影像学检查方法在糖尿病足微循环灌注评估中的应用与进展

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查看794 | 回复0 | 2018-4-29 07:49:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

作者:杜梅,倪建明,张追阳,南京医科大学附属无锡市第二人民医院影像科

       糖尿病是21世纪全球面临的最严重、最急迫的健康问题之一。同时,患病人数逐年递增,目前,约4.15亿成年人患有糖尿病,另有3.18亿成年人处于糖耐量受损状态。2015年国际糖尿病联盟统计显示死于糖尿病患者将近500万人,与非糖尿病人群相比,糖尿病患者出现一系列致残或致命性疾病的风险更高。由于糖尿病足(diabetic foot,DF)病程长、发病机制复杂,病因不明使诊断及治疗困难,给患者及医疗带来沉重的负担。目前比较公认的糖尿病微血管病变是糖尿病特征性病变,是加速糖尿病患者病情发展的主要原因之一。同时周围神经病变和感染也是不可或缺的因素。

       足部是糖尿病这个多系统疾病的一个复杂靶器官,DF的概念由Oakley于1956年首先提出,1972年Catterall将其定义为由于神经病变而失去感觉和缺血而失去活力、合并感染的足。1999年WHO将DF定义为糖尿病患者由于合并神经病变及各种不同程度末梢血管病变而导致下肢感染、溃疡形成和(或)深部组织的破坏。糖尿病是导致下肢功能障碍和截肢最常见的原因,据统计,高达25%的糖尿病患者有并发足部溃疡的风险。糖尿病患者截肢的风险是非糖尿病人群的22.8倍。

       为评估DF的严重程度,临床通常采用多种方法联合评价,包括临床检查(病史、外周动脉触诊)、解剖学诊断[超声、数字减影血管造影、CT血管造影、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)血管造影]、灌注评估(踝肱指数、经皮氧分压、吲哚青绿荧光血管造影术)等,不仅从直观的解剖学上评估足部大动脉管腔狭窄程度及病变范围,同时也检测组织是否失活及评估局部微循环灌注情况。血管专家几十年来一直将Fontaine等和Rutherford等分类应用于评估溃疡愈合的可能性和截肢风险。然而,这些分类是纯型缺血模型,不适用于受多种因素影响的DF患者。现就DF的足部灌注情况的影像学研究予以综述,以期为临床早期诊断、选择合适治疗方案、降低截肢率以及评价预后提供新思路。

1.DF的发病机制

       糖尿病复杂的生理病理变化是影响足部溃疡愈合的重要因素。DF的发病机制尚不清楚,多认为神经病变、外周血管病变、感染、免疫及遗传等综合病变可单独或与其他因素共存,其他因素如胰岛素抵抗、自身抗体补体系统交叉激活、足部畸形、创伤和感染等亦是DF发生的重要诱因。神经病变使神经滋养血管、神经损害性因素增强、保护性因素减弱或消失,一方面影响运动神经导致下肢及足底肌肉萎缩而使足弓力学失衡,区域压力异常增高,最终导致足靴处慢性溃疡的发生。另一方面,肢体远端浅感觉异常,足部自我保护性防御功能降低甚至丧失,自主神经病变的温度异常调节会造成微生物入侵增加、同时毛细血管床减少。再者,足部支配神经广泛病变,可使患者下肢血管的张力丧失、血管异常扩张;同时,足部皮肤干裂、皲裂和局部的动静脉短路可以加速感染和溃疡的形成。

       DF患者也易因为广泛动脉中层钙化导致下肢血管闭塞以及侧支形成不良,同时,高血糖可直接损伤血管内膜,长期血糖控制不佳及氧化应激均会导致糖基化终末产物的蓄积大量增多,血液黏稠度增加,过多的血糖会导致血管变硬、变脆、增厚,血管变形能力下降,血液供给不足,导致组织缺血、缺氧,加速组织坏死,胰岛素抵抗及内皮素1等缩血管素的增加进一步加重肢体缺血。

       血液黏稠度增加还导致血管炎症,以上诸多原因会导致血管形成血栓,造成血管产生闭塞现象,血液供给严重缺失,器官营养不良、代谢不畅,如果身体组织器官长处于这种状态,很容易导致器官司坏死,由于“足”离心脏最远,血管闭塞现象最严重,很容易引发水肿、发黑、腐烂、坏死,形成足部坏死。感染是促成DF发生另一重要的促因和诱因,高血糖是一种良好的培养基,为细菌入侵、滋生提供了便利条件,除外之外,下肢血供减少阻碍创面愈合促使感染率增加。糖尿病并发周围神经病变时易引发足部皮肤缺损,形成细菌侵入门户。同时血糖紊乱导致机体免疫力降低,促成了感染的发生且难以控制。感染导致高代谢,夺取组织的供应,促成并加重DF。另外,还有一些研究已证实与DF发生有关的遗传基因,如KCNQ1基因、血管内皮生长因子基因、Toll样受体基因等。

