皮膚自體移植術是一種常見的臨床重建手術，應用廣泛，但很少有研究對皮膚移植片的血管和結構特征進行非侵入性評估及監(jiān)測。華盛頓大學研究人員Anthony J. Deegan等使用自制的臨床原型光學相干斷層掃描（OCT）系統，在多個時間點多個位置，采集了嚴重皮膚燒傷后，接受中厚皮片移植手術的患者的OCT/OCTA圖像。最終納入研究的兩名患者（患者#1和#2）中，患者#1的定量圖像分析結果表明，術后16天的整合層厚度明顯小于術后7天（~50%）。而患者#2術后6至14天，移植物和相應整合層的血管面積密度顯著增加（~20%）。表明OCT/OCTA能夠在中厚皮片移植手術后幾天和幾周內，成像并測量人體皮膚移植健康及整合情況。shouci證明了非侵入性成像技術在該臨床應用中的適用性。文章以“Imaging human skin autograft integration with optical coherencetomography”為題發(fā)表于Quant Imaging Med Surg。

 

皮膚自體移植是一種重建手術，可將健康的供區(qū)皮膚轉移到同一個人身上需要修復的受區(qū)，廣泛用于改善燒傷、創(chuàng)傷或癌癥患者的生活質量。皮膚自體移植片可由中厚皮片或全厚皮片移植獲得，其中中厚度皮膚移植片包括表皮和不同數量的真皮，厚度在125-750μm，更常用于組織覆蓋。因此可視化整個皮膚移植片及其下受體組織，需要能夠提供細胞水平分辨率和至少1mm深度的成像技術。皮膚移植片最初沒有自身血液供應，必須依賴傷口床獲得營養(yǎng)，因此其早期階段的生存能力*決定于它與下面受體組織的血液供應的整合情況。由血腫、漿膜瘤或感染引起的皮膚移植片與傷口床之間的任何液體積聚都可能影響受體組織的血液供應與移植片的連接，從而導致移植不完整甚至失敗。因此評估單個層（移植片）以及移植片和受體組織之間的中間層（整合層）的結構和血管灌注，將極大地幫助早期識別并發(fā)癥、監(jiān)測皮膚移植片整合情況。

雖然針對皮膚移植的手術和術后評估及優(yōu)化方面已有很多研究，但很少有技術能客觀又準確地評估術后皮膚移植片的情況。臨床環(huán)境中，常通過視覺檢查評估健康供體來評估移植片的健康情況。在移植失敗或整合不*的情況下，活檢是目前認為weiyi準確確定失敗原因的方法。但活檢會導致進一步的組織損傷，可能會耗費時間、增加感染風險，而且如果評估位置選擇錯誤可能得到的結果也不準確，此外重復活檢還可能引發(fā)疤痕并發(fā)癥。因此亟需一種非侵入性的成像方式來幫助監(jiān)測移植片的健康狀況。

光學相干斷層掃描（OCT）具有細胞級分辨率、約1.5mm成像深度和3D成像能力，有可能實現對皮膚移植片的無創(chuàng)成像和實時監(jiān)測。且隨著分辨率、靈敏度和掃描速度的提高，OCT正迅速成為皮膚科研究和臨床實踐的重要工具?；贠CT的血管造影（OCTA）可提供組織結構以外的信息，如識別功能血管，通過快速連續(xù)測量同一位置多個時間點的OCT信號差異來區(qū)分血管和周圍靜態(tài)組織。此外算法開發(fā)的進步，如衰減校正、分割、面內繪圖、厚度測量和血管測量，允許對單個層中的結構和血管特征進行定性和定量的成像及分析。

本研究旨在探索應用OCT/OCTA成像技術，觀察并監(jiān)測自體皮膚移植片愈合和整合的潛力。使用了能夠提取OCTA信息的原型OCT成像系統來可視化并分析移植片本身，及其下相應的整合層的血管（OCTA導出血管映射）和結構（OCT導出衰減校正映射）特征。

