封闭式负压引流的基础理论研究

封闭式负压引流的基础理论研究2011-10-17中山大学附属第一医院难愈性创面科研组已有3人收藏封闭式负压引流原理示意图（图4-79）图-79封闭式负压引流的作用机理作为一种新技术、新方法，封闭式负压引流的应用对各种急慢性创面的修复产生了革命性的变化。随着研究的深入，VAC作用原理逐渐地、更深入地被人们所认识。它是利用多重效应机制而产生创面愈合作用的：提供一个湿润和密闭的创面愈合环境、抑制细菌繁殖；促进血液循环和肉芽组织的生长；减轻组织水肿和清除坏死物质；机械的牵拉作用和创面的微小变形作用；促进细胞的移行和增殖等（图4-80）图4-801.提供一个湿润和密闭的创面愈合环境，抑制细菌繁殖。当伤口细菌数超过105个/克组织的临界值时便可发生感染。创面大量繁殖的细菌不仅吞吃了组织修复赖以的基本营养元素和氧气，还在繁殖过程中释放内毒素、外毒素及其他毒性成分，从而阻碍了组织的愈合。封闭式负压引流为创面提供了一个湿润封闭的环境(图4-81)。长期以来，人们一直担心密闭的敷料下相对潮湿、温暖的环境利于细菌生长而引起的创面感染,然而其结果恰恰与之相反。黄雄飞等对18例开放性骨折合并创面感染经过VSD处理后14～30天,细菌培养阴性13例,阳性5例,但细菌数远105/g,且创面未出现新的致病菌。Weed等在动物研究中发现使用VAC后能明显减少细菌的数量,特别是G-细菌数。王昌建等对其收治的肢体远端大面积软组织感染及缺损患者11例运用封闭疗法,结果显示均未发生感染。Polykandriotis等创新性地将VSD应用于9例手外伤患者中,有效治疗和预防手部缺损创面感染，图4-81减轻局部的疼痛。P1ikaitis等在对猪皮肤感染伤口的实验中，对照组用传统的敷料更换伤口，实验组使用VAC设备持续负压吸引伤口，每日对伤口活体组织进行细菌培养。结果，在伤口感染后的5天内，用VAC治疗的伤口的细菌数下降并保持较低水平(105微生物/g组织)，对照组在5天内细菌数达到高峰，在11天时才达到较低细菌水平。由此可见VAC治疗可以有效地使感染创面的细菌得到清除。密闭敷料减少创面感染主要机制可能与密闭使创面形成低氧或相对缺氧的微酸环境能抑制创面细菌生长，密闭、潮湿的环境更有利于机体免疫细胞功能发挥有关。研究发现,密闭性敷料下潮湿环境为机体多形核细胞介导的宿主吞噬细胞发挥功能提供了有利条件,敷料下收集液中有活的多形核白细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、单核细胞等多种免疫细胞。收集液中多形核白细胞的活性同循环血液中的一样具有免疫功能。而且,密闭敷料下潮湿创面较传统纱布敷料覆盖后形成的干燥创面更为容易使多形核白细胞渗入。密闭敷料为免疫功能细胞发挥吞噬、杀灭细菌提供了良好的局部环境,进而有利于创面感染的预防。创面密闭的环境可使更换敷料的间隔时间延长，减少了因更换敷料对新鲜肉芽组织的损伤；湿润环境为一些促进创面愈合的酶类提供合适的温度和湿度，有利于保持细胞活力，促进生长因子的释放，刺激细胞增殖，还可加速表皮迁移速度，加速创面愈合。2.减轻组织水肿、清除坏死物质。水肿是阻碍创面愈合的原因之一，Duby等研究发现水肿的控制与创面的愈合率直接相关。创面及周围组织的水肿一方面加大了组织细胞间的距离，阻碍了组织细胞间的物质交换，使创面有害物质堆积过多；另一方面，压迫创伤局部的微血管,不利于组织灌注,创面缺血低氧易引起微血栓形成，加重了创面微血管的后负荷，使创面得不到愈合所应有的营养物质，因而抑制了创面的愈合。创周组织水肿的形成与消退，必然与其血管通透性密切相关。通过负压引流有助于去除淤滞的液体，减轻水肿，改善局部血液循环(图4-82)。Banwell报道了封闭式负压引流可以除去创面的液体，减轻水肿。吕小星等以兔耳背全层皮肤缺损的急性创面为模型，用组织称重法和伊文氏兰渗出法研究VAC对创周组织水肿影响，结果显示封闭负压引流组创周组织含水量较低。