引用本文: 詹翼, 周翔, 梁晶, 李旭博, 李雯雯, 楊宇童, 潘福順, 戚劍. 隱匿型穿支皮瓣動物模型血流動力學的初步研究. 中國修復重建外科雜志, 2023, 37(1): 46-51. doi: 10.7507/1002-1892.202208081 復制
傳統觀點認為穿支皮瓣供區無直徑≥0.5 mm穿支血管時,應放棄選擇該皮瓣[1]。2010年Koshima等提出將直徑<0.5 mm的穿支血管稱為“毛細血管型穿支”,但毛細血管平均直徑為 6~9 μm,故該“毛細血管型穿支”概念值得商榷[2-3]。結合臨床吻合直徑≤0.3 mm血管時需要使用特殊顯微器械及能放大50倍以上的顯微鏡[4-5],以及目前CT血管造影只能顯示直徑≥0.3 mm的穿支血管[6],我們認為將直徑<0.3 mm的穿支血管稱為“隱匿型穿支”更準確。
由于“毛細血管型穿支”或“隱匿型穿支”血管細小,為保證成活,以其為蒂制備的穿支皮瓣面積亦較小,如何增加此類型穿支皮瓣的成活面積也成為研究焦點。Koshima等[3]提出在切取毛細血管型胸背動脈穿支皮瓣時,可適當攜帶部分肌肉,因為肌肉內的毛細血管網與胸背動脈存在交通,為較大皮瓣成活奠定了血供基礎。本課題組前期研究了小型豬隱動脈穿支皮瓣的解剖學特點以及動物模型隱匿型穿支皮瓣成活特點[7-8],本次研究擬采用多普勒超聲監測小型豬隱匿型穿支皮瓣血流動力學變化特點,探索通過穿支血管攜帶肌膜增加毛細血管網來改善皮瓣血供的效果。報告如下。
1 材料與方法
1.1 實驗動物及主要儀器、藥物
7月齡普通級廣西巴馬實驗小型豬7只,雌性4只、雄性3只,體質量20~25 kg,由廣州明珠生物技術有限公司提供。邁瑞M9多普勒超聲診斷儀(深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司),探頭類型L10-3s,頻率2.7~10.5 MHz;呼吸機(Matrx公司,美國);Photoshop C5圖像處理軟件(Adobe公司,美國)。舒泰50(維克公司,法國);鹽酸賽拉嗪(敦化市圣達動物藥品有限公司)。
1.2 實驗方法
實驗分為3組,分別為隱動脈穿支皮瓣組(A組,n=4),隱動脈隱匿型穿支皮瓣組(B組,n=5),隱動脈隱匿型穿支皮瓣+肌膜組(C組,n=5)。
1.2.1 麻醉方法
于7只實驗動物頸背部肌肉注射舒泰50(2.5 mg/kg)和鹽酸賽拉嗪(2.2 mg/kg)混懸液進行麻醉誘導。于耳緣靜脈置留置針,以備術中輸液用。氣管內插管,連接呼吸機。呼吸機設置:潮氣量10 mg/kg,呼吸頻率15次/min,以100%O2和1.5%異氟醚混合氣體進行機械通氣維持麻醉。
1.2.2 皮瓣設計
在每只實驗動物雙后肢內側設計一梯形皮瓣,共制備14側皮瓣。以大腿內側根部與髖臼外緣連線為皮瓣上緣,髖臼外緣與前踝中點連線為皮瓣外緣,大腿內側根部與跟腱止點連線為皮瓣內緣,跟腱止點與前踝中點連線為皮瓣下緣(圖1a)。

a. 皮瓣設計;b. A組隱動脈穿支皮瓣 黃色箭頭示穿支血管;c. B組隱動脈隱匿型穿支皮瓣(隱動脈攜帶深筋膜);d. C組隱動脈隱匿型穿支皮瓣+肌膜;e. 顯微鏡下顯示穿支血管 黃色箭頭示直徑≥0.3 mm穿支血管,黑色箭頭示直徑<0.3 mm穿支血管;f. 顯微鏡下結扎直徑≥0.3 mm穿支血管;g. 原位縫合皮瓣
Figure1. Schematic diagram of flap design and preparationa. Flap design; b. Saphenous artery perforator flap of group A Yellow arrow indicated the perforator; c. Saphenous artery concealed perforator flap of group B (saphenous artery combined with deep