2.X线检查方法

2.1吲哚青绿荧光血管造影

       吲哚青绿荧光血管造影已被用于下肢缺血的患者,提供关于足部灌注快速定量分析,并能提供血管堆积物的信息。记录基线组织灌注,通过血管介入、干细胞移植、高压氧等治疗后评估灌注来验证治疗疗效。由临床医师控制成像头,并立即在计算机监视器上产生图像,从而实现实时组织灌注的可视化。该方法有助于临床医师区分组织有无灌注,确定截肢平面的工具;预测组织的灌注和生存能力,可以选择更有效的治疗策略和评估切口愈合结果。虽然这种技术可以评估组织的灌注,血运重建的反应和潜在的预测切口愈合能力,但是其价格昂贵,尚未广泛使用。吲哚青绿荧光血管造影禁用于碘过敏患者。

2.2螺旋CT

       螺旋CT扫描仪的发展大大提高了动脉成像的分辨率,提供下肢血管的解剖分布。最常见的是使用32~128排CT进行外周动脉增强检查。从主动脉到脚的动脉成像可以在单次造影剂注射中进行。在成像后,可以利用容积数据进行三维重建。计算机断层造影对外周动脉疾病诊断的敏感性和特异性现在已经被接受。Meta分析显示检测>50%狭窄的灵敏度为90%~95%,特异度为92%~96%。研究表明,CT血管造影与MRI血管造影术在精度方面差异无统计学意义。同时,CT灌注成像也得到广泛应用,尤其是颅脑,并显示出其反映微循环灌注的优越性。有研究将CT灌注成像应用于评估糖尿病大鼠模型的下肢肌肉灌注中,结果表明在实验组(糖尿病大鼠组)血流量明显高于对照组(正常大鼠组)(P<0.01),而两组血容量比较差异无统计学意义。也有研究对比血管介入术前后足部CT灌注图显示出统计学差异。CT不仅分辨率高,也可以应用灌注反映组织微循环,与MRI相比时间短,有良好的重复性。

3.超声检查方法

3.1双相B超

       双相B超结合彩色多普勒检查血流动力学改变明显的病变。它扩展了非成像灌注检查的能力,提供疾病分布范围和下肢灌注情况。狭窄病变可能影响多普勒波形,峰值收缩速度比是最常用的测量方法。峰速比>2表示狭窄程度>50%,被认为是血流动力学显著改变。多普勒超声用于检测血流动力学显著病变的灵敏度:在髂和远端段为80%~90%,但对于腘动脉稍差。超声检查是安全经济的非侵入检查手段,但是对灌注评估有明显的操作者依赖性。尤其在糖尿病患者中,由于管壁的广泛钙化并且这种疾病病变多位于膝下血管,使检查的准确性和质量明显下降。

       也有学者采用高频超声来评估周围神经病变以及DF周围神经损伤,有研究证实糖尿病患者胫神经和正中神经增粗与疾病进展有关,而高频超声可以清晰观察到末端神经的完整性及改变,并且联合激光多普勒同时可以分析DF的区域灌注情况,具有低廉、简便、可重复性和减少患者不舒适感的优势。

3.2增强超声

       具有微泡造影剂(尺寸为2.5μm)的对比增强超声可以在大腿周围充气的袖带至收缩压以闭塞动脉循环的信号强度变化来评估肌肉灌注。常用参数如峰值时间对比度、最大对比度、时间信号强度曲线下的面积和梯度等来评估灌注。对比增强超声可以用来评估侧支循环,有广泛侧支循环的患者比侧支循环差的患者峰值时间缩短。该技术成功地区分了患者有无外周动脉疾病。然而,到目前为止,它仅用于评价腓肠肌及比目鱼肌群,其他肌群的测量均受到骨骼影响。所有的超声检查技术均有操作者依赖性以及受患者运动伪影影响,并且该方法用于DF尚未被充分验证。

