多模态诊断肠系膜缺血

摘要

本文介绍了一种多模态方法，旨在克服传统方法在检测肠系膜缺血和预防肠坏死方面的局限性。该技术通过将先进的超声成像与前沿的近红外光技术相结合，提供了一种有前景的解决方案。

摘要

肠系膜缺血的早期诊断仍然具有挑战性，因为肠系膜缺血在坏死发生前缺乏特异性症状、体征以及能够明确提示肠道组织缺血状态的实验室检查指标。尽管计算机断层扫描（CT）是诊断成像的标准方法，但仍存在若干局限性：（1）重复检查会增加辐射暴露和肾损伤风险；（2）即使肠系膜动脉显影良好，仍可能发生组织坏死，导致CT结果产生误导；（3）对于正在手术室中或远离医院的患者，未必能在抢救肠道的“黄金时间”内获得CT检查。本文介绍了一种利用超声技术和近红外光克服上述局限性的方法，并包括相关临床研究。超声技术不仅可实时提供肠道的形态学与动力学信息，还能在无需转移患者或使其暴露于辐射的情况下评估肠系膜血管的灌注情况。经食管超声心动图可在手术室（OR）、急诊科（ER）或重症监护室（ICU）中精确评估肠系膜灌注。本文展示了7例主动脉夹层患者中肠系膜缺血的典型表现。近红外成像结合吲哚菁绿可直观显示血管及肠组织的灌注情况，但该技术需通过剖腹手术实施。文中展示了2例主动脉瘤患者的检查结果。近红外光谱技术则以数字化方式反映肠道组织的氧债状态，有望成为无需剖腹即可早期发现肠系膜缺血的潜在手段。上述各项评估的准确性已通过术中探查及术后病程（预后）得到验证。

引言

急性肠系膜缺血若不及时诊断和治疗，可能危及生命^1,2；然而，在肠坏死发生之前尽早诊断并恢复灌注（最好在4小时内）仍面临诸多挑战，原因如下：（1）肠系膜缺血由 通过 多种机制且涉及多个由不同专科管理的疾病；（2）肠系膜缺血缺乏特异性的症状、体征或实验室检查结果；（3）作为诊断成像金标准的计算机断层扫描（CT）可能存在误导性，因为即使肠系膜上动脉（SMA）显影正常，仍可能存在缺血^2,3,4,5.

肠系膜缺血的原因包括栓塞、血栓形成、夹层以及非闭塞性肠系膜缺血（NOMI）^3,6栓塞由心源性血栓引起，常见于心房颤动、左心室扩张或主动脉粥样硬化患者，此类血栓在发生栓塞前通常无症状。偶尔，血栓可形成于肠系膜上动脉（SMA）或肠系膜上静脉。近期研究表明，COVID-19 可导致血栓形成。⁷在主动脉夹层中，主动脉内的内膜瓣可阻塞肠系膜上动脉（SMA）的开口，或夹层直接延伸至SMA，扩张的假腔压迫真腔。由于这种阻塞是 "动态的" 即使在对比增强CT显示肠系膜上动脉显影的情况下，也可能发生肠系膜缺血。肠系膜缺血常与其他危重疾病同时出现，例如脑卒中、心肌梗死或主动脉破裂，因此需要快速而准确的诊断以确定治疗的优先顺序。对于长期接受血液透析的患者，肠系膜上动脉常因钙化而狭窄，在使用体外循环进行心脏手术或经历各类应激状态后，血流可能显著减少。^8,9,10NOMI 可能由心力衰竭、心脏骤停或低氧血症导致 SMA 氧供不足引起，尽管 SMA 本身是通畅的^11,12,13考虑到多种病因和发病模式，不仅需要评估肠系膜上动脉的血流情况，还必须评估肠壁的缺血状态。

延迟诊断的另一个原因是缺乏关键症状或体征。当肠组织发生坏死后，病情才会变得明显。尽管已有研究探讨了多种实验室检测指标作为肠系膜缺血的潜在标志物，例如C反应蛋白、乳酸、瓜氨酸或肠道脂肪酸结合蛋白^4,14，但迄今为止尚无任何实验室检查被证实可用于检测肠系膜缺血的早期阶段¹⁵。虽然CT是诊断肠系膜缺血的标准影像学方法^16,17,18，但诊断过程中可能存在误判，或成像技术存在局限性^5,19，因此准确诊断需要专业经验，有时可能需要将患者转诊至其他医疗机构。此外，对于无法转移至放射科的手术室（OR）、急诊科（ER）或重症监护室（ICU）中的患者，CT检查并不可行。对造影剂的过敏反应、肾毒性以及辐射暴露等问题，也限制了CT作为所有腹痛患者的首选诊断检查手段。

