一种用于研究血管化复合异体移植物和游离皮瓣保存策略的实验性人体DIEP皮瓣模型

摘要

本方案描述了一种基于腹壁下深动脉蒂的人体穿支皮瓣模型的手术切取技术，旨在用于实验研究。

摘要

近年来，保存方法如细胞保护剂注射， 离体 机器灌注与超冷保存已成为通过减轻缺血和缺氧损伤来增强标准及边缘器官长期保存效果的策略。尽管前景良好，这些技术在血管化复合组织异体移植（VCA）领域的应用仍主要局限于临床前研究。迄今为止，大多数针对VCA灌注策略的研究依赖于动物模型，尤其是猪或啮齿类动物的复合组织。虽然这些模型可提供重要的机制性见解，但其在解剖学、免疫学和生理学方面的差异限制了研究结果在人体应用中的可重复性与转化价值。

本方案详细描述了为保存研究获取人类腹壁下深部穿支（DIEP）皮瓣所需的每一步手术操作。穿支血管在筋膜上方被切断，不进行任何筋膜下解剖，从而获得一段虽短但足以用于插管的血管蒂。该模型利用标准腹壁成形术中废弃的组织，不会对患者造成额外风险。文中明确了关键操作步骤，以确保获取功能完整的皮瓣，同时不延长手术时间或影响患者安全。在实验使用前，通过功能性影像学检查确认皮瓣的存活能力，还可进行连续组织活检以评估组织完整性。该模型特别适用于保留肌肉的血管化复合组织移植（VCA）手术研究——例如部分面部移植——同时也可用于自体游离皮瓣保存的研究。

引言

血管化复合组织异体移植（VCA）为存在复杂组织缺损的患者，特别是面部和上肢缺损患者，提供了一种前景广阔的重建治疗方案¹。然而，VCA 极易受到缺血-再灌注损伤的影响，这可能损害移植物的存活能力并影响长期预后²。在此背景下，诸如细胞保护剂注射、ex vivo 机械灌注以及超低温保存等器官保存技术已逐渐发展成为延长保存时间、优化移植物质量，并在移植前评估其活性的重要策略^3,4,5,6,7。尽管常温下ex vivo 器官灌注技术在过去十年中已成功从实验性实验室技术转化为临床实践，并取得了令人鼓舞的结果⁸，但在 VCA 领域，该技术目前仍主要局限于研究阶段⁹。

迄今为止，大多数关于血管化复合组织移植（VCA）灌注方案的研究依赖于动物模型，尤其是猪或啮齿类动物的复合组织模型¹⁰。尽管这些模型提供了有价值的见解，但由于解剖学、免疫学和生理学上的差异，其可重复性和转化应用价值本质上受到限制^11,12。人体组织模型可提供更具相关性的信息，但用于研究的脑死亡供体新鲜组织极难获取，需要复杂的后勤协调、严格的监管审批，并引发伦理方面的担忧^13,14。理想的替代方案应是一种非尸体来源、符合伦理要求、基于人体的皮瓣模型，该模型不应具备完整VCA手术的复杂性或风险，且对患者完全安全。尤为重要的是，该模型还应易于获取，以促进可重复、可扩展的研究开展。

本文描述了一种用于血管化复合组织移植（VCA）保存研究的人类深部下腹壁穿支（DIEP）皮瓣模型，该模型利用腹部整形手术中废弃的组织，对患者无任何额外风险。

方案

所有患者均按照《赫尔辛基宣言》的规定接受了标准的人道关怀，研究方案已获得机构伦理委员会批准（项目编号：IRB00014528_2025_32）。患者已知情同意将其废弃的组织用于科研目的。