Morykwas等通过对生理基础的研究指出，VAC治疗有利于消除过多组织问液造成的压力梯度，使间质性压力降低，使毛细血管开放并流向创面组织。图4-82VAC促进创周水肿消退及降低血管通透性的机制可能是因为负压的机械应力使创周组织压力下降，微血管后负荷减小，血流速度增大，带走了创周局部所堆积的组胺、5-羟色胺、前列腺素、缓激肽等促使血管通透性增大的炎症因子，使其浓度下降，从而降低了创周组织中微血管的通透性。清创后创面仍可能存在大量的坏死组织，是影响创面愈合的病理性因素，负压封闭引流技术在引流创面渗液的同时能清除部分坏死组织，但创面局部体液变化的研究由于数据存在大量致混淆因素，很难得到配对样本而进行精确的分析，然而仍有不少研究证明该技术能引流创面上影响创面愈合的各种炎性介质和酶，引流大量的毒素，创面局部的病理性影响因素可通过负压封闭引流技术后减少。3.促进血流循环和肉芽组织的生长。创面局部血运障碍或缺血是阻碍创面愈合的主要原因之一，因为创面修复过程中必需的氧和营养物质只有通过血流才能运输到创面，而局部产生的大部分毒性物质和代谢产物等也主要经血流输送出创面。而VAC能明显提高创面微循环血流速度,扩张微血管,从而增加创面血供,改善血循环。Morykwas等首先报告应用激光多普勒血流仪研究负压对猪新鲜皮缺损创面血流量的影响，发现125mmHg负压下创面血流量很快增加，其峰值可达基线血流量的4倍。5～7min后局部血流量开始下降并逐渐恢复至基线水平,间歇性给予负压时则呈方波样曲线，即负压时局部血流量增加，去除负压后很快恢复至基线水平,另治疗组创面的肉芽组织量比对照组多63.3%。国内陈绍宗等应用猪的新鲜及肉芽创面模型进行研究，也得出相似结论，并且观察到肉芽创面局部血流量在125mmHg负压持续15min下血流峰值大于基线血流值3倍以上，微循环流速和微血管口径也显著增大。Angelica等在对猪创面的研究中发现负压吸引使距伤口数厘米的毛细血管血流量增加，伤口处血流量增加又可使局部氧分压增加，而这又可促进伤口的愈合。Chen等在动物实验中应用负压吸引后，经多普勒激光检测，创面血流灌注明显增加。李靖等以兔耳背急性全层皮肤缺损创面为模型，研究VAC对创面微形态及超微结构的影响结果也证实：VAC治疗能显著提高创缘毛细血管数目，引起创面毛细血管管径增大血流加快，促进毛细血管和内皮细胞恢复正常的形态和结构，并刺激毛细血管出芽和内皮细胞增生，恢复基膜完整性，缩小内皮细胞间隙。在临床试验中，Danciu等证实当给伤口提供负压时血液流量增加，然后在高峰维持5-7min。李学拥等研究认为VAC治疗时，创面组织存在双向受力和双向微小移位的现象，即创面在VAC治疗后部分组织产生向外移位而部分组织产生向内移位，向内移位(受正压)的组织内的血液受到挤压加速向受负压的组织内流动，因而导致创面血液循环的加速。这对于解释VAC治疗促进创面血液循环具有重要意义（图4-83）。图4-83封闭式负压引流引起微循环流速和血管口径的变化可能是以下几种机制共同作用的结果：①负压作用局部与周围组织表面的压力差促进创面血流灌注；②负压环境下组织压下降，血管透壁压升高，引起微血管扩张，并促进毛细血管床的开放。慢性伤口由于感染和创面的炎性刺激，创面组织周缘毛细血管几乎闭塞，负压吸引时创面处于闭塞的毛细血管在负压作用下可重新开放；⑧血管壁的伸展刺激和血流速度的增大可以影响血管内皮细胞的形态、结构和功能，促进其分泌一些血管活性因子(NO、cGMP等),改善创面微循环。4.机械的牵拉作用和微小变形作用。图4-84众所周知,临床中我们对创口的缝合,一方面为保护创面预防感染,另一方面实际上也是通过机械的牵拉作用促进创面的愈合。Squier等对皮肤牵拉后肌成纤维细胞增殖情况进行了研究,发现单纯牵拉的皮肤组肌成纤维细胞数量显著高于未牵拉的皮肤伤口组及牵拉后的皮肤伤口组。大量研究表明，机械应力即剪切力有调节内皮细胞形态、功能以及基因表达的作用，还可促使血小板及内皮细胞产生血小板源性生长因子(PDGF)，促使成纤维细胞、平滑肌细胞和单核细胞的游走和增殖，并能促进胶质细胞增生,目前在皮细胞基因启动子中已找到了一种对剪切力敏感的顺式作用元件。