fascia); d. Saphenous artery concealed perforator flap combined with sarcolemma of group C; e. The perforators under microscope Yellow arrow indicated the perforator with diameter ≥0.3 mm, black arrow indicated the perforator with diameter <0.3 mm; f. The perforator with diameter ≥0.3 mm was ligated under microscope; g. The flap after
1.2.3 皮瓣模型制備
沿皮瓣設計線切至深筋膜平面。從隱動脈兩側深筋膜平面下分離筋膜,以隱動脈攜血管兩側筋膜,在踝關節水平結扎隱靜脈。A組:隨機取4側后肢皮瓣,保留隱動脈所有穿支血管。B組:隨機取5側后肢皮瓣,切斷膝關節以下與隱動脈相連的筋膜及所有穿支,僅保留膝關節以上寬約5.5 cm筋膜蒂及穿支血管;顯微鏡下絲線結扎筋膜內所有直徑≥0.3 mm的穿支動、靜脈。C組:隨機取5側后肢皮瓣,在B組處理基礎上攜帶部分肌膜。見圖1b~g。3組進行上述處理后將皮瓣原位縫合。術中靜脈滴注含60萬U青霉素的100 mL生理鹽水,術后3 d內每12小時頸背部肌肉注射青霉素60萬U預防感染。
1.3 觀測指標
1.3.1 皮瓣成活觀測
術后觀察實驗動物存活以及皮瓣成活情況。術后5 d皮瓣拍照后,掃描圖片并將數據導入Photoshop CS5圖像處理軟件,計算整塊皮瓣像素值(N1),然后描繪壞死區域并計算對應區域像素值(N2)。最后按照以下公式計算皮瓣成活面積百分比,公式:(N1–N2)/N1×100%。
1.3.2 血流動力學觀測
于術前及術后即刻、3 d、5 d,采用邁瑞M9多普勒超聲診斷儀對實驗動物雙后肢隱動、靜脈進行血流動力學評估。檢測條件設置為下肢靜脈條件。檢測指標:隱動脈包括內徑、收縮期峰值流速、阻力指數、血流量,隱靜脈包括內徑、最大流速、血流量,記錄皮瓣血流動力學變化情況。
1.4 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料經正態性檢驗均符合正態分布,數據以均數±標準差表示,兩組多時間點比較采用重復測量方差分析,若不滿足球形檢驗,采用Greenhouse-Geisser法進行校正,同一組別不同時間點間比較采用 Bonferroni 法,同一時間點不同組別間比較采用多因素方差分析;檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 皮瓣成活情況
術后1 d 1只實驗動物因感染死亡,其余實驗動物均存活至實驗完成。最終A組3側、B組4側、C組5側后肢皮瓣納入觀測。術后3組皮瓣均出現腫脹,3 d時最顯著,且B組皮瓣出現部分瘀紫和壞死;5 d時,A、C組皮瓣基本成活,B組皮瓣壞死面積進一步增大(圖2)。術后5 d A、B、C組皮瓣成活面積百分比分別為99.7%±0.5%、74.8%±26.4%、100%,B組低于A、C組,差異有統計學意義(P<0.05),A、C組間差異無統計學意義(P>0.05)。

從左至右依次為 A、B、C 組 a. 術前;b. 術后即刻;c. 術后3 d;d. 術后5 d
Figure2. Gross observation of flap in 3 groupsFrom left to right for groups A, B, and C, respectively a. Before operation; b. Immediately after operation; c. At 3 days after operation; d. At 5 days after operation
2.2 血流動力學觀測
