负压创面治疗技术(negative pressure wound therapy,NPWT)是近十几年来提出并开展的新方法,它包括1993年德国外科医师Fleischmann等[1]最先提出的封闭负压引流(vacuum sealing drainage,VSD)及1997年美国外科医师 Argenta 和Morykwas[2]首创的封闭负压辅助闭合(vacuum-assisted closure,VAC)两项关键技术。两者原理相同即封闭负压吸引,但是在选材、方法与适应证等方面存在差异。近年来NPWT得到不断发展,应用领域更加广泛,其作用原理也得到了进一步的深入研究。现就负压引流技术的发展现状、作用原理作一综述。
1负压创面治疗技术的国内外进展
早在20世纪70年代,前苏联就有文献报道了应用负压治疗创面和伤口[3]。1993年,Fleischmann等[1]首次将负压应用于治疗四肢软组织创面感染,得到肯定效果,该方法很快被推荐到各种软组织缺损和感染的临床治疗中。后来,Morykwas等[2]研究发展了负压创面治疗技术,他们运用动物模型比较负压创面治疗技术与盐水纱布敷料对慢性伤口的疗效,结果显示,NPWT治疗在增加创面局部血流量、促进成纤维细胞生长及降低创面细菌数量等方面显著优于对照组。1994年,裘华德等[4]引进德国NPWT应用于普通外科手术及感染创面的治疗,并将其命名为负压封闭引流技术(VSD)。2000年,许龙顺等[5]对NPWT的作用机制进行了血流动力学及分子生物学方面的研究,并自行研制了密闭性敷料用于慢性难治性伤口的治疗,疗效显著。2006年,吕小星等[6]研究发现,NPWT可以提高慢性创面创周组织中血小板衍化生长因子(PDGF)及转化生长因子-β(TGF-β)的表达,从而促进创面愈合。2008年,Landau等[7]报道了用负压处理受区后,可提高全层皮移植的着床效果。Canavese等[8]利用NPWT治疗脊柱侧凸术后所致深部感染,认为此技术是脊柱外科用来治疗创面易感染患者(尤其是有神经肌肉疾病的患者)有用的工具,而且它可靠又易于使用。Torbrand等[9]在实验中对6个行胸骨正中切开术的猪进行NPWT治疗显示:当应用NPWT治疗后出现血浆去甲肾上腺素和肾上腺素值的瞬时升高,在进行了180min NPWT治疗后猪的肾上腺素能神经递质Y要比对照组的高,血浆水平的感觉神经递质P物质的升高,然而升高的并没有血管活性肠肽(VIP)和降钙素基因相关肽(CGRP)。这个结果提示:交感神经在应用NPWT治疗的过程中被激活,这也许是由于在应用NPWT治疗的初级阶段心脏负担增加所致。最近,Malin等[10]在对猪模型进行NPWT实验治疗时发现NPWT治疗致使心脏向胸壁移位,在某些情况下, 右心室游离壁凸向胸骨边缘和胸骨锐缘间的间隙,相应的胸骨尖缘凸向右心室游离壁表面使其发生变形。这些现象都不受植入四层石蜡纱布敷料的影响,却受限于先前植入在心脏和胸壁之间的硬性障碍物所阻隔。研究结果显示行NPWT治疗可改变心脏与胸骨的位置。这也许可以解释两种潜在危险的事件是联系在一起的,即NPWT治疗引起心脏破裂的风险和减少心输出量,并提出植入一个硬性障碍物可能是在心脏和胸骨之间,是临床可行的防护措施。
2负压创面治疗技术的作用原理
2.1 促进血液循环: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。Angelica等[11]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及乳酸水平增加,而这又可促进伤口的愈合。许龙顺等[5]使用激光多普勒连续测定猪创面负压前后两种血流量的动态变化中发现, 8kPa负压时创面血流量明显升高;16kPa负压时其峰值接近基线血流量的4倍,持续负压30min后维持在基线水平的2倍左右;20kPa负压以上时血流量增加后很快降至基线水平;16kPa间歇性负压时血流量曲线呈规律的方形波状变化。Chen等[12]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[13]以兔耳背急性全层皮肤缺损创面为模型,研究NPWT对创面微形态及超微结构的影响结果也证实:NPWT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。李学拥等[14]研究认为NPWT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NPWT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NPWT治疗促进创面血液循环具有重要意义。在临床试验中,Danciu等[15]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。
2.2减轻水肿:水肿是阻碍创面愈合的原因之一。组织肿胀后一方面加大了组织细胞间的距离,阻碍了细胞间的物质交换;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,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。而在负压作用下创面组织液吸引出体外,组织肿胀能消退。负压可以使细小动脉扩张、有丝分裂增加形成新的血管床;还可去除多余液体、减轻水肿,改善局部血液循环。吕小星等[16]以兔耳背全层皮肤缺损的急性创面为模型,右耳创面用负压引流,为治疗组;左耳创面为对照组。治疗后2、4、6、8天NPWT治疗组创周组织含水量均低于对照组,4、6、8天血管通透性明显低于对照组。NPWT治疗可以有效地减轻创周水肿,降低血管通透性。Michael等[17]通过对生理基础的研究指出,NPWT治疗有利于消除过多组织间液造成的压力梯度,使间质性压力降低,使毛细血管开放并流向创面组织。
