[发明专利]定位和分析用于整形和再造外科的穿支皮瓣

说明书

公开了使用ICG荧光血管造影术成像来进行用于整形和/或再造外科的穿支血管的手术前识别的方法和装置。时间分辨的图像处理被用于加亮穿支位置并使得能够通过各种计算的度量来实现候选穿支之间的视觉辨别。基于这些度量，外科医生能够交互式地定位和选择适合于整形和再造外科手术的穿支血管。

背景技术

整形和再造外科常常需要皮肤的皮瓣和皮下组织的定位和临床评估，所述皮肤的皮瓣和皮下组织由隔离的穿支血管供给并且可能地适合于移植在身体的另一部分中。穿支从它们的源血管到达皮肤表面，穿过深部肌肉组织或在深部肌肉组织之间。良好血管化的皮瓣是用于移植的好的候选。

例如，自从20世纪80年代早期，腹部供区皮瓣已经变成用于自体胸部再造的标准。在腹部内，游离脂肪选择的范围从全部横行腹直肌肌皮(TRAM)瓣到隔离的穿支皮瓣，诸如腹壁下深动脉(DIEA)穿支皮瓣。穿支皮瓣已允许以最小的供区发病率按照可靠的方式将病人自己的皮肤和脂肪转移到其他的组织再造区域中。依赖于随机模式血液供给的皮瓣不久被可以可靠地转移大量的组织的有蒂的轴型皮瓣替代。游离组织转移的出现允许适当地匹配供区和受区的甚至更大范围的可能生。穿支皮瓣的增长的使用已提高了对个体的DIEA的特定解剖特征及其穿支的手术前熟悉程度的需要，尤其是假定在对腹壁的血管供给的该解剖结构中的显著不同。

穿支的定位和评估是辛苦的且耗时的过程。常常执行手术前计算机断层扫描血管造影(CTA)成像以进行所述定位。这样的方法需要相当大的花费，并且具有如下附加的复杂性：外科医生必须在心里将来自先前获取的3D形态的图像与现在正躺在手术台上的病人的当前2D视图相关联。对更有利的成像形态的研究因此正在持续进行，其中最近感兴趣于吲哚花青绿(ICG)荧光成像的使用，其中基于荧光信号穿过皮肤来评估血液循环。作为由近红外光谱范围内的辐射激发的结果，发生具有大约830nm的发射峰值的ICG中的荧光。具有大约800nm的波长的激发光可以例如由二极管激光器、发光二极管(LED)或者其他常规的照明源(诸如弧光灯、具有合适的带通滤波器的卤素灯)产生。皮肤对此波长是透明的。

ICG强力地结合到血液蛋白质并且先前在几乎没有不利反应的情况下已经被用于心搏出量测量、肝脏功能评估以及眼科血管造影术。ICG荧光信号的评估可以被用于定位穿支。由于穿支附近的皮肤表面通常聚集更多的血液并且以比周围组织更快的速率，故一旦ICG被注入，穿支趋向于比周围组织更亮且更快地发荧光。此迅速的、高强度的荧光使得能够实现穿支的视觉定位。然而，外科医生常常不仅关心定位，而且关心评估和比较，以支持作出好的临床决定。外科医生需要确定若干穿支中的哪一个是最佳的移植候选。此处，在荧光迅速地聚集和消散时的简单视觉观察不是足够的。例如，来自连续的注入的残余ICG聚集在组织中以及随每次注入而逐渐地升高背景亮度的趋势进一步使所述最佳候选穿支的容易的视觉辨别变得混淆。此外，ICG有时在若干分钟期间极其缓慢地移动，使得这样的进行中的分析非常有挑战性并且非常主观。外壳医生将通过提出下面的问题而进行评估：

1)所述组织中有多少ICG结合的血液？

2)其在所述组织中停留多久？

3)其多快地移动通过所述组织？

4)在药剂被注入之后，解剖区域以什么样的顺序发亮？

这些问题在主观基础上是难以回答的。因此，存在对更先进的图像处理和显示方法以应用客观标准来定位和评估穿支的需求。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了使用ICG荧光血管造影术成像的用于针对整形和/或再造外科的穿支血管的手术前识别的方法，其包括时间分辨的图像处理以加亮穿支位置并且通过各种计算的度量来使得能够实现候选穿支之间的视觉辨别。外科医生能够选择和比较根据下面的处理动作中的至少一个来分析时间序列并输出度量的算法的结果：

基于逐像素的方式确定时间积分的荧光；

通过将时间积分的荧光除以消逝的时间来计算平均荧光；