皮肤伸展术后生物力学和组织学的实验研究_组织学

　　周黎安　李　谆　郭树忠　艾玉峰　查元坤　鲁开化　高　岚 　　(1解放军451医院整形外科　西安710054　2.第四军医大学西京医院整形外科中心　西安710032)
　　[摘　要]　目的:观察皮肤伸展作用后生物力学特性和组织学的改变。方法:取4只体重20 kg左右的猪为实验动物,采用自身对照方式进行,对伸展作用侧及对照侧皮肤标本分别进行拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长百分率、皮肤本构关系等生物力学指标的测定及组织学的检查。结果:伸展皮肤的粘弹性下降。组织学观察可见伸展后表皮细胞层次增多,真皮层稍变薄。结论:皮肤伸展作用后,其生物力学性质及组织学均有明显变化。临床上可采用皮肤伸展术,以缩短疗程,提高疗效。
　　[关键词]　皮肤伸展术　生物力学特性　组织学检查
　　[中图分类号]R622　[文献标识码]A　[文章编号]1008-6455(2000)09-0244-03
　　
　　BIOMECHANICAL AND HISTOMORPHOLOGICAL CHANGES IN STRETCHED PIG SKIN
　　ZHOU Li-an　LI Zhun　GUO Shu-zhong et al
　　Depart.Plastic surgery,451 Hospital,(Xian　710054)
　　[Abstract]　Objective:The study was designed to observe the biomechanical and histomorphological changes in stretched pig skin.Methods:On 4 pigs.stretched skin was compared with non-stretched control skin from the opposite side of the animal,using a paired t-test.The biomechanical and histomorphological properties were determined in stretched and non-stretched control skin.By using tensometer,the sin was evaluated for stress strain and parameters of strength.Result:The biomechanical properties of the stretched skin were different from the control skin.Histomorphological examination revealed that the epidermis layer increase.There was thinning of dermis,the dermal collagen bundles were thicker than those of controle.Conclusion:We concluded that the biomechanical properties and histomorphological changes were different from that of the unstretched skin.It was shown that the skin stretching technique might be accepted in the practice.
　　[Key words]　Skin stretching technique　Biomechanical property　Histomorphological examination
　　
　　皮肤伸展术始于1976年,Barrer[1]等采用了固位桥装置用于关闭伤口,它是通过施加于皮缘的直接外力,线性牵引创面两侧的皮肤组织,使之产生皮肤增量,达到关闭创面的目的,作者对此已进行部分临床及实验研究[2-7],该方法近年来在国外受到普遍关注,认为是一种"有把握的关闭"(Sure-closure)[4]方法。但也有学者提醒使用该方法应防止用力过大造成真皮纤维的断裂等并发症[8]。
　　因此皮肤伸展术中的安全性仍是人们关心的问题,真皮决定着皮肤的生物力学性质,反之生物力学的变化也反映真皮的结构特征[9]。
　　本研究对伸展作用后的皮肤及对侧正常皮肤进行了生物力学特性的对比测试并观察了相应的组织形态学变化。
　　
　　1　材料与方法
　　1.1　实验动物　选取4只体重20kg左右白色乳猪(第四军医大学实验动物中心提供),雌雄不限,3%戊巴比妥钠(美国Sigma公司)30mg/kg肌注麻醉后,侧胸、腹及背部肥皂水刷洗,剃毛,放置于牵引台架上,术区皮肤常规消毒。
　　1.2　皮肤伸展方法　在胸背中央画7cm×3.5cm标准面积,长轴为首尾方向,将两根长针插入短边真皮层,两端露于皮外,U型双钩紧贴长针外缘插入皮肤钩住对侧的长针,连接测力计及秤砣盘,并使作用力与皮面保持在同一水平。两侧同时往秤砣盘加载,至短边接触,由测力计读出皮肤此时所承受的应力为11.5kg,将长针用铁丝固定保持短边对合,以达到对假设创面两侧伸展的目的。
　　1.3　皮肤标本的制备
　　伸展作用5天后,在伸展作用区及相应的正常对照侧,采用自制的切割装置切取0.6×10cm的皮肤标本,中央修成0.3×1cm的双凹形,切取方向保持一致,剪掉标本上的部分皮下组织,共制备8个皮肤试件。同时取实验及对照侧皮肤,固定包埋后,切片用HE和van　Gieson染色,光镜下观察。