肠缺血对于整形与重建外科医生而言同样是一个棘手问题。在进行咽癌根治性手术时，常采用游离空肠瓣重建被切除的咽部。手术中取一段空肠及其动静脉蒂，将血管蒂与颈部血管吻合，随后将空肠瓣与咽部及食管进行吻合。为确认血管吻合的通畅性，术中可采用吲哚菁绿（ICG）成像技术（见第3节）。然而，有时术后数天内仍会发生皮瓣坏死。尽管发生率较低，但若未能及时发现并处理，皮瓣坏死可能危及生命。因此，已发展出多种检测空肠缺血的方法，例如频繁进行超声检查（US）以确认血流情况、反复行内镜检查以观察黏膜颜色，或设计一段“哨兵段”空肠用于监测灌注情况，之后再通过额外手术将其埋入体内^20,21,22；然而，这些操作对患者和医生而言均较为困难。其他已应用于临床诊断肠缺血的技术还包括光学相干断层扫描²³、激光散斑对比成像²⁴、侧流暗场成像²⁵和入射暗场成像²⁶。这些具有前景的技术有望通过进一步发展而得到广泛应用。

鉴于肠系膜缺血的性质在不同情况下涉及多个领域，因此采用多种检测手段至关重要。本文提出了两种潜在的检测方法，即超声（US）和近红外光，并展示了其代表性研究结果。

方案

在获得高知医科大学伦理委员会批准并取得每位患者的知情同意后，开展了吲哚菁绿（ICG）成像的临床研究。共纳入25例患者，这些患者于2011年至2016年间因咽部或颈段食管癌切除术后接受了游离空肠移植重建手术。关于超声（US）部分，回顾了2000年至2018年临床实践中获取的视频记录。根据机构伦理审查委员会的意见，该部分研究免除了伦理审批要求。

1. 经食管超声心动图（TEE）

注意：经食管超声心动图（TEE）需要插入食管探头，适用于在无法进行CT评估的手术室（OR）或重症监护室（ICU）中进行诊断或监测。TEE可提供肠道的形态学、运动功能以及灌注状态信息^27,28。尽管观察肠系膜上动脉（SMA）需要一定的图像解读经验，但对于有经验的心脏和胸主动脉检查医师而言并不困难。可通过将TEE探头（见材料表）插入胃内，并将换能器朝向后方来显示SMA（图1A）。

1. 在短轴切面（扫描平面0°）观察降主动脉，然后将探头推进至胃内，同时通过逆时针旋转探头并轻微前屈探头尖端，保持主动脉图像可见，并确保换能器始终与食管壁接触。
2. 如果主动脉图像向下移动，则进一步弯曲探头尖端（图1B）。
3. 使用彩色多普勒模式，通过血流信号辅助识别内脏分支，并确保腹腔干开口位于腹主动脉的12点钟位置（图1C）。其在距离开口数厘米范围内分为两支或三支动脉。
4. 将探头再向前推进一英寸，使肠系膜上动脉（SMA）出现在12至2点钟位置。
   注意：向左弯曲探头尖端有助于旋转图像，使SMA显示在12点钟位置。
5. 确认SMA远段位于胰腺（脾静脉）与腹主动脉之间，此处左肾静脉从SMA后方穿过。
6. 将扫描平面旋转至90°，以获得主动脉及内脏分支的长轴切面图像，从而更易于评估SMA远段（图1D）。
   注意：图1C、D展示了一例无肠系膜缺血的心血管外科手术患者的经食管超声心动图（TEE）表现。

2. 腹部超声检查

注意：该方法适用于在伴有腹痛的多名患者中怀疑或排除肠系膜缺血，需结合体格检查使用。本方法可用于评估肠道的形态与动力以及肠系膜上动脉（SMA）的血流情况。图2A展示了为实现不同目的时探头（见材料表）的放置位置。

1. 使用频率范围为2至5 MHz的凸阵或扇形探头，以利于肠道的可视化及上述评估 通过 具有足够的分辨率和灵敏度的腹壁。
   注意：使用频率范围在 2.5 至 5 MHz 之间的探头，将增益调至最大，以清晰显示腹部肠管，同时避免产生背景噪声。
2. 将探头置于脐周腹壁以观察肠管（图2B）。在肠腔气体（蓝色虚线）之间寻找任意声窗（黄色箭头）。
3. 检查肠管的大小和蠕动情况、黏膜水肿，或其周围是否存在腹水。后者提示肠管坏死的发生。
4. 为评估肠系膜上动脉血流，将探头垂直置于脐部水平上方。找到起源于腹主动脉并向下走行数厘米的肠系膜上动脉（图2C).
   ​注意：超声检查结果中的 图2B，C 在健康个体中记录到。