3組組內各時間點間皮瓣隱動脈的內徑、收縮期峰值流速、阻力指數、血流量以及隱靜脈的內徑、最大流速及血流量差異均有統計學意義(P<0.05);各時間點組間比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1、2及圖3。







a. 隱動脈;b. 隱靜脈
Figure3. The change trends of hemodynamic indicators in 3 groupsa. Saphenous artery; b. Saphenous vein
3 討論
目前常見皮瓣實驗動物模型的研究方法有血管造影、臨床觀察、組織學分析或多普勒超聲監測等[7-12]。CT血管造影分辨率高且三維重建后能直觀觀察血管,但只能提供皮瓣血管分布信息,不能用于實時評估皮瓣血流動力學改變、壞死皮瓣測量,且存在輻射風險、費用高、操作復雜等缺點[8, 11]。MRI血管造影雖然無輻射風險,但操作復雜且費用較高[6]。吲哚氰綠血管造影能進行定性和定量觀測,有助于了解不同類型皮瓣血流動力學,但使用和研究缺乏標準化[12]。多普勒超聲可了解穿支血管位置、走行、流速和流量,且屬于無侵入性操作,近年來常用于皮瓣動物模型血流監測[11, 13-14]。故本次研究選擇多普勒超聲觀察小型豬皮瓣血流動力學變化情況。
傳統穿支皮瓣血供來源于穿支血管,但隱匿型穿支皮瓣血供來源于血管網。深筋膜上可見許多細小穿支血管,在深筋膜表面發出3~5個放射狀分支形成錯綜復雜的血管網。在缺乏傳統穿支情況下,穿支皮瓣血供可選擇這種血管網。本研究結果顯示,3組組內不同時間點間皮瓣主干動、靜脈血流動力學指標比較差異均有統計學意義,但同時間點組間比較差異無統計學意義;3組間皮瓣成活面積百分比差異有統計學意義,且C組明顯大于B組并與A組相似。上述結果提示皮瓣血管蒂處理方式對隱匿型皮瓣成活至關重要,C組將筋膜、肌膜和隱動脈一起切取,可能大大增加了毛細血管網面積,從而改善微循環,使術后皮瓣成活面積百分比提高。
目前,改善皮瓣血供、提高皮瓣成活面積的方法多種多樣。劉族安等[15]指出靜脈超引流有利于減少皮瓣術后靜脈危象,減輕皮瓣水腫和滲出,提高皮瓣成活率。研究表明與靜脈超引流相比,動脈增壓主要通過促進血管生成和防止缺血-再灌注損傷,更有利于穿支皮瓣成活[16-17]。某些藥物和外科延遲術能促進Choke Ⅱ區血管生成、擴張以及改善微循環,促進皮瓣成活[18-21]。柳志錦等[22]報道可以通過穿支血管攜帶筋膜蒂以改善皮瓣血供。隱匿型穿支皮瓣血供來源于主干血管與深筋膜連接處的微小動脈,這些微小動脈內徑小、血流量小,但理論上只要筋膜蒂足夠寬、有足夠多微動脈和微靜脈,仍然可以為皮瓣提供充足血供和靜脈回流。
本研究存在一定局限性。首先,與數字血管減影造影和CT血管造影相比,多普勒超聲探測血管精度有限。本次使用的多普勒超聲機器無法探測直徑<0.3 mm的穿支血管。其次,本研究樣本量少。第三,未分析多普勒超聲監測血流動力學指標與隱匿型皮瓣壞死大小面積的相關性。第四,由于多普勒超聲檢測動物皮瓣模型時必須先麻醉動物方可進行,無法做到皮瓣模型實時、動態檢測。
綜上述,多普勒超聲血流監測提示兩種不同類型設計的隱匿型穿支皮瓣均可獲得穩定血流,但隱動脈隱匿型穿支皮瓣聯合肌膜類型的皮瓣成活面積顯著高于單純隱動脈隱匿型穿支皮瓣。由于本研究樣本量小,該結論仍需進一步研究。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;項目經費支持沒有影響文章觀點和研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經中山大學附屬第一醫院臨床科研和實驗動物倫理委員會批準(倫審[2022]224號);實驗動物生產許可證號:SCXK(粵)2022-0061,實驗動物使用許可證號:SYXK(粵)2022-0108
