吲哚菁綠近紅外熒光造影技術在皮瓣外科學應用進展

修復重建手術后皮瓣能否成活，其中最關鍵的決定因素之一是皮瓣的血液灌注[1]。除準確的術前設計及嚴密的術后監測外，術中對皮瓣血液灌注的實時評估、及時干預，可顯著降低術后皮瓣發生缺血、壞死等并發癥發生率。近年來，一個新型的ICG近紅外熒光造影技術由于操作簡單、評估準確等特點，得到了越來越多整形外科醫師的重視及應用。在回顧中篇臨床及基礎的相關文獻[1，3-6，20-36]報道，在修復重建手術中應用ICG近紅外熒光造影技術可準確的評估皮瓣的血流灌注，有助于降低皮瓣缺血、壞死等術后并發癥的發生率。本文就ICG近紅外熒光造影技術在皮瓣外科學的應用及其效果、該技術目前尚存在的問題及其遠期發展進行綜述。

一、皮瓣血液灌注的術中評估技術

隨著皮瓣外科學的日漸成熟和蓬勃發展，外科醫生也在不斷探索如何檢測皮瓣血運，避免出現皮瓣壞死等術后嚴重并發癥。因修復重建術后皮瓣局部缺血或壞死而導致的皮膚缺損，不僅會讓整形外科醫師承受巨大的心理壓力，更會給患者帶去痛苦及更大面積皮膚軟組織缺損。因此在術中準確、及時的辨別出可能存在血液灌注問題的組織，可以指導整形外科醫師進行有效的術中干預，如皮瓣局部修薄、延遲轉移皮瓣等，從而降低術后并發癥的發生率。目前臨床中常采用的術中評估皮瓣血液灌注的方法主要有：激光多普勒成像技術，血管熒光素鈉造影技術及整形外科醫師的臨床經驗評估等。

激光多普勒成像技術在過去曾是評估皮瓣血液供應的金標準。這一成像技術有一個激光發射和掃描探頭，激光探頭發射的激光可被血液中流動的紅細胞吸收，同時紅細胞可反射回的可視紅光，掃描探頭可捕獲這一可視紅光而成像，從而評估該區域內組織的血液灌注[2]。激光多普勒成像技術可用于評估深Ⅱ°燒傷創面必要的清創切除范圍。激光多普勒成像技術操作較耗時，且其對輕微的晃動都非常敏感，在成像過程中，要求患者絕對靜止。另外激光多普勒所發射的激光僅能穿透至0.25mm深度的組織，遠沒有達到真皮下血管網的深度，也就無法評估組織真皮下血管網中的血液灌注情況[3]，這些缺點限制了激光多普勒成像技術在臨床中的應用。

熒光素鈉血管造影技術曾用于術中評估組織血液灌注。熒光素鈉血管造影技術是通過外周靜脈注射熒光素鈉后，在波長485～520nm激光的照射下，熒光素鈉被激發并釋放出波長在520～530 nm左右的熒光，從而示蹤組織血液灌注情況。這一技術缺點較多，包括：半衰期較長，不與血漿蛋白結合，可從血管漏出至組織間隙，且組織清除率可長達12-18小時[4]，因此無法在術中重復進行檢測。而且熒光素鈉在缺血組織中擴散較快，這可能導致高估組織血液供應的假陽性的結果出現[4，5]。另外熒光劑注射中毒反應也是一個需要擔心的問題。

目前在臨床中應用的最多最廣泛的仍是整形外科醫師的臨床經驗判斷[6]。在術中，外科醫師通過評估皮瓣的顏色、指壓后毛細血管充盈所需時間、皮瓣的溫度、及皮瓣遠端末梢是否有新鮮出血，來主觀的評估皮瓣的血液灌注情況。但即使是經驗非常豐富的整形外科醫師，仍無法準確且客觀的評價出術中皮瓣的血液灌注及術后皮瓣的預后。