3. ICG 成像

注意：该方法适用于评估手术区域组织的灌注情况。

1. 根据制造商的说明准备吲哚菁绿（ICG）成像系统（参见材料表）。
2. 将总共2.5 mg的ICG（参见材料表）溶解于10 mL蒸馏水中（0.25 mg/mL），经中心静脉导管注入，随后用10 mL生理盐水冲洗（图3A）。
3. 在显示器上观察ICG灌注至肠系膜动脉，随后进入肠组织的情况（图3B）。通常在注射后约10至20秒内可见。
   ​注：图3B中的ICG成像结果来自上述研究中一例采用游离空肠移植的重建手术病例。

4. 近红外光谱法（NIRS）

注意：为解决整形与重建外科中的问题（如引言部分所述），本研究提出使用近红外光谱（NIRS）系统，该系统既往已应用于心血管外科²⁹；然而，仍需验证以确认 rSO₂ 能够反映空肠的缺血状态。在切取空肠皮瓣时，将 NIRS 传感器置于空肠表面，于动脉和静脉夹闭以及重建后血流恢复期间监测 rSO₂ 的变化。此外，术后3天将 NIRS 传感器置于颈部皮肤表面，持续观察 rSO₂ 的变化。本文描述了在手术区域直接评估肠道 rSO₂ 的推荐操作步骤。

1. 按照制造商的说明准备近红外光谱（NIRS）系统（参见材料表）（图4A）。
2. 根据待测区域的深度，选择合适的传感器用于测量组织的rSO₂（图4B）。将传感器直接放置于组织表面，保持轻微接触，避免过度按压。
   注：本研究使用的传感器其发射器与接收器之间的距离为2 cm。
3. 检查显示屏上每5秒更新一次的rSO₂数值（图4B）。

结果

经食管超声心动图（TEE）
存在两种类型的发现：（1）“分支型”，表现为肠系膜上动脉（SMA）的真腔因假腔扩张且无血流而受到压迫；（2）“主动脉型”，表现为SMA开口处存在内膜瓣且SMA内无血流（图5A）。文中展示了三例由急性主动脉夹层导致肠坏死的代表性TEE表现。在其中一例“分支型”病例中，SMA的真腔严重受压（图5B）。经剖腹探查证实为肠坏死，并实施了肠切除术。主动脉型肠系膜缺血的表现在不同病例中有所差异，此处展示两例。TEE显示主动脉的真腔受压（图5C）。在一例中，腹腔干动脉灌注良好，但SMA内未检测到血流；在另一例中，两者均无灌注。在这两例患者中，剖腹探查均证实存在肠坏死。

腹部超声
超声可观察到肠蠕动减弱或消失，或肠管扩张（图6A）。正常肠管直径通常小于...

讨论

肠系膜缺血仍然是一个超出临床领域的未解难题。为解决这一常见问题，其他器官的类似病理变化可能提供有益的启示。针对急性心肌梗死提出的“缺血级联”"（ischemic cascade）"概念³²，其早期阶段所出现的局部室壁运动异常（如运动减弱、无运动和运动失调）已被用作心肌梗死的诊断指标，取代了无法实时无创评估的冠状动脉血流。该概念已被应用于同样为肌性器官的肠道，以探索肠系膜缺血的诊断方法（图10A）。

在灌注不足的评估中采用了两个维度，即“"严重程度"”和“"持续时间"”。为评估肠系膜灌注，有四种基于超声和近红外光的技术，其应用方式各不相同（图10B）。这些技术分别对应缺血级联反应中的各个事件（图10C）。该级联反应始于灌注丧失，随后动脉血分布减少，而动脉血富含氧合血红蛋白，从而导致组织缺氧。组织缺氧进一步引发器官...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
HyperEye 医疗系统	Mizuho Ikakogyo Co., Ltd.		图3中使用的ICG成像系统
吲哚菁绿	Daiichi Sankyo Co., Ltd.		图3中用于ICG成像的ICG
经食管超声心动图（TEE）系统	Philips Electronics	iE33	图5中使用的TEE系统
TOS-96, TOS-OR	TOSTEC Co.		图4中使用的近红外光谱（NIRS）系统
超声系统	日立公司	EUB-555, EUP-ES322	图1中使用的超声心动图系统
超声系统	Aloka 公司	SSD 5500	图2中使用的超声心动图系统
Vscan	GE 医疗公司		图2中使用的手持式超声设备