膝动脉栓塞术(GAE)是治疗症状性膝关节骨关节炎的一种新兴且有效的疼痛疗法。该手术的一个潜在问题是非靶向栓塞皮肤及皮下血管,可能引发坏死等严重皮肤并发症。为降低这一风险,部分介入医生会采用关节周围冷敷,其原理是诱导血管收缩。但冷敷对非靶向皮下血管产生的收缩效应,尚未得到客观证实。本研究旨在为这一常用安全操作提供首份客观证据。



背景

骨关节炎(OA)是一项重大的全球性健康问题,影响约 5.95 亿人,且是第三大快速增长的致残原因 [1]。对于常规治疗无效的慢性膝关节 OA 疼痛患者,膝动脉栓塞术(GAE)作为一种微创疗法正逐渐获得认可 [2]。该技术又称经动脉关节周围栓塞术(TAPE),因已被证实能显著改善患者功能和生活质量,为这一庞大患者群体提供了新的治疗选择,在临床实践中的应用日益广泛 [3]。


尽管 GAE 通常被认为是安全的手术,但已知的潜在并发症包括皮肤和皮下动脉分支的非靶向栓塞 —— 这些分支多起源于膝动脉网络。栓塞颗粒的意外沉积可能引发一系列皮肤不良事件,从暂时性红斑和网状青斑,到罕见的严重缺血性溃疡和坏死,使用永久性栓塞剂时这类风险尤为突出 [2, 4, 5]。

为降低这一特定风险,许多医师会采用关节周围冰袋冷敷 [4]。其原理是诱导局部血管收缩,理论上可使血流从浅表血管分流,让栓塞颗粒更选择性地流向深部滑膜组织。但这一操作主要基于经验观察和生理原理,缺乏强有力的科学证据支持。迄今为止,该技术在 GAE 术中的实际血流动力学效应和临床疗效尚未得到客观量化。

本研究首次为这一预防措施的有效性提供了定量证据。我们采用数字减影血管造影(DSA)客观测量冷敷后皮肤充血的变化,并对患者结局进行了随访。


材料和方法


    研究设计与患者群体

    本回顾性研究遵循《赫尔辛基宣言》,经当地机构审查委员会批准。所有患者均签署了 GAE 手术知情同意书,以及匿名使用其数据用于研究的知情同意书(表 1)。

    我们回顾性筛选了本院所有 GAE 手术病例,初步确定 67 例患者的 83 次手术。基于完整的血管造影记录和临床随访数据,最终纳入 36 例患者(39 个膝关节)进行重点分析。所有患者的主要纳入指征为:慢性膝关节疼痛(>6 个月)且保守治疗无效,同时影像学检查证实存在骨关节炎(Kellgren-Lawrence 分级 I-IV 级)。

    为明确特定栓塞血管区域与潜在皮肤变化的相关性,具有以下特征的患者被排除分析:1)同一解剖区间(如内侧上和内侧下)的上下膝动脉均产生明显浅表充血;2)目标血管向对侧区间存在广泛侧支循环(如内侧膝动脉大量供应外侧皮肤区域)。

    GAE 手术与冷敷技术

    所有手术均由经验丰富的介入放射科医师实施。在局部麻醉和超声引导下,顺行穿刺同侧股总动脉,置入 5-Fr 导入鞘。使用 4-Fr 诊断导管进行下肢基线血管造影,随后通过 2.1-Fr 微导管系统对目标膝动脉进行选择性插管。

    微导管就位后,采用动力注射 10mL 非离子型造影剂(流速 2.0mL/s),获取标准化基线数字减影血管造影(DSA)图像。冷敷组患者需在充血区域皮肤表面直接放置预冷冻(-18℃)的凝胶冰袋,持续精确 5 分钟,之后进行第二次相同参数的 DSA 检查。所有患者随后均使用亚胺培南 / 西司他丁混悬液进行治疗性栓塞。

    血管造影评估与队列分层

    研究核心分析基于单次选择性血管造影数据。从患者队列中识别出 49 次内侧或外侧膝动脉选择性血管造影,分为三组进行比较:

    1. 冷敷组:包含 10 例患者(10 个膝关节)的 20 次选择性血管造影,均表现为明显浅表充血,栓塞前应用了关节周围冷敷技术。
    2. 充血对照组:包含 15 例患者(18 个膝关节)的 18 次选择性血管造影,同样存在明显充血,但未进行冷敷直接实施栓塞。
    3. 无充血对照组:11 例患者(11 个膝关节),选择性血管造影未发现明显浅表充血。

    定量血管造影分析

    使用 Fiji 软件(2.14.0/1.54f 版本)对所有存在浅表充血的血管造影图像(冷敷组和充血对照组)进行定量分析。对于每例病例,在基线 DSA 图像的最大充血区域设置感兴趣区(ROI),采用标准化密度阈值量化该区域内造影剂显影面积(单位:mm²)。