4.MRI检查方法

       MRI的发展取得了重大技术进步。MRI血管造影是非侵入性技术,三维成像的发展已经在很大程度上取代了二维技术,现在可以在单次造影剂注射中进行全身肢体检查。MRI血管造影在显示远端血管方面优于数字减影血管造影,即使在严重闭塞性疾病和慢性下肢缺血患者中也不需要碘化对比剂。MRI血管造影对外周动脉疾病的诊断和排除具有很高的灵敏度(94.7%和95.6%),包括由于远端病变引起的严重缺血(灵敏度为92.2%)。有研究表明,非对比MRI灌注血管区域图能可靠地阐明曲趾时足部肌肉的区域性灌注情况,可以便捷地对DF的肌肉灌注进行评价。

       孟利明等运用2D-流动衰减反转恢复序列行双侧足底软组织单层动态增强MRI检查,结果显示不同类型DF的强化峰值、开始强化后10s及30s信号改变率呈现出不同的特点。使用主动脉和股动脉推注的时间分辨的混合技术在足底血管进行成像时获得更高的准确度,因此该技术展现了在糖尿病患者中观察疾病分布的成像优势。然而,MRI检查的缺点包括需要昂贵的高分辨率MRI扫描仪和相对于其他技术高估狭窄的可能性。起搏器、金属植入物和幽闭恐惧症是MRI的禁忌证。严重肾损伤和肌酐清除率<30mL/min是相对禁忌证,因为存在继发于钆的肾源性全身性纤维化的风险。

5.单光子发射计算机断层成像术和正电子发射断层成像术

       核医学成像技术已经成熟应用于心肌灌注的评估,使用高灵敏度的放射性标记的灌注分子来显现高度特异性的细胞。这些功能数据与CT上获得的高分辨率解剖数据融合形成图像,以便于灌注的功能和结构概述。已经99Tcm-大颗粒聚合白蛋白的放射性示踪剂来评估血管生成,并且正电子发射断层成像术(positron emission tomography,PET)放射性示踪剂150已被用于检测并定量分析四肢缺血患者的骨骼肌血流。与踝肱指数相比,210Tl成像被证明是在无症状患者中检测到血流灌注异常更敏感的检查方法,且比超声多普勒更好地显示微循环及侧支循环灌注。99Tcm-亚甲基二膦酸盐三相骨显像可用于评价DF下肢血流改变,并且提供全面综合地观察病变部位动脉血流灌注、血管床、骨盐代谢方面的依据。

       Stacy等使用单光子发射计算机断层扫描(single-photon emission computed tomography,SPECT)/CT成像,联合尸检成像和组织学分析的方法进行死后验证下肢缺血猪模型的下肢动脉生成和肌肉灌注的连续变化。证实201TlSPECT/CT成像可以在肢体缺血后进行动脉生成和静息组织灌注的连续的区域定量分析。Takagi等研究表明,99Tcm-大颗粒聚合白蛋白灌注闪烁扫描技术可以进行灌注定量分析,确定血流分布以及估计血管直径。PET和SPECT可用于评估DF患者的远端肢体灌注,并可提供“灌注图”,根据血管模型评估区域灌注。此外,这种技术还可以评估干预后灌注的变化。但是,这项技术成本高昂并且具有高度专业性。

6.小结

       DF患者治疗后效果不佳,因而产生重大的社会和经济负担。任何患有DF溃疡的患者应进行彻底的身体检查,特别是详细的病史、解剖学和组织灌注的评估。然而,单独的临床检查无法可靠地评估灌注减少的严重程度。此外,与DF溃疡(包括感染,水肿和神经病)相关的临床特征可能会影响常规检查(如踝肱指数、趾肱指数、经皮氧分压、皮肤灌注压等)的准确性。而且,一些DF溃疡可能会在没有血运重建保守治疗的情况下愈合,当然,也会有高达40%的患者即使应用血管成形术或旁路术成功的重建血运,仍有可能在12个月内再次发生溃疡,表明其他因素有助于糖尿病患者的切口愈合。

       目前的成像技术(如双相超声和血管造影)允许评估外周动脉疾病的形态分布,并可提供关于整体灌注不足的信息。然而,对于远端灌注不足的患者,如缺血性足溃疡患者,这些检测可能无法反映实际的组织损失面积灌注程度。因此,DF的足部灌注评估方法有待进一步研究。目前对于DF溃疡患者灌注最佳措施尚未达成共识,新的影像学技术可能会有助于早期评估切口愈合的可能性和截肢风险,以及做到对DF的早发现、早诊断、早治疗,提高DF患者的长期生活治疗,减轻患者及医疗的负担。

来源:杜梅,倪建明,张追阳.影像学检查方法在糖尿病足微循环灌注评估中的应用与进展[J].医学综述,2018(01):165-169.



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