圖2為患者#1右前臂背側移植片內及其正下方的血管變化（通過en face血管圖獲得）。圖2A和F分別為術后第7天和第16天的移植前臂，標示了大致的掃描位置和移植片分界線。對移植片、鄰近燒傷和同等健康部位（對側前臂）進行了多次OCT以進行比較。圖2D和放大插圖2E可見對照部位的血管形態(tài)、密度和分布都很均勻。相比之下，與移植片相鄰的燒傷部位（圖2I和J）顯示，燒傷受損皮膚的血管密度*，即使在燒傷后23天，也很難識別單個血管形態(tài)。移植片的表面血管雖然較少（圖2綠色血管），但脈管系統（圖2B和C）僅在術后7天其形態(tài)和分布已經更接近正常對照組（圖2D，E）。圖2G和放大插圖2H顯示了術后16天移植片的脈管系統，與第一次成像相比，脈管系統看起來更像正常對照。

 

圖3為圖2中白色虛線位置組織結構的代表性橫截面B-frame（衰減校正處理后），其中表皮-真皮連接和相鄰層的邊界清晰可見。黃色虛線為表皮和真皮的連接。紅色虛線為移植層的下邊界和整合層的上邊界。綠色虛線為整合層的下邊界和受體組織的上邊界。圖3B為正常對照，結構平滑且均一。圖3D為燒傷后表皮粗糙的皮膚結構。圖3A移植組織的表皮明顯厚于正常對照部位的表皮，整合層也清晰可見。圖3C顯示隨著時間的推移，表皮厚度恢復到接近正常對照組的水平，比較第二次成像和第一次成像也證明了這一點。此外，與第一次成像相比，第二次成像中整合層更薄且不明顯。


 

 

圖4為同一移植片分割成兩個不同的層，即移植層和整合層，以分別顯示每層的脈管系統和厚度圖。對于患者#1，與第一次成像相比，第二次成像時移植片和整合層中的血管分布似乎更均勻。此外，在第一次和第二次成像期間，移植片和整合層似乎都變薄了。

圖5為患者#2右前臂腹側移植片內及其正下方的血管（通過en face血管圖）和結構（通過衰減校正圖的橫截面B-frame）變化。圖5A和E分別為術后第6天和第14天的移植前臂。圖5B和放大的插圖5C為術后6天移植的皮膚，血管密度稀疏。在橫截面的B-frame中，移植組織和受體組織之間的間隙清晰可見（圖5D）。圖5F和G顯示，與術后6天的血流相比，術后14天的血流分布更加均勻。圖5H可顯著發(fā)現與第一次成像相比，第二次成像的整合層不太明顯。圖5F黃色箭頭指示的是深色血管樣結構。

Table 1顯示了兩個患者在兩個時間點的層厚測量、血管面積密度和直徑測量的詳細量化結果?；颊?1第二個時間點的整合層厚度明顯低于第一個時間點（P=0.0047）。在患者#2的兩次成像期間，移植片血管密度（P=0.042）和整合層血管密度（P=0.0052）均有顯著增長。在第一次和第二次成像期間，患者#2的整合層內的血管直徑也顯著增加（P=0.042）。

            

討論
 

移植片血運重建對于移植片存活至關重要。OCTA可通過識別血液中運動粒子（即紅細胞）和周圍靜態(tài)組織之間的差異來檢測功能性血管。也就是說，如果血管中沒有血流或者血流太慢而低于其檢測極限（通常小于約10μm/s），OCTA不會檢測到血流。已知皮膚移植片最初沒有自己的血液供應，因此理論上不應該在術后立即觀察到任何血流。第一次成像時，兩個患者的移植片和整合層中觀察到血流，表明患者#1和患者#2分別在術后7天和6天實現了血運重建，與已有的術后3-7天進行血管重建的理論一致，也證明了OCT/OCTA對皮膚移植片血運重建的評估能力。由于皮膚移植片血運重建背后的確切機制尚未*了解，在探索早期血管轉化機制和動力學方面，OCT/OCTA可能發(fā)揮重要作用。此外患者#2兩個成像時間點間，移植片血管密度（P=0.042）和整合層血管密度（P=0.0052）均觀察到顯著增長，表明隨著時間的推移，皮膚移植片進一步血運重建。
 

