快速皮膚擴張術基礎研究進展

胡亞蘭　綜述　郭樹忠　審校

(第四軍醫大學西京醫院整形外科中心西安710032)

[中圖分類號]R622+.1[文獻標識碼]A[文章編號]1008-6455(2000)09-0256-04

皮膚軟組織擴張術開展已有20余年,在整形和修復重建外科中的應用已經相當廣泛,而且應用范圍仍在不斷拓寬,基礎理論研究也日趨深入。但是,仍然有許多理論和實際應用中的問題懸而未決。快速皮膚組織擴張術是近十年研究的重點課題。經MEDLINE檢索和文獻回顧,本文將快速皮膚擴張術后皮膚面積增加來源,回縮情況、組織血流動力學、組織形態學及生物力學變化綜述如下。

1擴張后皮膚面積增加的來源和回縮情況

1.1皮膚經一定容量擴張后,一般局部面積增加80%～140%^[1]。擴張后擴張器上皮膚來源包括:①擴張區原始面積;②組織蠕變;③生物性生長;④彈性擴張;⑤周圍組織移行^[2]。皮膚蠕變和生長面積是擴張產生的皮膚凈增面積,擴張6周可使皮膚面積凈增59%,周圍皮膚向擴張基部的移行面積為10%～20%^[3]。持續擴張5天凈增22%,術中擴張凈增7.4%^[4]。快速擴張15天凈增45.7%,快速擴張10天凈增44.4%^[1],從組織學角度看來源可能有:①細胞數量增加,表皮細胞有絲分裂在擴張24h就增加非常明顯,48h有絲分裂增殖增加了3倍,細胞的增殖是組織增加的主要來源^[5];②由于囊內壓不斷增加,擴張局部表面張力也不斷增加,牽拉組織使細胞間隙增寬,部分組織細胞形態被拉長,導致細胞間質增生。③擴張表面張力增加使得鄰近組織受牽拉而向擴張區移行^[13]。快速擴張術的面積增加來源中,細胞分裂增殖所占比例稍小(比常規擴張低4.7%)而牽拉周圍組織移位占的比例較大(高于常規法6.65%)^[6]。比較快的快速擴張依靠組織力學特性,主要為組織機械蠕變和彈性擴張,常規擴張主要通過刺激組織增生,為組織生物性生長。

1.2組織結構特點及組織受力情況是皮膚回縮的重要影響因素。快速擴張后皮膚結構的改建低于常規擴張皮膚,組織粘彈性和斷裂強度較大是快速擴張后皮瓣回縮較大的原因。由于快速擴張后纖維包膜厚度遠低于常規擴張,粘彈性弱,對皮瓣后期回縮影響較小。李江等的實驗研究發現,持續快速擴張皮瓣早期回縮明顯,移植后1周達高值,術后10天收縮皮瓣開始舒展,術后兩月擴張皮瓣寬度恢復至正常皮瓣水平,局部組織柔軟度與正常組織接近^[8]。有人認為,皮膚回縮主要取決于真皮層內彈性纖維的應力狀態,快速擴張術大于常規擴張,因此皮膚即時回縮程度大^[9]。

2擴張后組織血流動力學變化85年Marks首先對快速擴張進行了研究,以豬為模型,觀察了快速擴張過程中皮膚TPO²的變化和擴張皮瓣的活力,5天完成快速擴張,證實快速擴張后皮瓣存活長度比正常任意皮瓣高97%,活力增強,也證實了^[10,11]快速擴張后皮瓣在血液動力學上的可靠性。Schneider研究發現,快速擴張9天和慢性擴張9周后的擴張皮瓣的存活能力,明顯高于正常任意皮瓣,而快速擴張后皮瓣的活力稍高于慢性擴張皮瓣,但統計學處理結果顯示差別不明顯^[2],快速擴張和常規擴張后皮瓣的微循環血流量增加,所以擴張后皮瓣的活力增強,存活率也提高^[13,14]。在常規擴張,注液后組織血流量降低到極低水平,24h后經皮氧分壓恢復到正常值的80%^[15],而持續恒壓擴張后,組織血流量保持在正常值的50%左右,波動范圍不大^[16]。現在研究認為,快速擴張真皮層內有大量新生毛細血管,是皮瓣成活力增強的組織學基礎^[9],從生物體視學觀察,快速擴張皮管產生額外皮膚同時有大量血管增生,其血管密度和血管體積分數顯著增加,從而保證血供。組織血供定量研究證實,快速擴張組織血供明顯增強,與常規擴張比較無差異^[17]。總之,快速擴張后皮瓣活力及組織血流量明顯提高與常規擴張無差異,其生理過程很復雜,可能與擴張組織有生長因子(VEGF)表達有關^[18],需進一步探索。但也有學者提出,快速擴張縮短了時間,但也有可能導致組織壞死^[1]。Keller快速擴張實驗中有1只狗局部組織壞死,擴張器外露^[19],所以臨床上需要注意。