因此皮瓣外科迫切的需要更安全、操作更簡單、評估更有效的術中實時監測皮瓣血液灌注的方法，ICG近紅外熒光造影技術因具有上述優點，逐漸走進了整形外科醫師的視野中。

二、ICG近紅外熒光造影技術及SPY成像系統

ICG是一種水溶性熒光物質，在1957年由Fox 等人第一次應用于臨床，用來檢測肝臟功能和診斷心臟疾病[7]。至1973年Flower等人[8]通過靜脈注射ICG，進行了視網膜微血管的熒光造影。外周靜脈注射ICG后，它將立刻與血漿中的白蛋白、α1、球蛋白緊密結合，不會漏出至組織間隙，可以穩定的留存在血管內，同時它對血液成分、凝血系統及血管內膜沒有損傷和影響[9]，因此是一種較為理想且安全的造影劑。ICG由肝臟攝取，經膽道系統排泄，無肝腸循環[10]，對腎功能沒有影響和損傷，它在健康成人血漿中的半衰期只有150～180秒，組織清除率也較短，因此可以在同一臺手術中，短時間內重復進行造影檢測[9]。到目前為止，沒有相關文獻報道多次注射ICG后發生嚴重毒性反應，僅有極少的研究[11]報道了ICG注射后發生過敏，且其發生率僅為1/42000，有多篇報道[10，11]均提到對碘過敏的患者禁用ICG。因ICG具有的上述特性，它引起了越來越多的重視及應用，并逐漸發展出以ICG為造影劑的ICG近紅外熒光造影這一項新型的技術。

ICG近紅外熒光造影是指使用ICG作為造影劑，經外周靜脈注射ICG后，在750～810 nm近紅外激光的照射下，ICG被激發并釋放出峰值在840 nm左右的熒光，從而示蹤目標物的一項技術[12]。造影的結果由一個具有紅外濾鏡的數字視頻相機裝置捕捉，形成黑白的動態熒光圖像，并由相關造影設備實時記錄及分析。ICG熒光造影可顯示出距離表皮2cm深度的血管[13，14]，這個的距離基本達到了一些體型較瘦患者的筋膜層水平[13]。據報道[13]，波長在800nm左右的光，體液、血漿的吸收率最低，也幾乎沒有組織散射。也有研究發現[15]，在840nm波段的近紅外熒光遠低于皮膚的損傷閾值，因而對組織沒有任何損傷。因為上述特性及優點，使得這一技術可以較準確地顯示出真皮及皮下脂肪間分布的血管網。

目前在臨床應用最廣泛的ICG近紅外熒光造影設備是SPY 成像系統 （Novadaq Technologies Inc.， Mississauga， Ontario， Canada），該系統具有捕捉圖像、強化顯影、儲存圖像等多個相關配置及功能。SPY系統利用其自帶的激光發射器最大可照亮約18.5×13.5 cm2的區域[1]，并由其配備的數字相機實時捕捉，根據不同的記錄時間，該相機的每秒幀數約在3.75～30之間，記錄時間最短為30秒，最長可達4.5分鐘。記錄圖像將實時顯示在高清顯示屏上，這樣就允許外科醫師在術中根據實時造影結果及時的做出判斷。回顧中有多篇文獻報道了SPY在臨床中的相關應用，如：甲狀腺全切術后評估保留甲狀旁腺血運情況[16]，下肢動脈搭橋術后血流的評估[17]，結直腸術后對吻合腸管血運的評估[18]，黑色素瘤術中淋巴結顯影活檢[19]，評估保留乳頭、乳暈的乳房切除術中評估乳頭、乳暈的血運[20]，也可用于乳腺癌切除術后即刻修復手術中，評估切除乳腺后形成的組織瓣血運情況[21]，及顯微外科手術時評估吻合血管的通暢情況[22]等等，而就修復重建手術應用來說，SPY系統可以用于評估包括帶蒂皮瓣、游離皮瓣等多種類型的皮瓣血運[23，24]，并將其進行量化分析。

三、ICG近紅外熒光造影技術在皮瓣外科的應用

盡管ICG近紅外血管熒光造影技術在臨床各個領域都已應用了幾十年，但相比起來，這一技術應用于各種組織瓣的血液灌注監測的歷史卻較短。在我們回顧的多篇關于ICG近紅外熒光造影技術在修復重建相關領域不同的應用的文獻[1，3-6，20-36]中，均得出的結論，證明近紅外血管造影技術可以明顯提高皮瓣血流灌注評估的準確性和即時性。這一技術可以有效且更加準確的幫助整形外科醫生在術前、術中判斷組織瓣的血液灌注情況，從而有助于降低術后皮瓣壞死、淤血等并發癥的發生率。