1. 术前护理

注意：这些皮肤穿支皮瓣（不包括筋膜和肌肉）来源于患者手术废弃组织，通常为减重术后患者，且仅可在既往接受过腹壁皮肤脂肪切除术并具有可预测脐部移位（即存在显著腹部悬垂赘皮）的情况下获取。术中计划进行吸脂者为排除标准。同时进行腹直肌分离修复并非禁忌，因该操作在皮瓣切取后实施。腹部悬垂赘皮通常至少可部分覆盖耻骨区域。患者必须无血栓栓塞病史，且体重指数（BMI）须低于30 kg/m²，因更高数值提示肥胖，且在全身麻醉下进行择期非生命必需手术的风险-获益比不利。既往有腹部手术史（吸脂术除外）通常不构成禁忌，前提是可通过多普勒检查识别穿支或术中直接观察到穿支。对于真正的临床单侧DIEP游离皮瓣重建术，也应避免实施本项研究性操作，因该类手术本身已较为耗时且复杂，额外增加术前步骤将不合理并增加手术风险。

1. 患者取站立位，使用皮肤记号笔进行术前皮肤脂肪标记。从耻骨联合至剑突确定中线，并在阴阜联合上方约7 cm处画一条横线。将此线向两侧各延伸约7 cm，轻柔向上弯曲，连接至髂前上棘稍下方。
2. 患者取仰卧位，使用手持式多普勒超声探头（8–10 MHz）定位脐周穿支血管。
   注意：在皮肤上涂抹少量无菌超声耦合剂，以确保良好的声学接触。将探头以45°角轻触皮肤，避免压力过大而减弱信号。听到强而清晰的三相脉动音提示存在动脉穿支。使用无菌标记笔在皮肤上标记每一处穿支位置，建立穿支分布图，此步骤为DIEP皮瓣切取前的常规操作。
3. 使用皮肤记号笔勾画出所需大小的椭圆形皮瓣轮廓，确保其内侧边缘包含已标记的穿支，并跨越脐部两侧（图1）。
4. 按常规腹部手术标准，使用无菌手术巾对从剑突至大腿上1/3，包括会阴区域的手术野进行消毒铺巾。

图1：减重术后腹部皮肤软组织切除术联合DIEP皮瓣切取的术前评估。（A）使用多普勒超声仪和皮肤标记笔进行术前标记，以识别并勾画出腹中线两侧的脐周穿支血管。（B）术者展示拟切除的腹部皮肤及皮下组织的松弛程度，沿横向标记线切开前，明确突出的脂肪皮肤皱襞。请点击此处查看该图的放大版本。

