CT灌注成像技術用于斷肢再植骨骼肌再灌注損傷實驗性研究

方武，張弦，王永華，丁波永

作者單位：深圳市寶安區松崗人民醫院放射科，廣東 深圳 518105

隨著我國輕重工業和交通系統的快速發展，各類工傷事故或交通意外導致斷肢、骨骼肌挫傷及血管斷裂的發生率明顯升高［1］。盡管近年來顯微外科儀器設備提高了斷肢再植、血管吻合及皮瓣移植等手術效果，但斷肢手術的成功率并未得到明顯提高（約在60%左右）［2］。骨骼肌的壞死是斷肢再植手術失敗的最終要原因之一［3］，而缺血-再灌注損傷（ischemia reperfusion injury）在其中發揮了重要的作用［4］。監測骨骼肌的循環情況是預測和評估缺血再灌注損傷的主要手段［5］，肉眼觀察斷肢再植的皮膚色澤和彈性，應用超聲評估再植體的大血管血供情況是目前主要的兩種檢查方式，但肉眼觀察方式的缺乏客觀性和時效性，而超聲檢查對動脈血流的敏感性較高但無法準確反應骨骼肌的微循環狀況。

CT灌注成像具有可重復性和實時性的優點，能夠對不同組織的灌注參數進行定量/半定量測量，結合高分辨率CT設備，在反應微循環狀態上具有其他檢查無可比擬的優勢［6］。基于以上優勢，我們將60只大鼠進行缺血再灌注模型隨機對照實驗，旨在探討CT

灌注成像在斷肢再植骨骼肌再灌注損傷的評估中應用價值，探究不同灌注參數之間預測肢體壞死診斷效能的差異，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料2017年7—8月，本研究所使用的成年SD大鼠均采購自實驗動物中心（甘肅中醫學院實驗動物中心），將60只大鼠按隨機數字表法分為假手術組和夾閉1 h、2 h、4 h和8 h等4個再植組，每組大鼠12只，雌雄不限。其中，假手術組雄性7只，體質量（311±26）g；夾閉1 h組雄性7只，體質量（306±25）g；夾閉2 h組雄性6只，體質量（301±27）g；夾閉4 h組雄性5只，體質量（305±28）g；夾閉8 h組雄性6只，體質量（307±25）g，各組大鼠的性別比例和體質量均差異無統計學意義，具有可比性。本研究符合一般實驗動物倫理學原則。

1.2 研究方案在給予1%戊巴比妥注射液0.4～0.5 mL/100 g麻醉后將大鼠固定，于左側腹股溝處切開皮膚，鈍性分離股動脈和股靜脈。通過鉗夾大鼠左側股動、靜脈，建立大鼠左后肢的斷肢模型［7］。假手術組僅分離出血管，再植組的4個亞組分別在夾閉左側股動靜脈1 h、2 h、4 h、8 h后恢復血供?；謴脱┖髲拇笫蟮奈察o脈注入碘比醇注射液（美國加柏，批號20170106，30 g：100 mL）2～3 mL，速率0.2 mL/s，并行多排螺旋CT灌注掃描（GE 64排CT），獲取大鼠左右后肢骨骼肌的灌注指標（血流量、相對血流量、血容量和相對血容量）。同時，抽取大鼠的血樣，測定血清LDH和CK水平。術后72 h觀察術側肢體情況，并統計肢體壞死的發生率（以肢體發黑、無血流信號為肢體壞死的參照指標）。

1.3 掃描參數掃描電壓120 KV，電流125 mAs，層厚1 mm，層間距1 mm。增強掃描采用高壓注射器經股靜脈注射非離子型碘造影劑60 mL，速率3.0 mL/s，在注射開始后25 s及70 s分別進行動脈期和靜脈期掃描。

