腓骨肌皮瓣穿支血管定位導板的臨床應用

許立明， 張一博， 乃吉拜·莫敏， 李嬌陽， 凌彬

新疆醫科大學第一附屬醫院（附屬口腔醫院）口腔頜面腫瘤外科，新疆維吾爾自治區口腔醫學研究所，新疆維吾爾自治區 烏魯木齊（830054）

腫瘤、創傷、感染及骨髓炎等疾病常導致不同程度的口腔頜面部缺損，對患者頜面部外形、功能造成嚴重影響。由穿支血管供血的穿支皮瓣是臨床修復不同創面缺損的主要來源，目前廣泛應用于口腔頜面外科、顯微修復外科、創傷外科、燒傷整形科等領域［1-2］。自1989 年Hidalgo 等［3］首次對腓骨肌皮瓣重建下頜骨的缺損進行報道，如今腓骨肌皮瓣憑借諸多優點被廣泛應用于頜面部缺損的修復；腓骨肌皮瓣具有較長的血管蒂且位置固定，管徑與頜面部受區血管接近，穿支血管4～6支，平均口徑1.0 mm，穿支皮瓣設計靈活，皮島設計范圍大，骨量多，可塑性好［4］。作為口腔頜面部硬組織合并軟組織缺損最常用修復方法［5-6］，在臨床應用中，腓骨肌皮瓣修復口腔頜面軟組織缺損的重要的一步就是腓動脈穿支血管的確認和精確定位，以便術中更好解剖和設計皮島修復軟組織缺損［7］。在手術操作過程中，會出現穿支血管過細或發生變異等情況，例如肌皮穿支或肌間隔穿支缺如，影響供區皮瓣的制備，降低了皮瓣成活率［8］。以往僅憑外科醫師經驗和解剖學知識來尋找皮瓣穿支，常造成穿支血管定位不準確，從而導致穿支血管損傷［9］。目前，計算機輔助外科設計及3D 打印制造技術已廣泛應用于口腔頜面外科領域［10-11］。

本研究擬使用CT 血管造影（CT angiography，CTA）輔助的3D 打印模型，制作出腓骨肌皮瓣穿支血管固定式定位導板，用于口腔頜面部缺損的重建，為個性化、精確化的腓骨肌皮瓣修復提供臨床依據。

1 資料和方法

1.1 研究對象

選取2019 年5 月至2022 年10 月因頜骨缺損需要行腓骨肌穿支皮瓣游離移植修復的14 例患者，采用隨機化數字表法隨機平均分為兩組，每組7 例，試驗組采用固定式定位導板定位穿支血管，對照組采用手持多普勒定位穿支血管。

納入標準：①年齡18～70 歲；②患者理解導板應用設計、手術風險并簽署知情同意書；③無肺、肝、骨、腦等遠處轉移。排除標準：①碘過敏試驗陽性及腎功能不全者，無法完成CTA 檢查；②全身系統性疾患，無法耐受手術者；③安裝心臟支架者；④有精神性疾病者；⑤不能進行全麻手術者。