2. 皮瓣获取

1. 使用15号手术刀片，沿脐周作环形切口至皮下组织层，将脐部从腹壁上分离。
2. 在脐缘两侧各放置一根长而松的不可吸收缝线。
3. 使用梅奥剪刀从浅层向深层垂直解剖脐部，直至完全游离，同时保留其脐蒂。
   注意：此步骤中助手的协助至关重要。应使用Gillies拉钩暴露脐部，同时对长的不可吸收缝线施加轻柔的纵向牵引，以利于解剖。脐蒂周围的脂肪形成一条坚实的索状结构，在脐部游离过程中易于触诊，有助于精确识别并保护脐蒂。
4. 沿术前标记线，在阴阜联合上方约7 cm处作一低位横向皮肤切口，两侧轻柔地向前后上髂棘方向弯曲，使用15号或21号手术刀片完成。
5. 从下切口开始，在皮下平面掀起上腹部整形皮瓣，并向头侧推进至脐部。使用尖头单极电凝设备，设定为凝固模式下约50–70 °C和80 W，将腹直肌前筋膜与覆盖其上的皮下组织和皮肤分离，同时在整个解剖过程中严格维持止血。
6. 当解剖接近先前游离的脐蒂时，将电凝温度降至约20–30 °C，功率仍保持在凝固模式下的80 W，并改用Metzenbaum剪刀进行精细解剖，以避免损伤脐蒂。
7. 识别并仔细游离两条主要的脐旁穿支血管，它们起源于深部腹壁下动脉系统。在直视下使用Stevens剪刀或小型Metzenbaum剪刀对每条穿支进行环周解剖，保留其血管蒂。解剖范围不得超出腹直肌前腱膜水平（图2）。
   注意：穿支的选择依据其大小；在直视下显得较粗大且有搏动者优先选用。围绕脐部的解剖必须精细，以避免损伤这些穿支。
8. 使用15号刀片沿中线纵向切开脂肪皮肤组织瓣（adipocutaneous panniculus），从下部耻骨切口中心向上至脐部，随后使用设定为约50–70 °C的单极电凝继续分离。
9. 继续使用设定为约50–70 °C的电凝设备向头侧解剖至剑突区域，并沿侧肋缘扩展，保持皮瓣血管蒂完整，不予以切断（图3）。
   注意：若因血管蒂影响导致脐上区域解剖困难，出于操作便利考虑，此第9步可延后进行；也可在第12步切断血管蒂后再执行，具体根据术中情况决定。
10. 使用标准单极电凝设备（凝固模式下约50–60 °C、80 W）进行中等强度凝固，控制轻微出血，以实现精确止血。
11. 根据初始标记，使用皮肤标记笔重新调整皮肤皮瓣的轮廓，确保在第8步纵向切开的脂肪皮肤组织瓣两侧，穿支血管位于皮瓣内侧边缘（图4）。
    注意：为避免因测试溶液暴露表面积不同而产生偏差，若获取两个皮瓣，则两者必须大小相同。皮瓣厚度由皮瓣自身的皮下组织决定，手术中无法减薄而不危及皮瓣完整性。
12. 使用可吸收3-0缝线或自动夹夹闭并结扎腹壁下动脉穿支血管蒂，在筋膜上方切断穿支，不进行筋膜下解剖。记录暖缺血开始时间。
    注意：在完全分离皮瓣并注射细胞保护剂前，通常会经历约10分钟的皮瓣缺血期。
13. 将脐上皮肤及皮下脂肪向下推进，并使用不可吸收缝线将游离的腹部皮瓣在中线处固定于下切口边缘，缝合时留一端线尾较长。
    注意：此步骤中应将患者置于半屈曲体位。对上腹部皮瓣施加向下的牵引有助于判断需切除的多余皮肤量。
14. 利用连接脐上区与耻骨区的中线不可吸收缝线的长端作为引导，用皮肤标记笔在多余的脂肪皮肤组织瓣上画出切除线，向两侧延伸至前后上髂棘，方法同常规腹壁成形术。DIEP皮瓣位于此标记切除线的下方（补充图1）。
15. 使用15号手术刀片沿术前标记线切开皮瓣。按照预先设计的方案获取穿支皮瓣，使用单极电凝设备（凝固模式下约50–60 °C、80 W）进行分离（图5）。
    注意：此为最精细的步骤之一，必须确保穿支完全包含在皮瓣内。建议助手提供轻柔牵引，同时术者在整个解剖过程中持续直视观察穿支。不建议使用冷刀解剖，因其可能破坏皮瓣完整性并导致血管渗漏。
16. 将穿支皮瓣与周围废弃组织完全分离。
    注意：若获取两个皮瓣并施加不同处理，可通过在其中一个皮瓣上缝合标记线加以区分。
17. 切除与腹壁成形术中去除的多余皮肤和脂肪相对应的冗余真皮脂肪组织。
    注意：若出于操作便利考虑，在切除多余真皮脂肪组织后才获取穿支皮瓣，可使用一次性无菌电池供电电凝笔（大头，温度约1,200 °C）完成最终分离。此时无法使用回路电极，因为组织已完全脱离患者。获取DIEP皮瓣后，手术团队将皮瓣交给手术室内等候的研究团队，随后继续进行腹壁成形术，沿预先标记的切除线解剖，分离并移除多余的脂肪皮肤组织瓣。

图2：腹壁皮肤脂肪切除术术中视图，显示腹壁下深部穿支血管蒂的骨骼化。 图像显示脐上解剖前及脐下纵向切开前的手术视野。两条主要的双侧脐旁腹壁下深部穿支血管已暴露，并以手术器械标示。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3：脐上分离后术中视野，显示双侧腹壁下深动脉穿支。 穿支未被结扎，在轻柔牵拉下可更清楚地观察其筋膜下走行路径及长度（白色箭头所示）。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4：术中视图，显示在结扎前于皮肤上以椭圆形勾画出的DIEP皮瓣轮廓。（A）使用皮肤标记笔（白色圆圈）将皮瓣区域调整并以椭圆形勾画，以确保每侧脂肪皮肤皱襞的皮瓣内侧边缘均包含穿支血管。（B）放大视图，显示DIEP皮瓣轮廓及根据术前多普勒定位以“x”标记的穿支血管（白色箭头）。请点击此处查看此图的放大版本。