2.3抑制细菌繁殖: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。Weed等[18]在动物研究中发现使用NPWT治疗后能明显减少细菌的数量,特别是G-细菌数。Polykandriotis等[19]创新性地将NPWT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,减轻局部的疼痛。王昌建等[20]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。密闭敷料减少创面感染主要机制可能与密闭敷料产生的密闭、潮湿环境更有利于机体免疫细胞功能发挥有关。Plikaitis等[21]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NPWT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NPWT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),而对照组在5天内细菌数达到高峰,在11天时才达到较低细菌水平。NPWT治疗对污染的慢性创面的细菌清除有益于伤口的愈合过程。
2.4机械的牵拉作用:NPWT可在医用泡沫―伤口界面形成一种剪切力,这种机械应力被认为有促进肉芽组织生长及血管生成的作用。此机械应力通过加速胞内信使调节蛋白的产生和更新以促进肉芽组织生成。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,在内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。局部剪切力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增生和游走,并能促进胶质细胞增生[22-24]。创面在NPWT治疗中有两个水平的变化:创面的边缘和底部在负压作用下引起的组织移位;创面的表面被吸到敷料的泡沫细孔而引起的微小变化。组织张力对组织的生长很重要,它是组织生长的基础。NPWT治疗引起组织张力发生变化,从而促进细胞的增殖以及肉芽组织的形成。Penn等[25]认为NPWT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。渗出物的清除同时也可清除影响伤口愈合的可溶性因子。负压封闭疗法通过负压对创缘形成自然物理牵拉力,促进成纤维细胞的分裂增殖,从而加速了创面的愈合。
2.5 减轻创伤后免疫抑制:创伤后可溶性炎症介质如炎症前期细胞因子的释放参与了免疫抑制,NPWT治疗对创面液体的持续过度引流亦可使创面免疫反应受到抑制,因而此技术必须让白细胞浸润和接触创面以产生有效的免疫反应。NPWT的聚乙烯泡沫与创面紧密接触从而使细胞可以浸润于泡沫内。Gouttefangeas等[26]发现应用NPWT治疗1周及2周后,浸润于泡沫上的主要细胞是粒细胞,另外还有单个核细胞包括巨噬细胞和少量的T、B细胞群以及自然杀伤细胞。泡沫上的功能性CD4+和CD8+ T淋巴细胞不同于患者的外周血T淋巴细胞亚群,其中的CD4+ T细胞是受创面抗原影响、具有异源性表型和功能的细胞亚群。提示T淋巴细胞可能在创面净化方面中起作用。此外,还提示聚乙烯泡沫可能提供了刺激T细胞介导免疫反应的有利环境。
2.6 清除部分坏死组织: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[27]。
2.7 相关分子机制的研究:随着研究的不断深入,众多学者试图从微观角度来探究NPWT起效的某些机制。Kilpadi等[28]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-β(TGF-β)、白细胞介素-6(IL-6)、IL-8、IL-10的表达情况。治疗后0～4h,实验组IL-10上调快于对照组,IL-6下调慢于对照组,二者对TGF-β、IL-8的影响无差异。李跃军等[29]以小家猪背侧皮肤缺损为模型进行研究,发现NPWT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[30]对其收治的5例慢性创面患者给予持续性NPWT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NPWT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[31]通过对老鼠的实验也表明NTWP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40%和140%。Miller等[32]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[33-34]通过对NPWT在创面愈合中对周围神经末梢的P物质、降钙素相关基因肽(CGRP)与表皮细胞生长因子( 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。
3小结
NPWT是一种促进创面愈合的新型疗法,近年来在我国正逐渐兴起。国内外学者将其应用于多种急慢性创面的治疗和促进移植皮肤的成活,均取得了良好的效果。尽管已被证实该技术相对于传统创面治疗手段具有相对有效性和优越性,但仍缺乏关于该技术自身具体治疗的最佳模式的研究,如最佳负压的设置,如何选择合适的敷料更换时间间隔等。最近Steiert等[35]认为对复杂创面的延期缝合、植皮或皮瓣转移前,如果采用早期NPWT治疗,那么创面闭合的时间把握就不必受72h这一固定时间的限制。这无疑又给这项新技术提供了新的发展思路。我们有理由相信,随着NPWT促伤口愈合原理的进一步阐明,NPWT将会在临床上得到更广泛有效的应用。
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[收稿日期]2009-11-30 [修回日期]2010-01-26
编辑/李阳利