3擴張后組織形態學變化Austed^[20]研究發現,擴張后24h基底細胞有絲分裂增加3倍,約第5天恢復到正常水平,再次注水擴張可再次誘發有絲分裂增加,將擴張器液體部分抽出則基底細胞有絲分裂活動減少。Olenins^[21]研究發現,人皮膚擴張皮瓣術后7天～8天表皮層有絲分裂細胞密度為8.9個/mm,而正常皮膚為2.9個/mm,有絲分裂細胞多位于基底細胞層,單個或簇狀分布,擴張引起的基底細胞有絲分裂增加是一個長期的過程,真皮乳頭層毛細血管內皮細胞及真皮網狀層成纖維細胞密度也增加。快速擴張后表皮細胞的有絲分裂活動也增強。而Greenbaum^[22]則發現,常規擴張后表皮組織增生,真皮、肌層和脂肪組織的厚度均有下降,有血管增生,而快速擴張后,組織無明顯變化。Baker^[23]研究發現,快速擴張后膠原纖維和彈力纖維有輕度的重新排列,膠原纖維排列更趨平行,有時甚至出現彈性纖維的斷裂現象,認為機械壓力引起體液和粘多糖轉移而致組織脫水進而刺激皮膚增生。快速擴張皮膚膠原合成增加,真皮中膠原合成的增加是通過成纖維細胞實現的,免疫組化檢查發現,快速擴張和常規擴張后,膠原合成均從原每毫克組織286cpm上升到每毫克組織400cpm,增長了40%^[24]。在擴張期膠原纖維的密度無明顯下降,但膠原總量有增加^[3]。研究表明,快速擴張后組織反應包括:表皮增生,真皮膠原表達,早期纖維組織形成及擴張囊周圍纖維結締組織形成^[19]。快速擴張后表皮層增厚,以棘細胞層和基底細胞層為明顯,真皮中膠原纖維,彈性纖維含量下降,真皮變薄,皮下組織、肉膜均變薄,包膜主要由膠原纖維和成纖維細胞構成,富含血管^[25]。組織超微結構觀察發現 ,快速擴張后表皮層基底細胞有絲分裂活躍,內含大量粗大而散在的張力絲,真皮層內含有大量排列緊密的膠原纖維束,成纖維細胞體積大,胞漿豐富,胞核及核仁大,有大量新生毛細血管^[9]。Feulgen法DNA染色見擴張后基底細胞DNA含量明顯增高,表明擴張過程加速了表皮有絲分裂、表皮復制^[26]。盡管超微結構變化顯示,成纖維細胞功能活躍,膠原合成代謝增強,但在比較短的時間內無法提供足夠的膠原纖維,以彌補變薄的真皮,只有在擴張結束后5周真皮才開始轉厚^[27]。Johnson、Olenius、王長征也報道快速擴張促進皮膚細胞分裂增殖,同時間質內成纖維細胞也增多,而擴張術后期真皮層膠原含量才增加,有真皮繼續生長的證據。Loffler研究發現快速擴張后,最初幾天Ⅰ、Ⅲ型前膠原蛋白基因表達明顯減少,9天后Ⅰ型前膠原、16天后Ⅲ型前膠原基因才有表達。Plenzrinwei認為擴張最初4天Ⅰ型和Ⅲ型前膠原基因在表皮下、真皮無表達,只在擴張囊周圍區Ⅲ型前膠原基因表達水平有少量增加。7天后在真皮、囊周Ⅲ型前膠原基因表達增加,9天后在皮膚全層Ⅰ型前膠原基因輕微表達,在囊周表達強烈。40天后Ⅰ型前膠原基因表達恢復正常,85天Ⅲ型前膠原基因表達恢復正常。

4擴張后皮膚生物力學特性

4.1皮膚軟組織快速擴張后能延伸增加皮膚面積,主要由其生物力學性質所決定,Takei^[30]通過文獻回顧,認為最近研究表明,多種細胞生物力學變化受應力刺激影響,在伸展誘導的信號轉導途徑中各種生長因子起重要作用。擴張術作為機械應力刺激,激動了生長細胞的信號轉導系統,在細胞因子、細胞骨架系統和蛋白激酶,等細胞和分子水平,介導了一系列級聯網絡效應,引發細胞增殖,新生的皮膚生成。Lantieri等用免疫組織化學方法,首次證明擴張的皮膚內血管內皮細胞生長因子(VEGF)增多,在真皮淺層、毛囊及皮脂腺均有強烈表達,為擴張的組織血管生成研究在生物學方面開辟新的領域。Nishizuka^[31]認為,蛋白激酶C(PKC)在信號轉導中起重要作用,應力刺激時PKC調節細胞生物學效應。Takei^[32]研究發現,急性應力刺激時角朊細胞的PKC活性升高,而且伴有從胞液中移到膜部的易位現象,PKC阻斷應力引起的細胞形態改變和排列方式的改變。因此,認為PKC在調節角朊細胞增殖分化中有重要作用。Smith^[33]認為應力刺激改變了細胞外基質,進而改變原生質膜和粘接復合物。證明應力刺激不僅可使細胞增值,還可促進細胞外基質的增加。

4.2皮膚具有的粘彈性是皮膚擴張的組織學基礎。皮膚的真皮組織結構包括:膠原纖維和彈性纖維等細胞外基質成分,膠原纖維是真皮層的主要成分,由成纖維細胞分泌合成,主要為Ⅰ、Ⅲ型膠原,基質也可以參與膠原的合成代謝^[34],當快速擴張時,皮膚被過度拉伸,真皮中的膠原纖維和彈性纖維被拉長,彼此平行排列,基質中的液體成分在纖維網隙中重新分布,皮膚的粘彈性明顯下降,與常規擴張皮膚的粘彈性下降非常相似[35]