從視覺上看，表皮增厚是移植片水腫的常見特征，在患者#1中很明顯，如移植片橫截面B-frame圖像所示（圖3A），隨后部分消退（圖3C）。水腫被認為是由淋巴功能障礙和炎癥引起，后來的淋巴管生有助于水腫的減輕。患者#2的第二次成像過程中，可以看到黑色血管樣結構（圖5H），患者#1移植層和整合層中也顯示了暗血管結構，但不如患者#2明顯。這些結構被認為是淋巴管，因為淋巴液幾乎透明，使得OCT圖像中淋巴管以血管樣形狀出現在黑暗區(qū)域（低散射強度）。因此OCT的結構圖像及水腫減輕似乎可以為淋巴管生成提供證據。
 

從兩名患者中得到的血管和結構信息可能允許臨床醫(yī)生或研究人員監(jiān)測愈合的各個階段，但比較二者的數據時，還是有其他發(fā)現。綜合考慮兩個時間點，患者#1表皮較厚，使作者認為術后7天水腫仍然存在，術后16天水腫部分消退。然而患者#2的表皮厚度在術后6天明顯更穩(wěn)定，術后14天測量結果無顯著差異。與第一次成像相比，患者#1第二次成像整合層的厚度顯著減少（~ 50%）（P = 0.0047），而患者#2由于在第一次成像期間整合層已經變薄，第二次沒有減少。這可能是由于患者#1手術后最初幾天出現了一些并發(fā)癥，因此患者#1維持在發(fā)炎狀態(tài)的時間比患者#2長，這種長期炎癥似乎也影響了血管密度和整合層厚度。簡而言之，患者#1的并發(fā)癥和隨之而來的炎癥導致第一次成像期間血管密度增加。隨著該患者的康復，第二次成像期間的血管重建引起了同樣高的血管密度增加。相比之下患者#2沒有相同程度的炎癥，因此血管密度相對較低，隨著愈合，血運重建導致第二次成像時血管密度顯著增加。雖然最初看起來好像兩個患者的血運重建率不同，但僅僅是由于炎癥影響了第一次成像的數值結果。在第二次成像時，兩個病人都正?；?。這也突出了非侵入性成像技術相對于其他侵入性方式的優(yōu)勢：可在不干擾愈合過程的情況下更容易地隨時間重復測量，實現對愈合進行更深入的評估。
 

總的來說，本研究雖然存在一定局限性，如視野大小受限、參與者數量不足、OCT自身穿透深度限制。但也確實通過OCT和OCTA實現了對血管和結構特征的觀察，這可能對臨床醫(yī)生在術后幾天和幾周內確定移植皮膚的整合和成熟過程起一定幫助作用。此外從臨床角度來看，OCT和OCTA在移植片成像中的應用潛力巨大，OCTA不僅可以用于監(jiān)測移植片整合，還可在切除前評估供區(qū)血管，幫助預測移植片的存活率、評估燒傷部位傷口愈合情況。從臨床前的角度看，OCT和OCTA可以用于評估移植操作和工程皮膚組織替代品，如偏振敏感OCT（PS-OCT）足夠靈敏，可以檢測不同的真皮層以及各向異性的生物結構（如膠原蛋白），這將進一步提高OCT在皮膚自體移植研究中的應用。

 

皮膚自體移植作為一種治療策略廣泛應用于臨床，被納入包括燒傷、軟組織創(chuàng)傷和癌癥在內的多種疾病的治療策略中，但仍有10-30%的失敗率。本文shouci展示了OCT和OCTA在中厚皮片手術后幾天和幾周內，成像并監(jiān)測人皮膚自體移植手術后的健康及整合情況的能力。shouci證明了無創(chuàng)OCT/ OCTA成像技術在該臨床應用中的適用性，對未來的外科手術和臨床結果有極大改善作用。

 

參考文獻：Imaging human skin autograft integration with optical coherencetomography. Quant Imaging Med Surg 2021;11(2):784-796. DOI: 10.21037/qims-20-750