游離微血管組織移植在當(dāng)前醫(yī)學(xué)實踐中是不可或缺的。移植組織與受體部位血管吻合術(shù)的創(chuàng)建，使各種組織，如皮膚組織、皮下組織、骨組織、肌肉組織，甚至器官，都能被移植。自20世紀70年代初首次報道以來，游離微血管組織移植使由先天性畸形、創(chuàng)傷和惡性腫瘤切除引起的組織缺損的功能和美觀重建成為可能。然而，雖然微血管組織移植具有很多好處，但可能存在移植后微血管組織發(fā)生缺血癥狀的風(fēng)險，其發(fā)生率可達3%-5%。這是由于移植組織成功血管化所依賴的動脈和靜脈形成了血栓或產(chǎn)生了其他問題。因此，缺血癥狀需要被盡早識別，并通過緊急手術(shù)予以治療，否則會造成組織損傷，導(dǎo)致移植失敗。所以，對組織循環(huán)進行實時評估對術(shù)后護理尤為重要。

術(shù)后第一周是發(fā)生缺血癥狀風(fēng)險最高的時期，因此，血流監(jiān)測設(shè)備必須提供持續(xù)的術(shù)后監(jiān)測。此外，多點監(jiān)測是必要的，因為缺血癥狀的發(fā)生并不總是黑白分明或全有全無的。通常，當(dāng)缺血出現(xiàn)時，相關(guān)癥狀只出現(xiàn)在該支血管缺血部位的下游區(qū)域。同時，考慮到較長的監(jiān)測周期，開發(fā)一種便攜、佩戴舒適、不限制患者自由走動的設(shè)備也很重要。目前，已有關(guān)于各種組織監(jiān)測設(shè)備的報道，但迄今為止沒有一種設(shè)備能滿足所有這些要求。經(jīng)常進行體檢是一種替代方法，但是，這一方法會占用大量的時間和人力資源，并且人為評估也會出現(xiàn)一定的偏差。此外，即使經(jīng)常進行體檢，因為不是連續(xù)實時監(jiān)測，依然可能出現(xiàn)診斷上的延遲。因此，對接受組織移植手術(shù)的患者進行實時組織循環(huán)監(jiān)測是至關(guān)重要的，因為缺血癥狀必須在數(shù)小時內(nèi)予以治療，否則移植將因動脈或靜脈內(nèi)的血栓/血腫而失敗。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，來自東京大學(xué)（The University of Tokyo）等機構(gòu)的研究人員設(shè)計了一種可穿戴無線多傳感系統(tǒng)，實現(xiàn)了組織循環(huán)的連續(xù)監(jiān)測（圖1-3）。該系統(tǒng)通過測量患者的脈搏波、皮膚顏色和組織溫度，對接受組織移植手術(shù)患者的組織循環(huán)狀態(tài)進行評估，并與醫(yī)生的診斷進行對比。在兩項臨床試驗中，研究人員對73名患者進行了7天 × 24小時的監(jiān)測。試驗結(jié)果顯示，該傳感系統(tǒng)的監(jiān)測結(jié)果與醫(yī)生診斷之間的總體一致性為99.2%，說明該可穿戴傳感監(jiān)測系統(tǒng)具有良好的臨床應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果以“Wearable, wireless, multi-sensor device for monitoring tissue circulation after free-tissue transplantation: a multicentre clinical trial”為題，發(fā)表于Scientific Reports期刊。