1.4 評價指標應用多排螺旋CT灌注掃描比較各組的灌注指標（血流量、相對血流量、血容量和相對血容量）、乳酸脫氫酶（LDH）和肌酸激酶（CK）水平，探究相對血流量（rBF）與LDH和CK水平的相關性，并用受試者工作特征曲線（ROC曲線）評價rBF、LDH和CK預測再灌注后肢體壞死的效能差異。LDH和CK水平采用相應的酶聯免疫吸附法（ELISA）試劑盒（美國R&D公司，采購自上海潤裕生物公司，批號20160503）及其配套試劑，使用HBS-1096A全自動酶標儀（南京德鐵實驗設備有限公司）進行定量檢測。

1.5 統計學方法采用SPSS 22.0統計軟件進行分析。計量資料以±s表示，組間比較采用單因素方差分析+LSD法；計數資料以率和頻數表示，組間比較采χ2檢驗及Wilcoxon秩和檢驗；繪制自變量的ROC曲線，并計算ROC曲線下面積（AUC）。相關性分析采用Pearson相關分析，并進行t檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同時間的再植組與假手術組典型CT灌注圖像由圖1可見，與假手術組相比，再植組CT灌注圖像強化更為明顯，造影劑消退緩慢。

2.2 不同時間的再植組與假手術組相關灌注指標間的對比與假手術組相比，再植組術側的血流量（BF）、rBF、血容量（BV）和相對血容量（rBV）明顯降低（P＜0.05），造影劑通過總時間（TT）和造影劑達峰時間（TTP）明顯延長（P＜0.05），詳見表1。

表1 斷肢模型大鼠相關灌注指標間的對比/±s

表1 斷肢模型大鼠相關灌注指標間的對比/±s

注：與假手術組相比，aP＜0.05；與夾閉1 h亞組相比，bP＜0.05；BF為血流量，rBF為相對血流量，BV為血容量，rBV為相對容量，TT、TTP分別為造影劑通過總時間、達峰時間

組別再植組夾閉1 h亞組夾閉2 h亞組夾閉4 h亞組夾閉8 h亞組假手術組F值P值鼠數12 12 12 12 12 BF/mL·（100 g）-1·min-1 3.55±1.06a 3.12±0.91ab 2.76±0.82ab 2.39±0.71ab 4.08±1.09 6.085 0.000 rBF 0.92±0.12a 0.86±0.10ab 0.81±0.11ab 0.75±0.12ab 1.03±0.07 12.401 0.000 BV/mL·（100 g）-1 4.31±1.11a 3.80±0.96ab 3.31±0.87ab 2.89±0.81ab 4.85±1.21 7.232 0.000 rBV 0.91±0.11a 0.85±0.11ab 0.80±0.10ab 0.75±0.09ab 1.03±0.07 14.911 0.000 TT/s 43.21±10.31a 49.03±11.26ab 55.23±12.13ab 59.41±12.35ab 38.06±10.11 7.116 0.000 TTP/s 31.21±7.31a 35.36±8.26ab 39.78±9.13ab 44.16±9.35ab 27.54±6.37 7.842 0.000

2.3 不同時間的再植組與假手術組LDH和CK水平的對比與假手術組相比，不同時間的再植組的LDH和CK水平明顯升高（P＜0.05）；其中，夾閉時間越長，LDH和CK的水平越高（P＜0.05），詳見圖2。

圖2 不同時間的斷肢模型大鼠再植組與假手術組LDH和CK水平的對比：A為乳酸脫氨酸（LDH），B為肌酸激酶（CK）

2.4 術側相對血流量與LDH和CK水平的相關性相關性分析顯示，術側rBF與LDH（r＝-0.710，P＜0.001）、CK（r＝-0.738，P＜0.001）水平呈明顯的負相關，詳見圖3。

2.5 應用rBF、LDH和CK預測再植肢體壞死的ROC曲線再植組共發生肢體壞死10例，其中夾閉2 h組1例，夾閉4 h組3例，夾閉8 h組6例。ROC曲線顯示，應用rBF預測肢體壞死的診斷效能（AUC＝0.974）明顯高于LDH（AUC＝0.724）和CK（AUC＝0.754），詳見圖4、表2。