    冷敷组需对冷敷前后的 DSA 序列均进行量化,以进行配对比较并计算充血面积减少百分比;充血对照组仅对基线 DSA 进行相同量化,作为对照。

    临床随访

    对三组共 36 例患者进行临床随访以比较结局,包括两个关键时间点:

    1. 术后即时评估:术后立即检查治疗部位皮肤,拍摄标准化照片客观记录不良事件(如变色、红斑、网状青斑),并根据 4 级严重程度量表进行分类(图 1)。
    2. 2 周随访:术后 2 周通过门诊或标准化电话访谈进行随访,专门询问是否出现迟发性皮肤水疱、溃疡或坏死。
      图 1 皮肤改变评分标准。A 无皮肤改变(评分为 0);B 轻度皮肤改变(评分为 1);C 中度皮肤改变(评分为 2);D 重度皮肤改变(评分为 3)

    统计分析

    使用 GraphPad Prism(10.4.0 版本)和 SPSS(28.0 版本)进行统计分析,P<0.05 视为差异具有统计学意义。

    采用配对样本 t 检验比较冷敷组(n=20)干预前后的平均充血面积,连续数据以均数 ± 标准差(SD)表示。根据数据分布情况,采用单因素方差分析(ANOVA)或 Kruskal-Wallis 检验比较三组患者的基线人口统计学和临床特征;分类变量采用卡方检验比较。

    主要临床结局分析中,采用 Kruskal-Wallis 检验比较三组的 4 级有序皮肤病变评分,通过 Dunn 多重比较检验进行组间两两比较,明确具体组间差异。


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    结果


        患者队列与血管造影特征

        初步筛选的 67 例患者(83 次 GAE 手术)中,36 例患者(39 个膝关节)符合纳入标准。从这些患者中获取的 49 次选择性膝动脉血管造影构成比较分析的基础,根据是否存在浅表充血及是否应用冷敷分为三组(图 2)。25 例患者存在明显充血,分别纳入冷敷组(10 例患者,10 个膝关节)和充血对照组(15 例患者,18 个膝关节);其余 11 例患者(11 个膝关节)无充血,组成无充血对照组。

        图 2 患者筛选与队列分层流程图。从初始筛选的 67 例患者(83 次膝动脉栓塞术(GAE))中,最终纳入 36 例患者(39 个膝关节)进行分析。本研究基于对该患者队列中 49 次选择性膝动脉血管造影的评估,并根据是否存在浅表充血及后续治疗方案对这些造影结果进行分层。11 例无充血的患者(11 个膝关节)组成无充血对照组;其余存在充血的患者则分别归入冷敷组(10 例患者,10 个膝关节)或充血对照组(15 例患者,18 个膝关节)。对冷敷组的 20 次血管造影和充血对照组的 18 次血管造影进行了充血面积定量分析。缩写:N = 患者(patients);K = 膝关节(knees)

        基线可比性与关节周围冷敷的疗效

        定量分析证实,冷敷组(464.8±447.6mm²)与充血对照组(651.3±490.6mm²)的基线平均充血面积无显著差异(P=0.2308),为组间比较提供了可靠基础。关节周围冷敷 5 分钟后,非靶向皮肤灌注显著降低且具有统计学意义:冷敷组平均充血面积从 464.8±447.6mm² 降至 240.1±208.2mm²(P=0.012),平均充血减少率达 73.8%(P=0.0006)(图 3)。

        图 3 冷敷前后外周充血强度。充血强度以冷敷前后充血覆盖面积衡量。箱线图(含 Tukey 须);配对 t 检验

        临床结局与皮肤相关不良事件

        术后即时评估显示,大多数患者仅出现暂时性轻度红斑,且均在数小时内消退。2 周随访时,所有患者均未出现网状青斑、水疱、溃疡或皮肤坏死。皮肤病变评分比较显示三组间存在统计学显著差异(Kruskal-Wallis 检验,P=0.035)。事后分析表明,冷敷组患者的皮肤病变评分显著低于充血对照组(中位数评分 1 vs. 2,P=0.0174),而与无充血对照组无统计学差异(中位数评分 1 vs. 1,P>0.9999)(图 4)。

        图 4 关节周围冷敷的血管造影效果,A 图:基线数字减影血管造影(DSA)图像。将 4F 诊断导管置于膝下外侧动脉开口处,微导管向远端推进至目标栓塞部位。该血管造影图像显示明显的浅表非靶向充血,以及胫前返动脉的侧支充盈。