3.1 帶蒂皮瓣

對于帶蒂皮瓣來說，不論是隨意型皮瓣，還是軸型皮瓣，或是穿支螺旋槳皮瓣，充足的組織灌注是決定皮瓣能否成活的最關鍵因素[25]。一旦皮瓣出現局部或大面積血流灌注不足，這個皮瓣將面臨著多種術后常見的風險及并發癥，如傷口裂開，表皮糜爛，皮膚壞死，感染，甚至導致更大面積的皮膚及軟組織缺損，造成手術失敗[26]。ICG近紅外血管熒光造影技術在帶蒂皮瓣轉移術中的應用十分重要。在解剖切取皮瓣前，可用該技術確認所選取血管的血液灌注范圍，再次調整優化皮瓣設計；在解剖切取皮瓣后、轉移皮瓣前，可運用該技術評估皮瓣動、靜脈血液灌注情況；在轉移皮瓣后，可以再次使用ICG近紅外血管熒光造影，確認是否有動脈血液流入及靜脈血液留出[27]。通過術中實時動態的監測皮瓣的血流灌注情況，可以及時的發現是否存在血管蒂壓迫、扭曲和打折情況，以便于外科醫生及時采取干預措施，如：及時解除血管壓迫，調整血管蒂轉移角度及血管蒂長度，切除部分缺血皮瓣，延遲二期轉移皮瓣，或進行皮瓣局部組織修薄等等[28]，從而大大降低術后皮膚及軟組織壞死的發生率。回顧中，有多篇相關應用的案例文獻[27-29]報道。Ayato等人[29]報道了，在切除拇指鱗狀細胞癌及修復重建的手術中，運用ICG近紅外血管熒光造影評估遠端橈動脈穿支皮瓣血液灌注范圍，并根據造影顯示的結果，設計大小為10×6cm的皮瓣，成功修復拇指腫瘤切除后的軟組織缺損創面，術后皮瓣成功存活，在5年的隨訪中，拇指沒有腫瘤的遠期復發，功能也未受到明顯影響。該案例再一次證實了ICG近紅外血管熒光造影技術可運用在術中解剖切取皮瓣前，評估術前設計時擬選取的血管血液灌注范圍，從而幫助外科醫師進行最優化的皮瓣設計方案。

3.2 游離皮瓣

隨著顯微外科手術器械、縫合材料、顯微放大鏡、及手術技巧的提高，吻合血管的皮瓣游離移植成為一種常用的缺損修復和器官再造方法。但據統計，即使是由最有經驗的外科醫生進行手術，游離皮瓣仍存在1%-5%的手術失敗率[24]。游離皮瓣早期血供完全依賴于皮瓣血管蒂，因此如果游離皮瓣移植手術失敗，將會導致更復雜更大面積的缺損，即使只是部分皮瓣壞死，這些創面的再次修復也是一個難題。近紅外血管熒光造影可以在游離皮瓣轉移手術各步操作中提供重要的與皮瓣血液灌注有關的信息。因為穿支皮瓣主要依賴于1個或2個穿支血管，且在切取穿支皮瓣時對供區組織皮下組織及肌肉的損傷較小，術后患者恢復較快，目前應用穿支血管進行顯微皮瓣移植已逐漸成為主流，但穿支血管的解剖和穿支血管灌注范圍變異較大[30]。ICG近紅外血管熒光造影還可以監測血管吻合口的通暢情況。臨床工作中，外科醫生多根據自己的臨床經驗，判斷吻合口是否通暢，據報道[30]，約有22%臨床判斷吻合血管通暢的患者，通過血管造影檢查時卻發現吻合血管血流異常。近紅外血管熒光造影可以在仍來得及進行手術干預時間窗內，早期發現吻合血管血流異常，提醒外科醫生及時采取必要干預措施。在吻合血管后，還可以使用ICG近紅外熒光造影技術進行檢查，以明確游離皮瓣全部區域是否都有充足的血液供應，這對于預防術后皮瓣部分壞死非常關鍵。游離皮瓣術后吻合血管會因血管內微血栓形成、血清腫、局部組織壓迫、吻合血管痙攣等多種原因而導致皮瓣血運障礙，而明確導致血運障礙的原因才能從根本上解決皮瓣血運問題。經研究[24，31]發現在大量游離皮瓣再探查術中，約50%是因為吻合血管微血栓形成，但吻合血管微血栓在生成早期很難通過臨床經驗發現，因此如果只依靠臨床經驗來判斷術后游離皮瓣是否存在血管危象，往往不能及時發現問題。在游離皮瓣在探查術中，應用ICG近紅外血管熒光造影技術可準確的評估吻合血管是否存在血流異常，可幫助外科醫師及時的進行相應處理，如：重新進行血管吻合等。Holm等人[32]評估了近紅外血管熒光造影技術在游離皮瓣再探查術中的敏感性和特異性，研究發現在選取的20例患者中，近紅外血管熒光造影技術準確地顯示了所有發生血管微血栓事件的病例，有1例血管痙攣顯示為假陽性，在這個小樣本試驗中，其敏感性為100%，特異性為86%。說明ICG近紅外血管熒光造影可以有效地幫助外科醫師評估吻合血管情況，并可預測游離皮瓣的轉歸。

