CT灌注成像技术用于断肢再植骨骼肌再灌注损伤实验性研究

lichen ⋅ 2024-08-14 23:39:56 ⋅ 阅读 ⋅ 医药论文

方武，张弦，王永华，丁波永

作者单位：深圳市宝安区松岗人民医院放射科，广东深圳 518105

随着我国轻重工业和交通系统的快速发展，各类工伤事故或交通意外导致断肢、骨骼肌挫伤及血管断裂的发生率明显升高［1］。尽管近年来显微外科仪器设备提高了断肢再植、血管吻合及皮瓣移植等手术效果，但断肢手术的成功率并未得到明显提高（约在60%左右）［2］。骨骼肌的坏死是断肢再植手术失败的最终要原因之一［3］，而缺血-再灌注损伤（ischemia reperfusion injury）在其中发挥了重要的作用［4］。监测骨骼肌的循环情况是预测和评估缺血再灌注损伤的主要手段［5］，肉眼观察断肢再植的皮肤色泽和弹性，应用超声评估再植体的大血管血供情况是目前主要的两种检查方式，但肉眼观察方式的缺乏客观性和时效性，而超声检查对动脉血流的敏感性较高但无法准确反应骨骼肌的微循环状况。

CT灌注成像具有可重复性和实时性的优点，能够对不同组织的灌注参数进行定量/半定量测量，结合高分辨率CT设备，在反应微循环状态上具有其他检查无可比拟的优势［6］。基于以上优势，我们将60只大鼠进行缺血再灌注模型随机对照实验，旨在探讨CT

灌注成像在断肢再植骨骼肌再灌注损伤的评估中应用价值，探究不同灌注参数之间预测肢体坏死诊断效能的差异，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料2017年7—8月，本研究所使用的成年SD大鼠均采购自实验动物中心（甘肃中医学院实验动物中心），将60只大鼠按随机数字表法分为假手术组和夹闭1 h、2 h、4 h和8 h等4个再植组，每组大鼠12只，雌雄不限。其中，假手术组雄性7只，体质量（311±26）g；夹闭1 h组雄性7只，体质量（306±25）g；夹闭2 h组雄性6只，体质量（301±27）g；夹闭4 h组雄性5只，体质量（305±28）g；夹闭8 h组雄性6只，体质量（307±25）g，各组大鼠的性别比例和体质量均差异无统计学意义，具有可比性。本研究符合一般实验动物伦理学原则。

1.2 研究方案在给予1%戊巴比妥注射液0.4～0.5 mL/100 g麻醉后将大鼠固定，于左侧腹股沟处切开皮肤，钝性分离股动脉和股静脉。通过钳夹大鼠左侧股动、静脉，建立大鼠左后肢的断肢模型［7］。假手术组仅分离出血管，再植组的4个亚组分别在夹闭左侧股动静脉1 h、2 h、4 h、8 h后恢复血供。恢复血供后从大鼠的尾静脉注入碘比醇注射液（美国加柏，批号20170106，30 g：100 mL）2～3 mL，速率0.2 mL/s，并行多排螺旋CT灌注扫描（GE 64排CT），获取大鼠左右后肢骨骼肌的灌注指标（血流量、相对血流量、血容量和相对血容量）。同时，抽取大鼠的血样，测定血清LDH和CK水平。术后72 h观察术侧肢体情况，并统计肢体坏死的发生率（以肢体发黑、无血流信号为肢体坏死的参照指标）。

1.3 扫描参数扫描电压120 KV，电流125 mAs，层厚1 mm，层间距1 mm。增强扫描采用高压注射器经股静脉注射非离子型碘造影剂60 mL，速率3.0 mL/s，在注射开始后25 s及70 s分别进行动脉期和静脉期扫描。

1.4 评价指标应用多排螺旋CT灌注扫描比较各组的灌注指标（血流量、相对血流量、血容量和相对血容量）、乳酸脱氢酶（LDH）和肌酸激酶（CK）水平，探究相对血流量（rBF）与LDH和CK水平的相关性，并用受试者工作特征曲线（ROC曲线）评价rBF、LDH和CK预测再灌注后肢体坏死的效能差异。LDH和CK水平采用相应的酶联免疫吸附法（ELISA）试剂盒（美国R&D公司，采购自上海润裕生物公司，批号20160503）及其配套试剂，使用HBS-1096A全自动酶标仪（南京德铁实验设备有限公司）进行定量检测。

1.5 统计学方法采用SPSS 22.0统计软件进行分析。计量资料以±s表示，组间比较采用单因素方差分析+LSD法；计数资料以率和频数表示，组间比较采χ2检验及Wilcoxon秩和检验；绘制自变量的ROC曲线，并计算ROC曲线下面积（AUC）。相关性分析采用Pearson相关分析，并进行t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同时间的再植组与假手术组典型CT灌注图像由图1可见，与假手术组相比，再植组CT灌注图像强化更为明显，造影剂消退缓慢。

2.2 不同时间的再植组与假手术组相关灌注指标间的对比与假手术组相比，再植组术侧的血流量（BF）、rBF、血容量（BV）和相对血容量（rBV）明显降低（P＜0.05），造影剂通过总时间（TT）和造影剂达峰时间（TTP）明显延长（P＜0.05），详见表1。