本研究已獲得新疆醫科大學第一附屬醫院倫理學委員會批準（批號：K202107-08），所有患者均已知情同意并簽署知情同意書。

1.2 術前準備

CTA 成像數據的處理：64 排螺旋CT 掃描體位與參數：仰臥位，身體正中矢狀面與正中定位線重合，水平線位于下肢水平中線。掃描范圍：髂前上棘至足底；具體參數：螺旋掃描，管電壓100 kVp，螺距0.984∶1，轉速0.8～0.9 s/圈，掃描視野（SFOV）選擇大視野（Large Body），有效管電流250～300 mA，噪聲指數7 ～ 8，采集層厚5 mm，重建層厚0.600 ～0.625 mm，層間距0.5 mm，探測器組合（64 mm ×0.625 mm），迭代重建選擇ASiR 50% ～ 60%。監測層面，腎動脈水平處；觸發閾值：200 HU，達到觸發閾值后延遲10 s 掃描。對比劑注射方案：選用對比劑團注追蹤技術：碘濃度350～400 mg/mL 作為對比劑，注射流率4.5 ～ 5 mL/s，采用18 ～ 20 G 針頭；選擇雙筒高壓注射器，配合使用生理鹽水。對比劑用量：85 ～ 95 mL，注射方式以4.5～5.0 mL/s 流率注射對比劑，最后以相同流率注射40 mL 生理鹽水。選擇右手臂肘前或肘正中靜脈注射。采用連續掃描，上達腹主動脈下段，下至雙側脛前后動脈、腓動脈，重點觀察雙側膝關節至踝關節平面。提取CTA 原始軸位圖像進行測量分析，尤其是穿支血管的起始位置、穿支血管直徑、血管走行及穿出深筋膜的層面，重點觀察肌間隔穿支（圖1）。以DICOM 格式將CTA 原始數據導入Mimics 19.0 軟件工作站，并創建Mimics 項目文件。通過自動生成的冠狀位、水平位和矢狀位，獲取目標區域并查看相應的層數，重建前需要人工提取擬取下肢區域目標文件，去除多余部分，再對骨骼進行閾值分割，然后利用軟件中的區劃和編輯等功能對下肢供區主要穿支血管、骨骼、皮膚等進行三維可視化分割重建。對腓動脈及各分支、穿支及肌肉和皮膚進行重點重建。尋找到腓動脈的穿支血管后，利用軟件測量工具，對腓動脈的起始位置、血管可切取長度及起始血管管徑進行測量，逆向追蹤血管來源并標記其穿支穿出肌筋膜的體表位置［12］。

Figure 1 The position of fibular osteocutaneous flap perforator vessel in CT angiography image圖1 CT 血管造影影像中腓骨肌皮瓣穿支血管的位置

定位導板的數字化設計和3D 打印制作：依據頜面部受區皮膚缺損形狀及大小選擇合適穿支血管的肢體作為皮瓣供區，術前在軟件中動態模擬皮瓣切取過程。在供區以數字化測量的穿支血管為中心設計穿支皮瓣的大小，在預制備的皮瓣表面設計穿支血管定位導板，將導板的兩端設計為固定端，上方一端固定于膝關節，下方一端固定于踝關節，計算得出導板對體表固定位置相對貼服的形態，以及擬切取皮瓣的精準位置和形狀，保證導板不會隨著患者體位變化時軟組織移位而產生位移。將數據文件導入3D matrix，設計出導板后，保存STL 文件，使用光固化樹脂利用3D 打印機完成導板打?。?3］。

對照組采用常規超聲標記體表供血血管位置的方法：以腓骨小頭到外踝連線為軸心線，中點為皮支關鍵點，皮島以小腿外側肌間隔為縱軸，上達小腿上2/3，下達小腿下1/3，根據患者實際情況進行設計。并使用超聲標記穿支血管體表投影位置［14］。

1.3 手術過程

手術常規經鼻—氣管插管全身麻醉，分兩組進行，腓骨肌皮瓣獲取的操作如下（以試驗組為例）。手術描繪的導板使用3D 打印制作，沿導板標記皮島（根據實際缺損的軟組織量設計腓骨肌皮瓣皮島大?。┘按┲а芪恢?。根據實際缺損的骨量設計骨長度?；颊呷⊙雠P位、臀部稍墊高使下肢輕度內旋，大腿常規安放電子止血帶，將止血帶壓力調定90 min，60 kPa。沿皮島前緣標記線切開后直達腓骨長、短肌表面，再向后方在腓骨長、短肌表面，沿筋膜下平面掀起皮瓣直到外側肌間隔，此時根據標記位置范圍可見從外側肌間隔穿向皮膚的穿支血管，給予保存。然后切開皮瓣后緣皮膚，分離解剖組織，暴露腓骨，向前繼續解剖顯露腓動靜脈血管神經束。根據需要先切斷腓骨兩端，根據標記位置定位穿支血管并予以保存，繼續向上分離腓動靜脈血管蒂到其在脛后血管的發出處斷蒂，顯微血管外科修復頜面部缺損［15］。定位導板數字化設計、術前試戴及術中驗證導板定位效果情況見圖2。