四、ICG近紅外熒光造影的不足

目前尚沒有明確的對ICG注射計量的相關規定及研究，有文獻[1]提到，由LifeCell 公司生產的SPY系統相關說明書中，推薦最大靜脈注射劑量為2mg/kg，在既往的研究中中[26-28]，各研究應用的靜脈注射ICG劑量各不相同，最高達12.5mg/kg，最小為0.5mg/kg，因此仍需進一步研究明確ICG注射有效劑量及安全劑量。

另外，目前ICG近紅外熒光造影技術尚缺乏一個標準化、可靠的血運臨界值判斷體系[33]。在回顧的相關文獻中，Moyer等人[34]通過樣本量為118患者的試驗中發現，可通過ICG熒光造影量化的血流灌注情況，從而計算出皮瓣相對灌流指數，即皮瓣實際灌注量與最大灌注量比值，來進行皮瓣預后的判斷，當移植皮瓣比值小于25%時，有90%的可能移植皮瓣術后會發生壞死；當比值大于等于45%時，皮瓣則有98%的可能性會存活；當比值位于25%-45%之間時，皮瓣向兩個方向預后則均有可能，這一區段被稱為“灰色地帶”。在這個不能較準確判斷皮瓣預后轉歸的比值范圍內，有研究[35]發現，可以將33%作為是否切除某部分皮瓣的界值，而此時正確切除無法成活皮瓣的概率為88%，錯誤切除可成活皮瓣的概率為16%。相關動物實驗[36]報道，在278例隨意型轉移皮瓣大鼠中，當相對比值小于26.8%，皮瓣將發生壞死；當比值大于59.1%，皮瓣可存活，也驗證了ICG近紅外熒光造影技術對皮瓣預后判斷存在“灰色地帶”。因此尚需進一步實驗來明確此“灰色地帶”的皮瓣轉歸，并建立一個運用于臨床的標準化且可靠的臨界值判斷體系。

ICG熒光造影評估轉移皮瓣的血液灌注為一實時數據，會受到患者全身血流灌注情況、心輸出量、體溫、麻醉用藥等多方面影響，因此其判斷皮瓣是否發生缺血并不是100%準確，有一定假陽性率，仍需結合臨床經驗來進行綜合判斷及評估。

五、展望

ICG熒光造影技術可在術前作為CTA或目前臨床常用的血管定位方法的輔助，可以更準確的定位目標血管，并顯示目標血管的灌注區域，有利于外科醫師在術前進行準確的評估及最優化的皮瓣設計。在術中它可以幫助外科醫師實時評估皮瓣血運情況，以及時作出調整，減少術后皮瓣的并發癥發生率。ICG熒光造影技術為整形外科醫師提供了一個客觀且可量化評估皮瓣血運的方法，且操作簡單。對患者來說，這一技術較安全，沒有輻射，因此隨著進一步深入研究的開展，未來可建立可靠且可重復的臨界值系統，相信ICG熒光造影技術在整形外科領域乃至整個臨床運用會越來越廣泛。

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作者簡介：孫蕊（1988.12—），女，籍貫：山東省煙臺市，學歷：碩士研究生，就讀于北京協和醫學院，單位：中國醫學科學院整形外科醫院，研究方向：修復重建。

通訊作者：金驥，單位：中國醫學科學院整形外科醫院。