作者貢獻聲明 詹翼、潘福順、戚劍:實驗設計、實施,撰寫文章;詹翼、周翔、梁晶、李旭博、李雯雯、楊宇童:動物實驗、收集整理及統計分析數據;潘福順:多普勒超聲檢測
傳統觀點認為穿支皮瓣供區無直徑≥0.5 mm穿支血管時,應放棄選擇該皮瓣[1]。2010年Koshima等提出將直徑<0.5 mm的穿支血管稱為“毛細血管型穿支”,但毛細血管平均直徑為 6~9 μm,故該“毛細血管型穿支”概念值得商榷[2-3]。結合臨床吻合直徑≤0.3 mm血管時需要使用特殊顯微器械及能放大50倍以上的顯微鏡[4-5],以及目前CT血管造影只能顯示直徑≥0.3 mm的穿支血管[6],我們認為將直徑<0.3 mm的穿支血管稱為“隱匿型穿支”更準確。
由于“毛細血管型穿支”或“隱匿型穿支”血管細小,為保證成活,以其為蒂制備的穿支皮瓣面積亦較小,如何增加此類型穿支皮瓣的成活面積也成為研究焦點。Koshima等[3]提出在切取毛細血管型胸背動脈穿支皮瓣時,可適當攜帶部分肌肉,因為肌肉內的毛細血管網與胸背動脈存在交通,為較大皮瓣成活奠定了血供基礎。本課題組前期研究了小型豬隱動脈穿支皮瓣的解剖學特點以及動物模型隱匿型穿支皮瓣成活特點[7-8],本次研究擬采用多普勒超聲監測小型豬隱匿型穿支皮瓣血流動力學變化特點,探索通過穿支血管攜帶肌膜增加毛細血管網來改善皮瓣血供的效果。報告如下。
1 材料與方法
1.1 實驗動物及主要儀器、藥物
7月齡普通級廣西巴馬實驗小型豬7只,雌性4只、雄性3只,體質量20~25 kg,由廣州明珠生物技術有限公司提供。邁瑞M9多普勒超聲診斷儀(深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司),探頭類型L10-3s,頻率2.7~10.5 MHz;呼吸機(Matrx公司,美國);Photoshop C5圖像處理軟件(Adobe公司,美國)。舒泰50(維克公司,法國);鹽酸賽拉嗪(敦化市圣達動物藥品有限公司)。
1.2 實驗方法
實驗分為3組,分別為隱動脈穿支皮瓣組(A組,n=4),隱動脈隱匿型穿支皮瓣組(B組,n=5),隱動脈隱匿型穿支皮瓣+肌膜組(C組,n=5)。
1.2.1 麻醉方法
于7只實驗動物頸背部肌肉注射舒泰50(2.5 mg/kg)和鹽酸賽拉嗪(2.2 mg/kg)混懸液進行麻醉誘導。于耳緣靜脈置留置針,以備術中輸液用。氣管內插管,連接呼吸機。呼吸機設置:潮氣量10 mg/kg,呼吸頻率15次/min,以100%O2和1.5%異氟醚混合氣體進行機械通氣維持麻醉。
1.2.2 皮瓣設計
在每只實驗動物雙后肢內側設計一梯形皮瓣,共制備14側皮瓣。以大腿內側根部與髖臼外緣連線為皮瓣上緣,髖臼外緣與前踝中點連線為皮瓣外緣,大腿內側根部與跟腱止點連線為皮瓣內緣,跟腱止點與前踝中點連線為皮瓣下緣(圖1a)。

a. 皮瓣設計;b. A組隱動脈穿支皮瓣 黃色箭頭示穿支血管;c. B組隱動脈隱匿型穿支皮瓣(隱動脈攜帶深筋膜);d. C組隱動脈隱匿型穿支皮瓣+肌膜;e. 顯微鏡下顯示穿支血管 黃色箭頭示直徑≥0.3 mm穿支血管,黑色箭頭示直徑<0.3 mm穿支血管;f. 顯微鏡下結扎直徑≥0.3 mm穿支血管;g. 原位縫合皮瓣
Figure1. Schematic diagram of flap design and preparationa. Flap design; b. Saphenous artery perforator flap of group A Yellow arrow indicated the perforator; c. Saphenous artery concealed perforator flap of group B (saphenous artery combined with deep fascia); d. Saphenous artery concealed perforator flap combined with sarcolemma