补充图1：对上腹部皮瓣施加向下的牵引有助于确定需要切除的多余皮肤范围。 连接脐上区域与耻骨区域的中线不可吸收缝线的长端被用作参考引导。使用皮肤标记笔，沿该缝线的走行方向在多余的脂肪皮肤组织（皮赘）上画出切除线（白色箭头），并将此线向外侧延伸至两侧的髂前上棘。DIEP皮瓣位于该标记切除线的下方。请点击此处下载该文件。

图5：游离腹壁下深动脉穿支（DIEP）皮瓣在切取过程中、血管蒂结扎后的术中视野。 （A）在定位穿支血管后，使用手术标记笔勾画出大小约为10 cm × 6 cm的DIEP皮瓣轮廓。（B）沿预先标记的线条进行皮肤切开及皮瓣切取。初始切口使用15号刀片完成，随后在凝血模式下使用单极电刀（温度设定约为50–60 °C，功率80 W）进行解剖，此时多余的皮肤脂肪组织仍与患者身体相连。当组织完全游离后，采用无菌、一次性、电池供电的电凝笔（大头尖端，温度约1,200 °C）完成最终分离。请点击此处查看该图的放大版本。

3. 皮瓣的制备

1. 使用显微外科器械在放大镜下解剖血管蒂，并辨认动脉和静脉（图6）。用微血管扩张器轻柔地打开动脉管腔。
   注意：准备皮瓣时，应使用配备显微外科器械的专用无菌操作台。从动脉末端修剪2-3 mm，以获得清洁、规则的边缘，便于插管。
2. 在获取皮瓣的同时称量每块皮瓣，以便后续定量评估水肿形成情况。
3. 使用18-24 G套管对动脉进行插管，并用5-0丝线结扎固定于管腔内（图7）。
   注意：本实验中采用24 G套管进行插管，因研究涉及通过单次注射评估细胞保护剂。对于ex vivo机械灌注或体外膜肺氧合（ECMO）应用，应使用较大的18-20 G套管进行插管。在ex vivo灌注过程中如发生导管阻塞，可用肝素化生理盐水轻柔冲洗或更换套管以恢复灌注。维持低灌注压（<25 mmHg）有助于防止再次阻塞。
4. 通过导管向穿支动脉内注射造影剂，并在透视下评估皮瓣（图8）。
   注意：造影剂应使皮瓣内小毛细血管均匀显影，表明所选血管蒂提供了充分的灌注区域。在此阶段，若出现无灌注区域，可能提示该模型不适合进一步研究使用，或需切除皮瓣远端部分。获取的皮瓣随后可用于实验方案，可置于灌注机、ECMO设备上，或注射测试溶液作为细胞保护剂。可在不同时间点进行穿刺活检（直径范围为1 mm至8 mm），且不影响皮瓣完整性，从而实现对组织内组织学变化的动力学评估。

图6：研究用DIEP皮瓣取材后的观视图。（A）显示已获取的DIEP皮瓣，使用显微外科镊子解剖并分离血管蒂。动脉末端修剪数毫米以获得整齐切口，并用显微扩张镊子轻柔打开管腔。（B）放大视图，显示显微外科镊子固定优势穿支动脉，一根24G导管插入管腔用于对比剂注射。请点击此处查看该图的放大版本。

图7：DIEP皮瓣血管蒂的插管。（A）使用5-0丝线将导管固定到位，结扎时动作轻柔，以避免阻塞血管蒂管腔。（B）未连接注射器时的导管位置视图，显示导管插入血管腔的程度。请点击此处查看该图的放大版本。

图8：DIEP皮瓣收获后的X线透视图像，显示其血管解剖结构。（A，B）通过24G导管向主要穿支动脉注入造影剂，显示分支模式及血管化区域，证实两个不同皮瓣的存活能力。请点击此处查看该图的放大版本。