Takei等认为,机械性应力可以通过细胞外基质与细胞骨架产生力的平衡,细胞外界应力通过细胞膜及细胞骨架传导至细胞内,引起细胞内第一信使(蛋白激酶C,细胞内钙离子等)释放,进一步促进细胞因子表达,最终引起细胞增殖及基质合成。封闭式负压引流可在医用泡沫-伤口界面形成一种剪切力（图4-84），当施以负压后，宏观上它能够拉拢两边创缘，对创缘形成自然物理牵拉力，为伤口的愈合创造了条件；微观上，组织张力发生的微小变化通过加速胞内信使调节蛋白的产生和更新以促进细胞的增殖以及肉芽组织的形成，从而加速了创面的愈合。Penn等认为VAC治疗的机械力作用有利于清除伤口渗出物，渗出物的清除减轻了组织水肿，从而减少组织间压，增加局部血液流量，同样促进了创面的愈合。5.相关分子机制研究随着研究的不断深入，众多学者试图从微观角度来探究VAC起效的某些机制。Kiipadi等以猪背创面为模型，观察负压封闭引流和0．9％氯化钠溶液纱布两种方法作用下，早期外周血中转化生长因子-B(TGF-B)、白细胞介素-6(IL-6)、IL-8、IL-10的表达情况。治疗后O～4h，实验组IL-l0上调快于对照组，IL-6下调慢于对照组，二者对TGF-B、IL-8的影响无差异。李跃军等以小家猪背侧皮肤缺损为模型进行研究，发现VAC治疗既能上调急性创面伤口周围表皮角质形成细胞的尿激酶型纤溶酶激活剂(uPA)和尿激酶型纤溶酶激活剂受体(uPAR)的表达，使之迅速增殖迁移，又能通过抑制慢性创面uPA和uPAR表达来减少细胞外基质的降解。曹大勇等对其收治的5例慢性创面患者给予持续性VAC治疗，采用免疫组化技术检测血管内皮生长因子(VEGF)，CD34表达及其标记指数微血管密度的变化，结果显示负压吸引前VEGF在创缘组织真皮浅层血管内皮细胞中偶见阳性表达，随VAC治疗时间的延长，真皮细胞中血管内皮细胞、成纤维细胞出现VEGF阳性表达，CD34在NPWT治疗后表达的微血管密度明显增强,从而推断NPWT能明显增强在创缘组织真皮浅层血管内皮细胞、成纤维细胞的增殖和微血管密度，促进慢性创面肉芽组织生长。Jacobs等通过对老鼠的实验也表明NPWT能促进CD31的表达，VEGF及成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)的表达在治疗5天后比对照组分别上升了近4O％和140％。Mi1ler等认为，NPWT治疗后，原癌基因(c-fos)、基质金属蛋白酶(MMPs)等的表达均下降，c-fos的减少又部分或完全阻断了MMPs的表达，使创面细胞表达的胶原成分得到了保护，胶原的降解受到了控制，阻止了胶原蛋白的丧失，从而加速了慢性创面的愈合。汤苏阳等通过对NPWT在创面愈合中对周围神经末梢的P物质、降钙素基因相关肽（CGRP）与表皮生长因子（EGF）表达的影响研究结果显示：NPWT可以通过增强P物质，CGRP表达影响内源性EGF表达，通过增强创面组织抑制凋亡相关基因蛋白的表达，影响内源性神经生长因子（NGF）表达，具有明显地促进创面愈合的作用；运用负压疗法采用免疫组化技术对鼠失神经支配创面愈合中血管内皮细胞生长因子(VEGF)、Bcl-2b表达进行研究,结果显示负压封闭引流组较对照组的VEGF、Bcl-2表达及标记指数明显增加,认为负压封闭引流能明显促进创面的修复细胞的增殖和血管的生成。李金清等通过实验认为人慢性创面中活性形式明胶酶MMP-2和MMP-9的活性过低、过高及纤维连接蛋白(FN)含量低均不利于慢性创面愈合。VSD治疗能调节慢性创面中活性形式明胶酶MMP-2和MMP-9的活性,并能使FN的含量迅速增高,从而有利于创面的快速愈合。封闭式负压引流的历史2011-10-17中山大学附属第一医院难愈性创面科研组已有2人收藏封闭式负压引流（VacuumAssistedClosure，VAC），亦称负压封闭引流（NegativePressureWoundThreapy,NPWT），