of group C; e. The perforators under microscope Yellow arrow indicated the perforator with diameter ≥0.3 mm, black arrow indicated the perforator with diameter <0.3 mm; f. The perforator with diameter ≥0.3 mm was ligated under microscope; g. The flap after
1.2.3 皮瓣模型制備
沿皮瓣設計線切至深筋膜平面。從隱動脈兩側深筋膜平面下分離筋膜,以隱動脈攜血管兩側筋膜,在踝關節水平結扎隱靜脈。A組:隨機取4側后肢皮瓣,保留隱動脈所有穿支血管。B組:隨機取5側后肢皮瓣,切斷膝關節以下與隱動脈相連的筋膜及所有穿支,僅保留膝關節以上寬約5.5 cm筋膜蒂及穿支血管;顯微鏡下絲線結扎筋膜內所有直徑≥0.3 mm的穿支動、靜脈。C組:隨機取5側后肢皮瓣,在B組處理基礎上攜帶部分肌膜。見圖1b~g。3組進行上述處理后將皮瓣原位縫合。術中靜脈滴注含60萬U青霉素的100 mL生理鹽水,術后3 d內每12小時頸背部肌肉注射青霉素60萬U預防感染。
1.3 觀測指標
1.3.1 皮瓣成活觀測
術后觀察實驗動物存活以及皮瓣成活情況。術后5 d皮瓣拍照后,掃描圖片并將數據導入Photoshop CS5圖像處理軟件,計算整塊皮瓣像素值(N1),然后描繪壞死區域并計算對應區域像素值(N2)。最后按照以下公式計算皮瓣成活面積百分比,公式:(N1–N2)/N1×100%。
1.3.2 血流動力學觀測
于術前及術后即刻、3 d、5 d,采用邁瑞M9多普勒超聲診斷儀對實驗動物雙后肢隱動、靜脈進行血流動力學評估。檢測條件設置為下肢靜脈條件。檢測指標:隱動脈包括內徑、收縮期峰值流速、阻力指數、血流量,隱靜脈包括內徑、最大流速、血流量,記錄皮瓣血流動力學變化情況。
1.4 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料經正態性檢驗均符合正態分布,數據以均數±標準差表示,兩組多時間點比較采用重復測量方差分析,若不滿足球形檢驗,采用Greenhouse-Geisser法進行校正,同一組別不同時間點間比較采用 Bonferroni 法,同一時間點不同組別間比較采用多因素方差分析;檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 皮瓣成活情況
術后1 d 1只實驗動物因感染死亡,其余實驗動物均存活至實驗完成。最終A組3側、B組4側、C組5側后肢皮瓣納入觀測。術后3組皮瓣均出現腫脹,3 d時最顯著,且B組皮瓣出現部分瘀紫和壞死;5 d時,A、C組皮瓣基本成活,B組皮瓣壞死面積進一步增大(圖2)。術后5 d A、B、C組皮瓣成活面積百分比分別為99.7%±0.5%、74.8%±26.4%、100%,B組低于A、C組,差異有統計學意義(P<0.05),A、C組間差異無統計學意義(P>0.05)。

從左至右依次為 A、B、C 組 a. 術前;b. 術后即刻;c. 術后3 d;d. 術后5 d
Figure2. Gross observation of flap in 3 groupsFrom left to right for groups A, B, and C, respectively a. Before operation; b. Immediately after operation; c. At 3 days after operation; d. At 5 days after operation
2.2 血流動力學觀測