结果

本研究共采集了六名女性患者的11个皮瓣。皮瓣解剖由两名在皮瓣手术和腹壁成形术方面经验丰富的资深整形外科医生完成。其中一名患者因解剖困难而仅采集了单侧皮瓣。所采集皮瓣的平均重量为198.6 ± 24.4 g（n = 11），平均尺寸为10 cm × 6 cm，符合这些皮瓣所用于的保存研究的样本要求。在轻度张力下测量的蒂部长度平均为3.85 ± 0.74 cm, 使用卡尺测量的外部血管直径为1.2 ± 0.3 mm. 导管插入深度平均为1.75 cm（n = 2）。动脉造影显示所有皮瓣均灌注良好，皮瓣内血管充盈均匀且完全，评估方法与既往研究一致。¹⁵.

在六例患者的病例系列中，采用脐部移位的标准腹壁成形术的平均总手术时间为123 ± 24分钟。这六例手术之间的手术时间差异无统计学意义（p = 0.61）。为评估与不进行研究性皮瓣切取的标准手术相比是否存在差异，回顾性地查阅了在大学医院接受类似手术（腹壁成形术伴腹部移位）的另外六例患者的病历资料。其平均手术...

讨论

人体模型有助于将动物研究的结果转化为临床实践，从而提高临床前研究的相关性和预测性^16,17,18。这些模型必须经过精心设计，以确保安全性和符合伦理规范，这通常限制了实验的范围和侵入性¹⁷。在获取的四个皮瓣中，均无需额外解剖，且所有病例的手术时间均未出现显著延长。该皮瓣血管的直径相对较大（平均1.2 mm），与动物模型相比，更易于进行插管。通过腹壁皮肤观察皮瓣灌注情况也相对更为简便。与临床实践中常用的皮瓣（DIEP 和腹直肌横行肌皮瓣 [TRAM]）不同，该实验模型不涉及腹直肌筋膜的切开或肌肉组织的取材。因此，尽管所述皮瓣的蒂较短，但其长度仍足以满足实验性保存研究的需要（图10）。

关于最后一步和皮瓣插管，具体操作取决于保存研究的类型。对于细胞保护剂注射研究，可通过动脉蒂使用22或24 G导管...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
1 mL 和 5 mL 鲁尔锁注射器	Becton Dickinson	https://www.bd.com/zh-cn/产品与解决方案/产品/产品页面.309646
11.5” 中型和小型 Premium Surgiclip II 自动缝合血管夹施夹器	Covidien	N/A
22–24 G 血管套管钝头	美敦力公司	N/A
5-0 丝线缝合线		N/A	任何兼容的缝合线
一次性电池供电的 disposable 电灼笔	Helpmedical，欧洲	N/A	1200 °C，大口径吸头
Adson 镊子	多光子显微术	106-2112A
双极电凝钳	Olsen	20-1320I
一次性手术刀 #15 && #21	Sklar	N/A
伊红	Microm 微型技术	U/C0363
法拉伯夫拉钩	Medicta Instruments	N/A
细针电凝术	Cormedica	N/A
OEC MiniView Max	GE Healthcare	N/A	X线透视系统
镊子扩张器	WPI	15910
苏木精	Microm 微技术	U/C0303
碘海醇 300 mg I/mL	GE Healthcare Canada Inc.	N/A
微型剪刀	WPI	504492
Valleylab 单极电刀	美敦力公司
非离子型碘造影剂，Omnipaque 300 mg I/mL	GE Healthcare	N/A
便携式声学多普勒仪，8 MHz	Parks 医疗电子公司	https://www.parksmed.com/
0.9% 生理盐水溶液	GenDepot	S0600-101
标准整形外科器械套装	Aesculap	N/A	包括3号手术刀柄、梅岑鲍姆剪刀、梅奥剪刀、艾德森镊子、吉里斯镊子、解剖剪、止血钳和持针器。
斜视剪刀	Surtex	102-4109
外科标记笔	卡地纳健康	212PR
缝线 Ethilon 4.0 和 3.0	Ethicon	1667G
组织镊	多光子显微术	106-0511