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改良的4-DCTA技术对活体下肢穿支血管形态及供血范围的研究

作　者: 聂晶莹
导　师: 路来金
学　校: 吉林大学
专　业: 外科学
关键词: 股动脉插管穿支动脉三维和四维CTA 血流模式穿支供血范围兔
分类号: R622.1
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

一个世纪来,皮瓣移植一直是软组织修复的最佳选择,尤其穿支皮瓣不但具有肌皮瓣血液供应丰富的特点,同时又能减少供区畸形和功能的丧失、受区修复后外形美观等诸多优点,使穿支皮瓣近年来在整形外科和显微外科领域的应用越来越广泛。然而,由于对患者供受区血管状态的认识不足及不恰当的术前设计,随着临床应用的逐渐增多,医生们则经常会遇到皮瓣部分或全部坏死的情况。所以,如何能对病人供受区血管状态有一充分认识及对穿支皮瓣进行准确的术前设计,进而提高移植皮瓣的成活率,则是整形外科及显微外科医生一直面临的具有挑战性的课题。血管形态学是整形再造外科及显微外科手术的基础。早在1889年,Calmanchot首次通过大体解剖观察,系统地描述了供应全身皮肤的源血管及其供血范围。1936年,Michel Salmon采用氧化铅-明胶灌注显影技术更细致、清楚地对皮肤血管结构进行了研究。在1986年,Taylor将Salmon的灌注技术改进后很快被推广使用,他提出了源动脉血管体区的概念,将其命名为“血管体区”(angiosome)。此项技术被整形外科界誉为灌注技术的“金标准”。此项研究在二维层面上对穿支血管形态学的研究、设计应用做出了无可估量的贡献。随着科学技术的飞速发展,多学科交叉、跨学科融合是各类学科发展的必然和趋势。靠传统的依赖尸体的解剖学研究方法已不能客观、真实、准确地反映出个性化穿支皮瓣的特点,不能满足现代临床发展的需要。随着高速螺旋CT、MRI以及DSA数据采集技术的不断进步与完善,以及各种相应配套的各个高速高性能专用影像设备工作站软件的开发及运用,三维重建穿支皮瓣血管可视化研究已逐步开展,开拓了血管形态学研究的新领域,从多平面,多角度,可视化,动态地显示了穿支皮瓣的三维解剖结构。在穿支皮瓣的血管形态学研究方面,由于起步较晚,经验还不足,能否应用多排CT的三维重建技术精确地对穿支皮瓣进行术前量化评估进而指导手术路径,指导皮瓣切取范围,设计最佳手术方案成为一项新课题。虽然国外学者开展了应用三维CTA技术对穿支皮瓣血管形态学进行了术前定位研究,并证实三维CTA技术针对确定某一特定穿支血管的位置是一项高分辨率、高敏感性、高特异性的新技术,适合应用于对穿支皮瓣的术前定位,但此项技术是近几年刚刚开展的技术,还在不断的完善之中。在现有的有关穿支皮瓣解剖学研究的文献中,对穿支动脉形态学的描述及相关穿支的定位、蒂长、轴向、分布区域以及相邻血管间的吻合情况等均缺乏充足的认识。目前对穿支血管的术前定位也仅限于穿支血管穿出深筋膜的位置,在穿出深筋膜后,穿支血管细小分支的轴向及供血范围均没有报导。对某一穿支血管理想血供范围的研究也仅限于在尸体标本上的研究。由于穿支血管数量多,变异大,不容易定位且穿支的轴向不易确定等复杂多方位的血流模式特征,在尸体标本上进行的三维和四维穿支皮瓣的量化研究与实际应用中的供血范围存在一定误差。随着介入治疗技术的发展,它已从单纯的介入治疗扩展到了能很好的治疗神经系统血管病变,心脏系统疾病及运动系统疾病等方面,并取得了一些成功经验。本课题是基于脑血管疾病诊断为依据,介入治疗学为基础,采用经股动脉注射造影剂的方法,重点定位在活体内,应用三维和四维CTA技术下肢穿支血管进行可视化研究,尤其是细微血管的显像及穿支血管体区范围的研究。此项研究使得术前熟悉特定病人某一穿支的解剖学特征及其所供应的血供范围和血流特征成为可能,为整形外科医生制定最佳手术方案,设计更为完善的手术方法,实现真正意义上的“理想供血范围移植”提供理论依据。目的：1.探讨股动脉插管技术在实验兔穿支皮瓣微血管成像的应用。2.通过股动脉插管的CTA方法,探讨数字化三维重建技术能否清晰、准确、真实的对实验兔下肢穿支血管结构进行定量研究。3.通过四维重建技术对实验兔个性化穿支皮瓣的理想范围进行定量研究。4.探讨通过股动脉插管方法的CTA三维和四维重建技术能否精确的指导术前个性化穿支血管的定位及供血范围的设计方法：24只新西兰大白兔,体重2.5-3.5公斤,雌雄不限,分为解剖实验组(8只)和CTA成像组(16只)。在解剖组中,5只大白兔行大体解剖研究用以明确胭动脉的血管解剖及其分支,尤其是股二头肌肌皮穿支的走行和与周围组织的毗邻关系；3只白兔用于微血管灌注证明穿支血管的股后区供血范围。其余16只CTA组实验兔分成两组进行：第一组采用10只大白兔(5只经动脉给药造影做为实验组,5只10侧下肢经静脉给药造影做为对照组,)用以比较不同给药途径对细小穿支血管的显像程度。实验组先进行股动脉插管,经此导管注射造影剂,调整扫描参数,应用西门子螺旋CT进行扫描,三维重建图像采用最大密度重建和容积重建方法完成。术后连续7天观察恢复情况及有无并发症发生。对照组经耳缘静脉注射造影剂,扫描参数同上,调整不同给药剂量,进行CT扫描。第二组采用6只大白兔用以研究经股动脉直接注射造影剂的CTA方法判定穿支供血范围的准确性。每只白兔都要经过两次操作过程：首先,它们都要经历上述CTA操作过程,但此次需分别应用三维工作站和四维空间工作站进行重建,然后,依据重建图像对股二头肌肌皮穿支血管进行定位并将穿支的理想供血范围(Perforasome)标记到白兔股后区的相应皮肤上；其次,按照略超出标记的皮瓣大小于深筋膜深层切取皮瓣,采用Baso4灌注法对股二头肌肌皮穿支的实际供血面积进行测量,用统计学方法分析两组数据的差异。结果：大体解剖研究证明,股二头肌肌皮穿支血管是胭动脉的终末支,此穿支解剖位置恒定,是唯一一条供应股后皮肤组织的血管,动脉直径0.3mm,静脉直径0.4mm。大体解剖所得的血管解剖结构与CTA所示的图像相符合。所有经动脉给药的CT图像都能清楚地显示自腘动脉发出的股二头肌肌皮穿支血管。经股动脉直接注射造影剂的方法可以进一步提高CTA的空间分辨率,完全可以清晰显示直径在0.3-0.4毫米的微小血管。经静脉注射造影剂的对照组图像,只有6侧下肢显示股二头肌肌皮穿支在肌肉内的走行,其余4侧下肢未显影。经股动脉插管的动物术后恢复良好,没有并发症发生。四维CTA技术清楚准确地显示了穿支血管的位置和皮肤血管的动态充盈过程及解剖供血范围。将在CTA图像上所测得的面积数据与经硫酸钡灌注所测得的面积数据应用统计学分析方法进行比较,两组数据没有统计学意义结论：这种改良的经股动脉直接注射造影剂的方法在动物活体内可以清楚地显示直径小于1.0毫米的微小血管,可清晰显示真皮下血管网。此项四维CT造影方法能在活体内准确地显示靶血管的解剖位置及其相应的供血范围和血流特征。此项在动物体内进行的四维CTA研究将会对临床病人下肢某一穿支的精确术前定位和评估穿支的供血范围,为活体皮瓣的切取面积提供一种准确、清晰、动态的影像方法,为完善穿支皮瓣的设计,提高治疗效果和安全系数提拱了可靠的依据。