3 討論

圖4 應用相對血流量（rBF）、乳酸脫氨酸（LDH）和肌酸激酶（CK）、預測斷肢模型大鼠再植肢體壞死的ROC曲線

表2 應用rBF、LDH和CK預測斷肢模型大鼠再植肢體壞死的曲線下面積

本研究通過觀察夾閉左側股動脈和股靜脈1 h、2 h、4 h和8 h后恢復血流的大鼠下肢斷肢再植模型以及假手術組大鼠CT灌注成像相關灌注指標，結果顯示，與假手術組相比，再植組術側的BF、rBF、BV和rBV明顯降低（P＜0.05），TT和TTP明顯延長（P＜0.05）；其中，隨著夾閉時間的延長，術側血流量、血容量降低更為明顯，造影劑通過時間和達峰時間明顯延遲。血清LDH和CK水平是反應骨骼肌缺血-再灌注損傷的重要標志物，具有較高的特異性［8］；由圖2可見，各再植組亞組的LDH和CK水平均明顯高于假手術組（P＜0.05）；其中，隨著夾閉時間的延長，LDH和CK的水平越高（P＜0.05）。

相關性分析顯示，術側rBF與LDH（r＝-0.710，P＜0.001）和CK（r＝-0.738，P＜0.001）水平呈明顯的負相關；同時，在術后72h，共發生肢體壞死10例，ROC曲線顯示，應用rBF預測肢體壞死的診斷效能（AUC＝0.974）明顯高于LDH（AUC＝0.724）和CK（AUC＝0.754）。這提示，采用CT灌注成像掃描所測得的灌注指標與現有反應骨骼肌損傷的指標有著較好的相關性，且在預測肢體近期壞死的效能明顯優于LDH和CK。

斷肢再植術后缺血再灌注損傷是造成肢體壞死的最重要機制［9-10］，而目前對骨骼肌微循環的監測方法相對匱乏［11］。臨床上多采用觀察皮膚的色澤、溫度及皮膚的彈性等主觀指標［12］，這些指標多反應遲鈍，易受光線、皮膚自身色澤、皮膚污染及經驗等人為因素的影響，難免因人而異，難以定量測量［13］；且對于骨骼肌的缺血程度，微循環狀態無法明確，及時采取相應治療造成了一定的影響［14］。CT灌注成像是通過在靜脈團注造影劑的基礎上，對感興趣區的組織進行連續、動態的掃描，并可以根據造影劑在組織中隨時間的濃度變化，獲得動脈及組織的時間-密度曲線，其特點和臨床意義在于：（1）CT灌注掃描根據時間-密度曲線，經過數學公式計算，可以精確反映組織中灌注量的變化和器官的微循環狀況，為外科決策提供理論依據［15］；（2）相對于MRI和核素檢查，CT灌注掃描具有掃描時間短、簡單易行，時間及空間分辨率高的特點；（3）CT灌注已經在腦部［16］、心肌缺血［17］及腫瘤［18］等領域的研究驗證了相關數學公式和模型的有效性，為準確評估骨骼肌的微循環情況提供了良好的基礎；（4）CT灌注成像的灌注指標變化早于LDH和CK等血清學指標，能夠為臨床治療和判斷預后提供早期證據。

綜上所述，在斷肢再植骨骼肌再灌注損傷的評估中應用CT灌注成像技術具有較高的應用價值，可以較好地反應骨骼肌的循環情況、有效預判肢體的壞死風險。但本研究為小樣本動物實驗，實驗模型與臨床病例可能存在一定差異，尚需大樣本臨床研究進一步證實。

（本文圖1見插圖5-2）

圖1 假手術組與不同時間的再植組典型CT灌注圖像：A為假手術組；B～E分別為夾閉1 h、2 h、4 h和8 h后CT灌注成像

經口內鏡下肌切開術對Ⅱ型賁門失弛癥食管動力學影響正文見867頁）

圖1 HRM提示LES不松弛，食管體部壓力升高，全食管增壓無正常蠕動波，食管壓力降低

圖2 HRM提示LES松弛良好，食管體部