紅外熱成像技術(shù)在皮瓣移植圍術(shù)期檢測(cè)中的應(yīng)用

熊哲禎 許律廷 劉凱

皮瓣移植術(shù)前檢測(cè)血管的方法有多種，包括彩色多普勒超聲、計(jì)算機(jī)斷層掃描血管造影（CTA）、磁共振血管造影 （MRA）、數(shù)字減影血管造影技術(shù)（DSA）等，但以上方法簡(jiǎn)便性仍顯不足。彩色多普勒超聲靈敏度有限，且圖像是由皮膚至深層縱切面的，顯示不直觀，操作及讀圖尋找血管位置相對(duì)技術(shù)要求更高。CTA、MRA及DSA需要向血管內(nèi)注射造影劑，可能造成相關(guān)并發(fā)癥，且耗時(shí)較長(zhǎng)，價(jià)格較高。此外，對(duì)術(shù)后皮瓣活性的監(jiān)測(cè)缺乏行之有效的輔助手段，只能通過(guò)觀察皮瓣大體顏色判斷。動(dòng)態(tài)紅外線熱成像技術(shù)（DIRT）是一種簡(jiǎn)便易行的體表溫度檢測(cè)手段，已逐漸得到關(guān)注與應(yīng)用。

根據(jù)自然界中任何溫度高于絕對(duì)零度（-273℃）的物體都向外散發(fā)熱輻射的原理，紅外熱成像裝置通過(guò)接收輻射的紅外線，并按其能量高低轉(zhuǎn)換為展示溫度分布的熱像圖，直觀呈現(xiàn)出人體表面溫度。血管密集、血流豐富處體表溫度較高，炎癥、壞死、腫瘤增殖等病理過(guò)程均會(huì)引起微循環(huán)變化而導(dǎo)致體表溫度改變，DIRT作為一種非侵襲性的測(cè)量體表溫度的醫(yī)學(xué)手段，在整復(fù)外科中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[1]，包括穿支皮瓣血管情況檢測(cè)、燒傷深度判斷、腕管綜合征輔助診斷等[2]，在國(guó)外較多應(yīng)用于腹壁下動(dòng)脈穿支皮瓣（DIEP）的穿支血管位置檢測(cè)[3]。本研究旨在探索小型紅外熱像設(shè)備在皮瓣移植圍術(shù)期的各種用途，具體報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

FLIR ONE pro是一款便攜式紅外熱像裝置，尺寸為 68 mm×34 mm×14 mm（圖 1），重量?jī)H為 36.5 g。

圖1 便攜式紅外熱像儀FLIR ONE proFig.1 Portable thermal imager FLIR ONE pro

該裝置有光學(xué)攝像頭及紅外攝像頭各1個(gè)，通過(guò)連接手機(jī)USB接口，并使用配套手機(jī)軟件FLIR進(jìn)行拍攝，拍攝模式包括可見(jiàn)光相機(jī)、普通熱像圖及具有動(dòng)態(tài)增強(qiáng)功能（MSX）的熱像圖，可拍攝靜態(tài)圖像、視頻，并可以進(jìn)行延時(shí)拍攝。其可見(jiàn)光分辨率可達(dá)1 440×1 080 dpi，熱分辨率為 160×120 dpi，測(cè)溫范圍為-20℃～400℃，溫度分辨率為0.1℃，支持在屏幕上同時(shí)顯示最多3個(gè)點(diǎn)測(cè)溫及6個(gè)區(qū)域測(cè)溫。有研究將其應(yīng)用于燒傷后創(chuàng)面溫度測(cè)定，通過(guò)計(jì)算溫度變化進(jìn)行愈合時(shí)間評(píng)估[4]，其熱分辨率較高，可滿足人體精確測(cè)溫要求。

1.2 方法

選取16例皮瓣移植患者，分別于術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后即刻、術(shù)后1 d、術(shù)后2 d和術(shù)后3 d，使用紅外熱像儀FLIR ONE pro拍攝皮瓣及周圍區(qū)域熱像圖，熱像圖中人體根據(jù)其表面溫度的高低不同而呈現(xiàn)漸變式的顏色。拍攝前使用冷水紗布冷敷拍攝區(qū)域1 min以降溫，之后血供良好區(qū)域迅速回溫，而其余部分則回溫較慢，可使得圖像呈現(xiàn)出更高的對(duì)比度。拍攝時(shí)注意對(duì)焦以保證圖像呈現(xiàn)出最清晰的顏色分布，拍攝的熱像圖通過(guò)電腦軟件FLIR Tools進(jìn)行溫度測(cè)量與圖像分析。術(shù)前用彩色多普勒超聲定位穿支血管位置并標(biāo)注，與紅外熱像圖中的血管定位進(jìn)行比較。