　　
　　2　结果
　　2.1　测试方法与分析
　　2.1.1　生物力学指标的测试
　　所有的测试标本均采用Instron1122万能强力机(英国产),测试温度为15℃,相对湿度40%,夹距10mm,拉伸速度50mm/min。
　　2.1.2　统计分析采用配对t检验,(第四军医大学统计教研室完成)。
　　2.2　测试分析结果
　　2.2.1　离体猪皮肤的拉伸断裂强度(g/mm2)
　　二种皮肤的最大拉伸断裂强度分别为:对照组为2508.20±36.60g/mm�2　实验组为1974.86±20.22g/mm2表明伸展作用后的皮肤强度下降,下降幅度20.6%,相差非常显著(t=55.7,P2)
　　两种离体猪皮肤本构关系曲线
　　
　　
　　2.2.4　组织学检查
　　伸展作用后表皮层厚度保持不变或稍增厚,表皮细胞层次增多,上皮钉突和真皮乳头嵴变钝。真皮层稍变薄,内含有大量平行且排列紧密的胶原纤维束,纤维束粗大、致密。成纤维细胞数量增多且体积增大、胞浆丰富。真皮层血管数量略有增加,主要在真皮乳头层。
　　
　　3　讨论
　　伸展作用的皮肤生物力学特性是否能发生有意义的改变,从实验结果可见皮肤经伸展作用后,各项生物力学指标均发生了变化。皮肤软组织的拉伸断裂强度是生物软组织粘弹性指标之一,是通过将试件加载至断裂前的瞬间应力值来表示,由实验结果表明,伸展作用后的皮肤粘弹性下降,降幅为20.6%(P[8]。
　　因此在活体正常皮肤很难出现真皮纤维的断裂,这与伸展力的广泛均匀分布有关。因此能充分保证皮缘血运良好的伸展力不会导致纤维断裂。皮肤软组织的本构关系更能全面反映皮肤在不同应力的作用下组织变形的能力,它也是生物软组织粘弹性的指标之一。同样的应力作用下,变形越大,表明其粘弹性越强。[10]。
　　从本构曲线的变化趋势可以看出,伸展作用后的皮肤在同一应力的作用下其变形程度下降,这一指标也提示伸展皮肤的粘弹性呈下降的趋势。组织学研究显示,伸展作用后表皮层厚度不变或稍增厚,表皮细胞层次增多。在皮肤扩张术的研究中也证实表皮细胞层增厚,细胞有丝分裂活动增加,作者认为可能是为了恢复表皮细胞的密集状态,抑制有丝分裂[9、11、12]。伸展作用后真皮层稍变薄,内含大量平行且排列紧密的胶原纤维束,纤维束粗大、致密,成纤维细胞数量增多且体积增大,胞浆丰富。扩张术中真皮厚度也变薄�[13]。虽已证实成纤维细胞被激活,但去除扩张器后扩张皮肤2年后才能逐渐恢复正常[9、14],因此无论是伸展术还是皮肤软组织扩张术所致的皮肤增加,主要来自皮肤的机械蠕变,而不是生物蠕变。并且伸展皮肤生物力学性质的变化与皮肤快速扩张后的改变相似,说明两种方法作用方式虽然不同,却有着相同的结果[15]。皮肤伸展术一般不行皮下潜行分离,因此不形成皮下创面和纤维包膜,及其中存在的激活的炎性细胞[9、11]。伸展作用后的皮肤,其生物力学特性及组织学变化的恢复是否比软组织扩张术更迅速有待进一步研究。
　　
　　[参考文献]
　　1　Barrer S,Pavlides CA.Matsumoto T.Ideal laparotomy closure;comparison of retention sutures with new retention bridging devices.Am Surg,1976;8:582-584
　　2　周黎安,桂斌,查元坤等.皮肤伸展器的研制及临床应用.中华整形烧伤外科杂志,1996;12(3):193
　　3　周黎安,查元坤,李谆等.皮肤伸展术关闭供皮创面的临床研究.中华医学美容杂志,1997;3(4):173
　　4　查元坤,周黎安.皮肤伸展术进展.中华整形烧伤外科杂志,1997;13(6):449
　　5　周黎安,郭树忠,李谆等.皮肤伸展术伸展皮肤的来源及创面闭合的实验研究.中国修复重建外科杂志,1998;12(3):193
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　　7　周黎安,郭树忠,李谆等.伸展作用后皮肤超微结构的变化.中国美容医学杂志,1999:8(3):200
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　　10　Gibson T.The mobile micro-architecture of dermal collagen a bio-engineering study.Brit J surg,1965;52:764-768
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　　14　Vanderkolk CA,Mccamm J J,Mitchell G M.Changes in area and thickness of expanded and unexpanded axial pattarn skin flaps in pigs.Br J Plast Surg.1988;41:284-291
　　15　Mustoe TA,Gifford G H,Lach E,et al.physical,biome-chanical,histologic,and biochemical effect of rapid versus conventional tissue expansion.Plast Reconstr Surg.1989;83:687-726
　　作者简介:周黎安,男,1964年生,1992年第四军医大学口腔医学院毕业硕士学位,现为解放军第451医院美容整形外科主治医师,兼本刊编辑。
　　收稿日期　2000-01-28
　　编辑/姜如蓉