods Twenty-five SD rats were used. The pedicled fascia f l ap was implanted with 2cm×6cm in the back of the rat. The intraoperative ICG angiography was performed by PDE system, and the images of the epidermis and fascia were compared. The f l ap was divided into 10 regions of interest (ROI). The perfusion index is the ratio of the optical density of an ROI to the mean value of the optical density of the three ROIs of the proximal f l ap. We analyzed the relationship between perfusion index and f l ap survival of an ROI. Results The survival ratio of the f l ap was (0.705±0.053) based on the ICG image of the fascia side. The sensitivity was 90.7% and the specif i city was 100%. The survival ratio of the f l ap was (0.611±0.072) according to the ICG image of the epidermis side. The sensitivity was 78.6% and the specif i city was 100%. The survival ratio of the f l ap was (0.777±0.062) in actually. The survival ratio and the perfusion index of an ROI were signif i cantly correlated (P<0.01). R was 0.845, with a 95% conf i dence interval of 0.434-0.965. Conclusion PDE system could predict the survival of f l ap intraoperative, the sensitivity was 90.7%, and the specif i city was 100%. PDE imaging from the fascia side was more accurate and more sensitive than the epidermis side. The regions of the f l ap which PI>0.434 was able to survive.

PDE;ICG;f l ap survival;fascia side;epidermis side;perfusion index

R622

A

1008-6455（2017）05-0027-04

2017-01-18

2017-04-26

編輯/張惠娟

郭樹(shù)忠，第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院整形外科教授、主任醫(yī)師；研究方向：復(fù)合組織移植，器官再造；E-mail:shuzhong@fmmu.edu.cn

徐曉慶，第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院整形外科博士研究生；研究方向：皮瓣微循環(huán)；E-mail:xuxiaoqing2017@163.com