2 結(jié)果

2.1 用于定位穿支血管位置

術(shù)前的紅外熱像圖可準(zhǔn)確定位血管位置，血管走行區(qū)域皮溫高于周圍，在熱像圖上顏色較淺，亮度較高，呈明顯的“亮點(diǎn)”或“亮線”[5-6]。對(duì)于走行近似垂直于皮膚表面的穿支血管，如腹壁下動(dòng)脈穿支血管，在臍周呈現(xiàn)出數(shù)目較多的“亮點(diǎn)”（圖2），而走行平行于皮膚表面的穿支血管，則在熱像圖上呈現(xiàn)長(zhǎng)條狀的“亮線”。對(duì)16例皮瓣移植患者血管走行區(qū)域及周圍皮膚溫度測(cè)定，顯示血管走行處溫度普遍比周圍皮溫高1℃以上。使用彩色多普勒超聲對(duì)16例患者進(jìn)行術(shù)前血管超聲并標(biāo)注血管位置，其結(jié)果與紅外熱像圖基本一致。1例頭頂部擴(kuò)張皮瓣修復(fù)面部瘢痕的患者，用兩種方法測(cè)得的血管蒂部位置相差小于2 mm（圖3）。此外，在彩色多普勒超聲中顯示為管徑較粗、血流速度較快的血管，因其供養(yǎng)皮膚區(qū)域較大，在熱像圖中呈現(xiàn)更大的“亮點(diǎn)”或更粗的“亮線”。

圖2 紅外熱像圖中的臍周穿支血管Fig.2 Paraumbilical perforators in thermal image

圖3 紅外熱像圖中的皮瓣血管位置（左）與彩色多普勒超聲測(cè)得的血管位置（右）Fig.3 Vascular position of the flap detected by infrared thermography(left)and color Doppler ultrasound(right)

2.2 用于監(jiān)測(cè)皮瓣血運(yùn)

術(shù)中切取皮瓣之后，即刻拍攝紅外熱像圖，對(duì)于血運(yùn)良好的皮瓣，可觀察到蒂部明顯的血管“亮線”，皮瓣遠(yuǎn)端溫度與皮瓣整體溫度接近（圖4）。

圖4 帶蒂皮瓣移植術(shù)中切取皮瓣后紅外熱像圖Fig.4 Intraoperative thermal image of pedicle flap transplantation after the flap was incised

術(shù)后通過(guò)拍攝紅外熱像圖，比較皮瓣與周圍正常皮膚溫度和皮瓣溫度變化，有助于發(fā)現(xiàn)早期皮瓣血運(yùn)障礙。血運(yùn)良好的皮瓣整體溫度均勻，且與周圍正常皮膚溫度差較小，通常在2℃之內(nèi)（圖5）。發(fā)生血運(yùn)障礙的皮瓣遠(yuǎn)端區(qū)域則在熱像圖上呈現(xiàn)出較明顯的暗區(qū)，與皮瓣近端血運(yùn)正常區(qū)域溫差可達(dá)2℃以上，與周圍正常皮膚溫差更可達(dá)4℃以上。

圖5 游離皮瓣移植術(shù)后2 d紅外熱像圖（左）及大體觀（右）Fig.5 Thermal image(left)and general view(right)of free flap,2 days after transplantation

3 討論

通過(guò)上述臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，DIRT在皮瓣移植圍術(shù)期各階段均有積極的輔助作用，是一種有效且操作簡(jiǎn)單的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法。

Muntean等[7]通過(guò)對(duì)豬腹部血管穿支進(jìn)行DIRT檢測(cè)，并以彩色超聲多普勒超聲以及大體解剖進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)DIRT對(duì)于血管定位準(zhǔn)確。Whitaker等[8]和de Weerd等[9]分別在乳房重建術(shù)前使用DIRT及CTA檢測(cè)腹壁下動(dòng)脈穿支皮瓣（DIEP）的穿支血管，證實(shí)了DIRT結(jié)果的準(zhǔn)確性。在隨意皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)中，明確穿支血管位置是皮瓣設(shè)計(jì)的重要前提，通過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)保留血管蒂，轉(zhuǎn)移后為皮瓣提供充足血運(yùn)，提高皮瓣的存活率。應(yīng)用熱像儀拍攝皮瓣區(qū)域可發(fā)現(xiàn)由深處穿出并水平走行至皮瓣遠(yuǎn)端的穿支血管。與彩色多普勒超聲相比，DIRT具有同樣的準(zhǔn)確度，且更為直觀地呈現(xiàn)出血管走行，操作簡(jiǎn)單省時(shí)，且無(wú)需接觸皮膚，在術(shù)中也可便捷地隨時(shí)觀察血管情況，保證皮瓣切取的準(zhǔn)確性。

在帶知名血管蒂的皮瓣轉(zhuǎn)移中，蒂部血管位置較為恒定，其血管直徑、長(zhǎng)度及血流速度是決定皮瓣血供情況與皮瓣存活的關(guān)鍵。全鼻缺損患者常伴隨有眉間及額部外傷史，可能伴有滑車上動(dòng)脈損傷。我們對(duì)收治的2例額部皮瓣全鼻再造患者，術(shù)前拍攝額部熱像圖，觀察并比較雙側(cè)滑車上血管顯影長(zhǎng)度及亮度，發(fā)現(xiàn)2例患者的雙側(cè)滑車上血管均保持完整，但其中一側(cè)在熱像圖上呈現(xiàn)更為清晰的“亮線”，經(jīng)彩色多普勒超聲驗(yàn)證其管徑較粗，更適合作為額部皮瓣血管蒂。DIRT用于具有多根軸型血管供血的皮瓣蒂部血管選擇，雖無(wú)法直接測(cè)定血管參數(shù)，但仍因其直觀性，而具有一定的輔助作用。