        讨论

        近年来,膝动脉栓塞术(GAE)作为症状性膝关节骨关节炎(OA)的新兴疼痛治疗方法,在科学文献和临床实践中的关注度显著提升。它为药物难治性疾病患者,以及不适合或不愿接受全膝关节置换术的患者提供了宝贵的替代方案 [2]。但该技术的快速推广已超出手术标准化进程,关于最佳技术、患者选择和结局评估仍存在诸多未解决的问题。因此,介入放射学会(SIR)等专业机构呼吁采用更统一的方法,并发布声明以助力临床实践标准化 [5]。

        SIR 近期发布的标准明确推荐使用冷敷 [5],但该建议基于专家共识而非定量数据。同样,该领域的先驱学者(如 Okuno 等人)已在其病例系列中描述了这一技术,但从未客观测量其血流动力学效应 [6]。本研究填补了这一关键证据缺口,首次将基于经验的建议转化为循证实践,并量化了其生理效应。这一成果具有重要意义,因为文献已报道使用永久性颗粒时,尽管皮肤坏死的并发症发生率较低,但仍有可能出现 [7]。

        本研究首次提供定量证据表明,关节周围冷敷可显著降低 GAE 术中的非靶向灌注,充血面积平均减少 73.8%。这一发现的生理基础在于低温对皮肤小动脉的直接作用:局部低温刺激血管平滑肌细胞的 α- 肾上腺素能受体,引发强效血管收缩,这也解释了我们观察到的显著血管造影变化 [8]。与其他预防非靶向栓塞的策略(如精细超选择性插管或使用较大颗粒,后者可能限制治疗效果)相比,关节周围冷敷具有显著优势 —— 操作简单、无创、普遍适用且无全身副作用。

        除降低皮肤并发症风险外,本研究还提示关节周围冷敷可能具有双重益处。通过诱导浅表非靶向血管收缩,该操作似乎能更有效地将动脉血流分流至深部炎症滑膜组织。这种血流重定向使血管造影上的滑膜充血更明显、更集中。这一发现表明,冷敷不仅可作为永久性栓塞剂的安全辅助手段,还可能成为增强疗效的工具。通过优化治疗药物向病变部位的递送,它或许能改善栓塞的技术结局。

        本研究存在多项局限性需予以说明。首先,回顾性设计和相对较小的样本量(尤其是冷敷组仅包含 10 个膝关节)可能限制研究结果的普适性。尽管在有限样本量下仍取得统计学显著差异,提示治疗效应较强,但这些积极结果仍需在更大规模的前瞻性试验中验证。冷敷干预并非随机实施,而是基于操作者的判断,这可能引入选择偏倚。由于该决策未基于预先定义的控制标准,无法排除冷敷组和充血对照组之间的系统性差异对结局的影响。其次,膝关节血管解剖复杂,尽管我们对明显的跨区间侧支循环设置了严格的排除标准,但膝关节丰富的滑膜丛侧支循环意味着无法完全排除轻微的残余跨灌注,这可能干扰皮肤变化与栓塞血管区域的直接关联。

        第三,临床随访仅限于 2 周,虽该时间框架足以检测坏死等严重皮肤并发症的发生,但不足以评估手术的长期临床疗效。未来需开展延长随访的研究,探讨冷敷后观察到的滑膜灌注增强是否能转化为疼痛和功能的更持久改善。第四,用于评估皮肤变化的 4 级严重程度量表未经过外部验证。该量表是在缺乏 GAE 术后皮肤变化标准化评估工具的情况下,为确保系统一致的记录而制定的。为最大限度减少观察者变异,所有评估均辅以标准化摄影记录。

        但我们认可,制定基于共识的验证评分系统是该领域的重要下一步,有助于未来研究中结局报告的可比性和客观性。最后,本研究仅使用亚胺培南 / 西司他丁这一种暂时性栓塞剂。但核心研究结果是证实血管收缩这一生理反应,而该反应本质上与所用栓塞材料无关。因此,本研究提供的技术概念验证对所有类型的 GAE 均具有重要意义,尤其是使用永久性微球时(皮肤并发症风险显著更高)。我们认为,研究结果为将关节周围冷敷作为一种基本、不依赖栓塞剂的安全操作,纳入所有 GAE 手术流程提供了充分依据。


        结论

        本研究首次提供客观定量证据,证实关节周围冷敷是显著降低 GAE 术中非靶向皮肤灌注的高效技术。它将基于经验的操作转化为循证支持的安全措施。鉴于其操作简便且效果显著,研究结果支持将关节周围冷敷作为常规安全增强手段,以最大限度降低皮肤相关并发症风险,提升这一前景广阔疗法的整体安全性。




        参考文献:Jacob, A.M., Böhner, A.M.C., Mesropyan, N. et al. Periarticular cooling reduces non-target perfusion in genicular artery embolization: a quantitative angiographic study. CVIR Endovasc 8, 73 (2025). https:///10.1186/s42155-025-00597-0