Figure 2 Digital design of positioning guide plate,preoperative trial wearing,and intraoperative verification of the positioning effect of the guide plate圖2 定位導板數字化設計、術前試戴及術中驗證導板定位效果

1.4 臨床療效和安全性評價

分別記錄腓骨肌皮瓣的制備時間（min）、術中平均出血量（mL）及穿支血管位置偏差（cm）。記錄術后并發癥：皮瓣血流灌注情況及有無血管危象，記錄住院時間。皮瓣血流灌注情況在術后12～72 h，使用多普勒超聲進行吻合區域血管灌注情況評估。術后每12 h 觀察皮瓣顏色、溫度，評估皮瓣是否出現危象。

術后6 個月后通過隨訪，采用視覺模擬評分法（visual analog scale，VAS）評估患者對供區的滿意外形度。以0 ～ 10 分作為評價結果的標準。治療反應分為3 級：Ⅰ級，不滿意（0 ～ 3 分）；Ⅱ類，基本滿意（4～7 分）；Ⅲ，非常滿意（8～10 分），Ⅱ類和Ⅲ類被認為是有效病例；并對所有患者根據下肢功能量表（lower extremity functional scale，LEFS）進行評估［16］。

1.5 統計學分析

SPSS25.0 統計學軟件進行統計分析。數據服從正態分布且具有方差齊性，計量資料用均數±標準差表示，使用獨立樣本t檢驗進行統計學分析；計數資料用頻數（%）表示，組間比較采用χ2檢驗或Fisher 確切概率法，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 一般資料

導板組男性3 例，女性4 例，平均年齡（44.86 ±11.87）歲；對照組男性3 例，女性4 例，平均年齡（45.00 ± 11.56）歲。兩組患者性別、年齡、疾病類型、病變部位、截骨類型均無顯著差異（P＞0.05，表1）。

表1 兩組患者基線資料比較Table1 Comparison of baseline data between two groups

供區皮瓣穿支血管依據CTA 及超聲所顯示部位進行體表投影；皮瓣大小以穿支血管為中心，依據病損大小設計，最大約7 cm×6 cm。

2.2 臨床療效和安全性評價

導板組取皮瓣時間（P= 0.048）、術中出血量（P= 0.005）、穿支血管位置偏差（P= 0.005）、住院時間（P= 0.050）均小于對照組，兩組比較差異具有統計學意義。導板組沒有出現術后并發癥，對照組1 例出現出血、2 例出現皮瓣壞死，差異無統計學意義（P= 0.060）；導板組供區外形滿意度（8.56 ± 0.92）分明顯著高于對照組（7.41 ± 1.03）分（P=0.048），LEFS評分兩組無顯著差異（P=0.674），見表2。

表2 兩組臨床療效和安全性評價比較Table 2 Comparison of observational indexes between two groups ±s

表2 兩組臨床療效和安全性評價比較Table 2 Comparison of observational indexes between two groups ±s

Guide plate group: 3D printed to locate the guide plate to mark the body surface projection position of the perforating branch; control group: the body surface position of perforating branch marked by conventional handheld Doppler.LEFS:lower extremity functional scale;VAS:visual analog scale

Parameters Flap operation time/min Average volume of blood loss/mL Hospital stays/d Deviation of perforator vessel location/cm Adverse symptom of flap Aesthetic satisfaction of donor site(VAS score)LEFS score Guide plate group(n=7)39.84±8.10 66.07±2.68 23.57±5.09 0.5±0.11 0(0%)8.56±0.92 65.32±5.11 Control group(n=7)49.55±8.40 78.57±9.21 36.86±15.28 0.92±0.31 3(42.86%)7.41±1.03 63.82±7.64 t/χ2 2.202 3.448 2.183 3.378 1.697 2.203 0.432 P 0.048 0.005 0.050 0.005 0.192 0.048 0.674