圖1 研究工作流程概述。（a）臨床試驗流程圖。受試者簽署知情同意書后，由外科醫(yī)生實施組織移植手術(shù)，并在移植部位安裝血流監(jiān)測設(shè)備，而后，對受試者進行為期7天的監(jiān)測。（b）外科醫(yī)生按照慣例對受試者的移植部位進行每日兩次的例行體檢——包括觀察組織顏色以確定其是處于缺血或充血狀態(tài)，利用針刺觀察出血的顏色和速度，通過觸診確定移植組織的溫度，以及利用毛細血管再充血試驗（通過壓縮組織直到它變白并觀察顏色恢復(fù)所需時間）來觀察外周組織血液流動。（c）在受試者接受移植手術(shù)當(dāng)天，安裝血流監(jiān)測設(shè)備。一周后，將從設(shè)備收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過藍牙傳輸?shù)狡桨?a target="_blank">電腦。此外，外科醫(yī)生每天進行兩次例行體檢，在記錄診斷結(jié)果的同時拍攝臨床照片，以與從可穿戴設(shè)備收集的數(shù)據(jù)進行比較。術(shù)后第7天，移除可穿戴設(shè)備，并對由設(shè)備獲得的異常情況和臨床結(jié)果進行評估。最后，受試者完成了一份關(guān)于佩戴該設(shè)備的舒適度和佩戴時生活質(zhì)量的問卷。

圖2 可穿戴血流監(jiān)測傳感系統(tǒng)概述。（a）傳感器探頭細節(jié)。每個傳感單元由三個傳感器組成，從而實現(xiàn)脈沖波形、組織顏色和組織溫度的連續(xù)監(jiān)測。之所以選擇這三個組成部分，是因為脈沖波形的有效性已經(jīng)被研究證實，而組織顏色和溫度是外科醫(yī)生進行術(shù)后護理評估的關(guān)鍵要素。此外，該傳感器探頭是一個有四個通道的單元陣列，可以根據(jù)移植物的大小進行配置。同時，傳感器的柔性特征使其可以適用于身體的各個部位。（b）傳感器的調(diào)配。首先，在皮膚上放置一層醫(yī)用敷料膜，并在傳感探測器下面放置一塊聚二甲基硅氧烷薄片，以確保傳感器在表面不規(guī)則的情況下仍然能夠良好附著。安裝好傳感器探頭后，用另一種醫(yī)用敷料膜覆蓋傳感器，使其與皮膚相連。（c）系統(tǒng)設(shè)置概況。將數(shù)據(jù)通過藍牙傳輸?shù)狡桨咫娔X上，從而可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和分析。此外，研究人員創(chuàng)建了一個智能手機/平板電腦應(yīng)用程序來存儲和可視化傳感器收集的數(shù)據(jù)，以增強設(shè)備的多功能性。這將使醫(yī)生們能夠在患者的血液循環(huán)出現(xiàn)可疑問題時收到警報和通知。此外，醫(yī)生和患者可以通過應(yīng)用程序隨時訪問監(jiān)測數(shù)據(jù)。（d）支持傳感器可穿戴性的柔性性能評估。參與評估的受試者包括在乳腺癌治療后進行乳房重建的患者、在癌癥治療后進行頭頸部重建的患者以及在創(chuàng)傷后進行肢體重建的患者。評估結(jié)果顯示，該傳感器具有良好的柔性性能，可以適應(yīng)各種曲面。

圖3 基于傳感器的組織循環(huán)評估算法流程圖。利用快速傅里葉變換（FFT）對脈搏波信號進行分析，從而實時估計毛細血管血容量的波動。并通過曲線擬合分析顏色和溫度信號，以估計在循環(huán)受到影響時這些參數(shù)的變化。

總體而言，研究人員所開發(fā)的可穿戴傳感系統(tǒng)具有良好的臨床安全性和有效性，可用于游離組織移植后的組織循環(huán)評估。然而，該項研究也有一定的局限性。首先，該監(jiān)測設(shè)備評估結(jié)果的對比對象是外科醫(yī)生的診斷，而不是實際的缺血情況。其次，隨著數(shù)據(jù)集規(guī)模的增加，靈敏度和特異性最大化的閾值可能會發(fā)生變化，而該研究僅包括73名受試者。因此，未來需要建立一個云上深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，從而可以利用臨床獲得的大量真實數(shù)據(jù)來優(yōu)化閾值。

審核編輯：郭婷