表1 断肢模型大鼠相关灌注指标间的对比/±s

注：与假手术组相比，aP＜0.05；与夹闭1 h亚组相比，bP＜0.05；BF为血流量，rBF为相对血流量，BV为血容量，rBV为相对容量，TT、TTP分别为造影剂通过总时间、达峰时间

组别再植组夹闭1 h亚组夹闭2 h亚组夹闭4 h亚组夹闭8 h亚组假手术组F值P值鼠数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 不同时间的再植组与假手术组LDH和CK水平的对比与假手术组相比，不同时间的再植组的LDH和CK水平明显升高（P＜0.05）；其中，夹闭时间越长，LDH和CK的水平越高（P＜0.05），详见图2。

图2 不同时间的断肢模型大鼠再植组与假手术组LDH和CK水平的对比：A为乳酸脱氨酸（LDH），B为肌酸激酶（CK）

2.4 术侧相对血流量与LDH和CK水平的相关性相关性分析显示，术侧rBF与LDH（r＝-0.710，P＜0.001）、CK（r＝-0.738，P＜0.001）水平呈明显的负相关，详见图3。

2.5 应用rBF、LDH和CK预测再植肢体坏死的ROC曲线再植组共发生肢体坏死10例，其中夹闭2 h组1例，夹闭4 h组3例，夹闭8 h组6例。ROC曲线显示，应用rBF预测肢体坏死的诊断效能（AUC＝0.974）明显高于LDH（AUC＝0.724）和CK（AUC＝0.754），详见图4、表2。

3 讨论

图4 应用相对血流量（rBF）、乳酸脱氨酸（LDH）和肌酸激酶（CK）、预测断肢模型大鼠再植肢体坏死的ROC曲线

表2 应用rBF、LDH和CK预测断肢模型大鼠再植肢体坏死的曲线下面积

本研究通过观察夹闭左侧股动脉和股静脉1 h、2 h、4 h和8 h后恢复血流的大鼠下肢断肢再植模型以及假手术组大鼠CT灌注成像相关灌注指标，结果显示，与假手术组相比，再植组术侧的BF、rBF、BV和rBV明显降低（P＜0.05），TT和TTP明显延长（P＜0.05）；其中，随着夹闭时间的延长，术侧血流量、血容量降低更为明显，造影剂通过时间和达峰时间明显延迟。血清LDH和CK水平是反应骨骼肌缺血-再灌注损伤的重要标志物，具有较高的特异性［8］；由图2可见，各再植组亚组的LDH和CK水平均明显高于假手术组（P＜0.05）；其中，随着夹闭时间的延长，LDH和CK的水平越高（P＜0.05）。

相关性分析显示，术侧rBF与LDH（r＝-0.710，P＜0.001）和CK（r＝-0.738，P＜0.001）水平呈明显的负相关；同时，在术后72h，共发生肢体坏死10例，ROC曲线显示，应用rBF预测肢体坏死的诊断效能（AUC＝0.974）明显高于LDH（AUC＝0.724）和CK（AUC＝0.754）。这提示，采用CT灌注成像扫描所测得的灌注指标与现有反应骨骼肌损伤的指标有着较好的相关性，且在预测肢体近期坏死的效能明显优于LDH和CK。

断肢再植术后缺血再灌注损伤是造成肢体坏死的最重要机制［9-10］，而目前对骨骼肌微循环的监测方法相对匮乏［11］。临床上多采用观察皮肤的色泽、温度及皮肤的弹性等主观指标［12］，这些指标多反应迟钝，易受光线、皮肤自身色泽、皮肤污染及经验等人为因素的影响，难免因人而异，难以定量测量［13］；且对于骨骼肌的缺血程度，微循环状态无法明确，及时采取相应治疗造成了一定的影响［14］。CT灌注成像是通过在静脉团注造影剂的基础上，对感兴趣区的组织进行连续、动态的扫描，并可以根据造影剂在组织中随时间的浓度变化，获得动脉及组织的时间-密度曲线，其特点和临床意义在于：（1）CT灌注扫描根据时间-密度曲线，经过数学公式计算，可以精确反映组织中灌注量的变化和器官的微循环状况，为外科决策提供理论依据［15］；（2）相对于MRI和核素检查，CT灌注扫描具有扫描时间短、简单易行，时间及空间分辨率高的特点；（3）CT灌注已经在脑部［16］、心肌缺血［17］及肿瘤［18］等领域的研究验证了相关数学公式和模型的有效性，为准确评估骨骼肌的微循环情况提供了良好的基础；（4）CT灌注成像的灌注指标变化早于LDH和CK等血清学指标，能够为临床治疗和判断预后提供早期证据。

综上所述，在断肢再植骨骼肌再灌注损伤的评估中应用CT灌注成像技术具有较高的应用价值，可以较好地反应骨骼肌的循环情况、有效预判肢体的坏死风险。但本研究为小样本动物实验，实验模型与临床病例可能存在一定差异，尚需大样本临床研究进一步证实。

（本文图1见插图5-2）