3 討 論

口腔頜面部良惡性腫瘤、頜骨軟硬組織缺損的修復重建一直是臨床研究的熱點。腓骨肌皮瓣不僅可以修復頜骨缺損，因其攜帶的皮島可以覆蓋口腔軟組織缺損，已被證實為頜面部軟硬組織缺損的理想選擇［17］。在臨床應用中，醫生需在術前明確皮瓣的穿支血管走形并精確定位皮瓣的皮膚穿支位置，以保證皮島充分的血液灌注［18］。由于腓動脈穿支血管解剖位置不恒定且存在變異、缺如等情況，術前無精確的定位存在較高不良預后的風險，血供受損或無血供將直接影響皮瓣的成活及修復的質量，腓骨肌皮瓣穿支血管術前的精確定位顯得重要。為解決此類問題，多種方法被研究應用于術前定位：手持多普勒操作攜帶方便、簡便、經濟，但其定位的準確性差，易受到探頭與皮膚接觸壓力大小和深層血流信號的影響［19］；彩色多普勒可提供血管口徑大小、走行及血管周圍的解剖學結構，但其操作依賴醫師經驗并易受血流動力學的影響［20-24］。紅外熱成像（infrared thermography，IRT）技術利用穿支血管穿過深筋膜后逐漸淺出進入皮下，導致該處血循環加快，溫度升高形成熱像圖上的“熱點”定位，不僅具有與超聲相似的優點，且其靈敏度更高；但其易受體外環境的影響亦不能提供穿支血管管徑的大小及流速，并對于深部血管定位效果不佳［25］。CTA 具有微創性和一定的放射性，其血管圖像的分辨率高，能夠清晰顯示皮瓣穿支血管的三維解剖，但其無法準確將穿支血管客觀地反映到皮膚上［26-28］。針對CTA優缺點，本研究將CTA 數據與Mimics 軟件結合，將讀取的二維數據轉化為三維立體結構，在電腦上即可模擬手術的關鍵步驟，設計目標導板并聯合3D 打印實現穿支血管精準定位。本研究中，術前通過Mimics 軟件對患者雙下肢CTA 進行數據采集，通過數字化重建與虛擬模擬技術，清晰顯示腓骨肌穿支皮瓣的三維血管解剖，相對精確地定位腓動脈穿支并在計算機上模擬血管的皮膚穿支位置，選擇最佳的穿支血管，更為精準地設計個性化穿支皮瓣大小和形態［29-34］；并利用患者術前相關影像資料同期設計腓骨截骨及塑性導板，避免增加患者經濟負擔，使臨床效益與經濟效益成正比。穿支皮瓣血管的定位由于患者體位的改變而改變，軟組織位移后無法獲得準確的穿支血管的體表投影; 固定式定位導板采用膝關節和踝關節兩端固定式定位，更加穩固，克服了既往研究中環形導板易隨體位變化而發生位移且摘戴困難的缺點，方便醫護人員摘戴［35］。準確記錄兩組皮瓣制取時間、術中出血量、住院時間、定位穿支血管的差異、術后并發癥出現情況、術后供區外形滿意度和下肢功能評定量表（LEFS）。對比發現3D 打印固定式導板縮短手術時間及患者住院時間，有益于患者術后恢復；患者術中出血較少并對供區滿意度較高，表明患者術中損傷較傳統超聲組輕；對于穿支血管定位效果，導板組術中定位的精確度更高，也不會增加患者較多額外的經濟負擔。LEFS 評分差異無統計學意義，表明兩種方法對下肢功能影響一致。

綜上，將數字化設計和3D 打印技術應用在腓骨肌皮瓣穿支血管定位，并設計出固定式定位導板，能夠提高穿支血管術前定位的精確度，降低手術風險，縮短手術時間，獲得較高的臨床效益與經濟效益，具有臨床推廣價值，可為口腔頜面外科、顯微修復外科、整形外科等相關專業穿支血管定位提供解決思路。

【Author contributions】Xu LM processed the research, collected,processed and analyzed the data, conceptualized and wrote the article.Zhang YB processed the research, collected, processed and analyzed the data and revised the article.Naijibai·MM processed the research and revised the article.Li JY analyzed the data and revised the article.Ling B designed the study, conceptualized and reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.