全文目录

前言  4-6
中文摘要  6-11
Abstract  11-20
英文缩略词表  20-21
绪论  21-23
第1章综述  23-28
  1.1 穿支皮瓣的发展史  23-24
  1.2 穿支血管形态学研究  24-25
    1.2.1 穿支血管二维层面的研究  24-25
    1.2.2 穿支血管三维层面的解剖学研究  25
  1.3 血管三维CT重建技术在临床中的应用  25-26
    1.3.1 血管三维重建技术的优势  25-26
    1.3.2 管三维重建技术的不足之处  26
  1.4 穿支皮瓣个性化设计的展望  26-28
    1.4.1 改良CTA方法的临床预期  26-27
    1.4.2 穿支皮瓣的发展方向  27-28
第2章新西兰大白兔下肢血管的解剖学研究  28-37
  2.1 材料和方法  29-33
    2.1.1 标本材料  29
    2.1.2 主要实验器材  29-30
    2.1.3 主要试剂及配制  30
    2.1.4 大体解剖研究  30-32
    2.1.5 微血管灌注研究  32-33
  2.2 结果  33-34
    2.2.1 大体解剖研究  33-34
    2.2.2 微血管灌注  34
  2.3 讨论  34-36
  2.4 结论  36-37
第3章股动脉插管技术在大白兔下肢血管CT显影中的应用  37-50
  3.1 材料和方法  37-43
    3.1.1 标本材料  37-38
    3.1.2 主要实验器材  38
    3.1.3 主要试剂及配制  38-39
    3.1.4 实验方法  39-43
  3.2 结果  43-47
    3.2.1 三维CT造影  43-44
    3.2.2 术后观察结果  44-47
  3.3 讨论  47-49
  3.4 结论  49-50
第4章应用四维CT显影方法对兔下肢穿支血管解剖供区的研究  50-64
  4.1 材料和方法  51-57
    4.1.1 标本材料  51
    4.1.2 主要实验器材  51-52
    4.1.3 主要试剂及配制  52
    4.1.4 实验方法  52-57
  4.2 结果  57-61
    4.2.1 穿支定位  57-58
    4.2.2 确定穿支血供范围  58-59
    4.2.3 统计学分析  59-61
  4.3 讨论  61-62
  4.4 结论  62-64
第5章结论  64-65
参考文献  65-74
作者简介及在学期间所取得的科研成果  74-76
致谢  76

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