皮瓣術(shù)中常用的監(jiān)測(cè)皮瓣血運(yùn)的方法有彩色多普勒超聲、吲哚菁綠血管造影（ICG）等[10]。彩色多普勒超聲多用于探測(cè)蒂部血管，對(duì)于皮瓣遠(yuǎn)端微循環(huán)情況則難以測(cè)定；ICG需血管內(nèi)注射吲哚菁綠造影劑，操作繁瑣耗時(shí)，且造影設(shè)備體積龐大，無(wú)法攜帶，使用不便。術(shù)中使用紅外熱像儀可在不接觸術(shù)區(qū)的情況下，隨時(shí)監(jiān)測(cè)皮瓣血供，在熱像圖中可整體觀察皮瓣血運(yùn)情況[11]。通過(guò)皮瓣蒂部在圖像上的溫度，可判斷蒂部血管是否通暢，若蒂部受壓扭轉(zhuǎn)則在熱像圖上溫度降低，顏色變深，無(wú)法看到明顯血管亮區(qū)；通過(guò)比較皮瓣遠(yuǎn)端與近端溫度，可預(yù)估皮瓣遠(yuǎn)端術(shù)后是否會(huì)出現(xiàn)血運(yùn)障礙。

皮瓣血運(yùn)障礙是皮瓣術(shù)后發(fā)生率較高的并發(fā)癥，可導(dǎo)致皮瓣壞死。通常僅憑肉眼觀察，在皮瓣顏色轉(zhuǎn)為蒼白或紫黑時(shí)可判斷皮瓣存在血運(yùn)障礙，但術(shù)后數(shù)小時(shí)內(nèi)早期血運(yùn)障礙發(fā)生時(shí)，大體觀下皮瓣顏色變化不明顯，不易發(fā)現(xiàn)。使用單點(diǎn)測(cè)溫儀測(cè)定游離皮瓣中央及邊緣數(shù)個(gè)定點(diǎn)的術(shù)后溫度變化[12]，并與周圍皮膚溫度進(jìn)行比較，可判斷皮瓣血運(yùn)情況，但該方法難以觀察皮瓣整體血運(yùn)情況。使用DIRT可對(duì)皮瓣活性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)皮瓣出現(xiàn)血運(yùn)障礙的早期，即可觀察到皮瓣整體溫度呈持續(xù)性下降[13]。在紅外熱像圖中，正常情況下皮瓣切取6 h后近端皮溫即開(kāi)始上升，若之后皮瓣溫度不升或仍持續(xù)下降，則皮瓣壞死可能性大[14]。在存活良好的DIEP皮瓣和腹壁淺動(dòng)脈（SIEA）皮瓣中，可觀察到術(shù)后一周中隨時(shí)間推移新“亮點(diǎn)”在皮瓣上逐漸出現(xiàn)[15]，反映了皮瓣移植術(shù)后血管重建過(guò)程。相比其他測(cè)溫手段，紅外熱成像技術(shù)可整體呈現(xiàn)區(qū)域內(nèi)皮膚溫度，更能直觀反映局部微循環(huán)情況，通過(guò)皮瓣移植術(shù)后溫度變化趨勢(shì)，早期發(fā)現(xiàn)皮瓣血運(yùn)障礙，從而可及時(shí)采取干預(yù)措施，減少皮瓣壞死率。

盡管當(dāng)前的紅外熱像技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但還存在不足之處：①由于深部血管對(duì)表皮溫度影響不明顯，故紅外熱像技術(shù)只適用于觀察較表淺的血管，對(duì)于深部血管仍需借助彩色多普勒超聲或CTA進(jìn)行測(cè)定；②無(wú)法測(cè)定血流速度、血管直徑及判斷動(dòng)靜脈類型；③體表溫度受室溫影響較大，亦受到自身代謝影響，若測(cè)量環(huán)境不同，多次測(cè)量結(jié)果之間的比較可能并不準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

DIRT是一種無(wú)創(chuàng)的輔助檢測(cè)手段，操作簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)。皮瓣移植術(shù)前可通過(guò)DIRT準(zhǔn)確、直觀地定位血管，從而進(jìn)行皮瓣血管蒂選擇，輔助皮瓣設(shè)計(jì)。術(shù)中和術(shù)后應(yīng)用DIRT，可較為靈敏地反映皮瓣溫度變化，有助于連續(xù)監(jiān)測(cè)皮瓣血運(yùn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期血運(yùn)障礙。在皮瓣移植圍術(shù)期，DIRT可部分替代其他檢查方法，簡(jiǎn)化術(shù)前檢查步驟，縮短手術(shù)時(shí)間，提高術(shù)后監(jiān)測(cè)效率，在整復(fù)外科中具有廣闊的應(yīng)用前景。