3組組內各時間點間皮瓣隱動脈的內徑、收縮期峰值流速、阻力指數、血流量以及隱靜脈的內徑、最大流速及血流量差異均有統計學意義(P<0.05);各時間點組間比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1、2及圖3。







a. 隱動脈;b. 隱靜脈
Figure3. The change trends of hemodynamic indicators in 3 groupsa. Saphenous artery; b. Saphenous vein
3 討論
目前常見皮瓣實驗動物模型的研究方法有血管造影、臨床觀察、組織學分析或多普勒超聲監測等[7-12]。CT血管造影分辨率高且三維重建后能直觀觀察血管,但只能提供皮瓣血管分布信息,不能用于實時評估皮瓣血流動力學改變、壞死皮瓣測量,且存在輻射風險、費用高、操作復雜等缺點[8, 11]。MRI血管造影雖然無輻射風險,但操作復雜且費用較高[6]。吲哚氰綠血管造影能進行定性和定量觀測,有助于了解不同類型皮瓣血流動力學,但使用和研究缺乏標準化[12]。多普勒超聲可了解穿支血管位置、走行、流速和流量,且屬于無侵入性操作,近年來常用于皮瓣動物模型血流監測[11, 13-14]。故本次研究選擇多普勒超聲觀察小型豬皮瓣血流動力學變化情況。
傳統穿支皮瓣血供來源于穿支血管,但隱匿型穿支皮瓣血供來源于血管網。深筋膜上可見許多細小穿支血管,在深筋膜表面發出3~5個放射狀分支形成錯綜復雜的血管網。在缺乏傳統穿支情況下,穿支皮瓣血供可選擇這種血管網。本研究結果顯示,3組組內不同時間點間皮瓣主干動、靜脈血流動力學指標比較差異均有統計學意義,但同時間點組間比較差異無統計學意義;3組間皮瓣成活面積百分比差異有統計學意義,且C組明顯大于B組并與A組相似。上述結果提示皮瓣血管蒂處理方式對隱匿型皮瓣成活至關重要,C組將筋膜、肌膜和隱動脈一起切取,可能大大增加了毛細血管網面積,從而改善微循環,使術后皮瓣成活面積百分比提高。
目前,改善皮瓣血供、提高皮瓣成活面積的方法多種多樣。劉族安等[15]指出靜脈超引流有利于減少皮瓣術后靜脈危象,減輕皮瓣水腫和滲出,提高皮瓣成活率。研究表明與靜脈超引流相比,動脈增壓主要通過促進血管生成和防止缺血-再灌注損傷,更有利于穿支皮瓣成活[16-17]。某些藥物和外科延遲術能促進Choke Ⅱ區血管生成、擴張以及改善微循環,促進皮瓣成活[18-21]。柳志錦等[22]報道可以通過穿支血管攜帶筋膜蒂以改善皮瓣血供。隱匿型穿支皮瓣血供來源于主干血管與深筋膜連接處的微小動脈,這些微小動脈內徑小、血流量小,但理論上只要筋膜蒂足夠寬、有足夠多微動脈和微靜脈,仍然可以為皮瓣提供充足血供和靜脈回流。
本研究存在一定局限性。首先,與數字血管減影造影和CT血管造影相比,多普勒超聲探測血管精度有限。本次使用的多普勒超聲機器無法探測直徑<0.3 mm的穿支血管。其次,本研究樣本量少。第三,未分析多普勒超聲監測血流動力學指標與隱匿型皮瓣壞死大小面積的相關性。第四,由于多普勒超聲檢測動物皮瓣模型時必須先麻醉動物方可進行,無法做到皮瓣模型實時、動態檢測。
綜上述,多普勒超聲血流監測提示兩種不同類型設計的隱匿型穿支皮瓣均可獲得穩定血流,但隱動脈隱匿型穿支皮瓣聯合肌膜類型的皮瓣成活面積顯著高于單純隱動脈隱匿型穿支皮瓣。由于本研究樣本量小,該結論仍需進一步研究。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;項目經費支持沒有影響文章觀點和研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經中山大學附屬第一醫院臨床科研和實驗動物倫理委員會批準(倫審[2022]224號);實驗動物生產許可證號:SCXK(粵)2022-0061,實驗動物使用許可證號:SYXK(粵)2022-0108
作者貢獻聲明 詹翼、潘福順、戚劍:實驗設計、實施,撰寫文章;詹翼、周翔、梁晶、李旭博、李雯雯、楊宇童:動物實驗、收集整理及統計分析數據;潘福順:多普勒超聲檢測