擴(kuò)展穿支皮瓣血供范圍的基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)展

劉代明 黃昕 昝濤 吳志遠(yuǎn)

穿支皮瓣5的皮膚穿支血管供養(yǎng)的軸型皮瓣[1]。穿支皮瓣無需攜帶肌肉，設(shè)計(jì)靈活，重建效果好，供區(qū)損傷小，對運(yùn)動(dòng)功能的影響小，術(shù)后康復(fù)較快，是目前應(yīng)用最為廣泛的組織缺損修復(fù)技術(shù)之一[2]。但穿支血管一般管徑細(xì)小，供區(qū)面積有限，使其在體表大面積缺損修復(fù)中的應(yīng)用受到限制。近年來，有關(guān)穿支皮瓣血管解剖、血供特點(diǎn)和相關(guān)壞死機(jī)制的基礎(chǔ)研究逐步深入，為臨床擴(kuò)展穿支皮瓣血運(yùn)，提高皮瓣成活率，擴(kuò)大供區(qū)范圍提供了理論依據(jù)。本文就擴(kuò)展穿支皮瓣血供范圍的相關(guān)臨床和基礎(chǔ)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

結(jié)果表明，超聲提取與加熱回流提取的效果相當(dāng)，但超聲操作簡單便利，因此選擇超聲提取。超聲時(shí)間選擇了20、40、60 min進(jìn)行考察，提取時(shí)間對提取效果無較大影響，且希望保證每批藥材提取完全，因此超聲時(shí)間確定為40min。通過比較不同提取溶劑的圖譜，70%甲醇測定的圖譜中峰的高度強(qiáng)度展現(xiàn)的較為均一，更適合對各批次的藥材進(jìn)行共有峰的指認(rèn)，因此提取溶劑定為70%甲醇。

1 擴(kuò)展穿支皮瓣血運(yùn)的相關(guān)臨床研究

1.1 皮瓣延遲術(shù)

Taylor等[3]經(jīng)血管解剖學(xué)研究，提出了血管體區(qū)（Vascularterritory，angiosome）的概念，認(rèn)為每一支知名的皮膚血管都能供應(yīng)其所在區(qū)域的皮膚及皮下組織、肌肉、骨骼等多種組織，形成一個(gè)由淺入深的三維血管結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，Saint-Cyr等[4]進(jìn)一步闡述了穿支皮瓣的血運(yùn)特點(diǎn)：穿支血管從源血管發(fā)出后向淺部皮膚和皮下組織走行，其分支呈樹枝狀分布達(dá)到的最大解剖學(xué)區(qū)域被稱為穿支體區(qū)（Perforasome）。相鄰穿支體區(qū)間于筋膜上層和脂肪層進(jìn)行溝通，管徑較大的直接連接血管并走行于真皮下，管徑細(xì)小的間接連接血管進(jìn)行溝通[4]。其中，間接連接血管即相當(dāng)于Taylor描述的Choke vessels。Choke vessels是連接相鄰血管體的一類管徑逐漸減小的血管，正常情況下其兩端的血流灌注壓相等，處于功能性閉鎖狀態(tài)；一旦相鄰血管體的動(dòng)脈被阻斷，在壓力差作用下，血流會(huì)流過Choke vessels所在區(qū)域（Choke zone），擴(kuò)展到臨近的血管體區(qū)[5]。

皮瓣延遲是用于增加皮瓣血液供應(yīng)的經(jīng)典技術(shù)，也就是在切取皮瓣的1～2周前，策略性地阻斷皮瓣的部分血供，使皮瓣處于一個(gè)缺血狀態(tài)。延遲增加皮瓣供血和成活面積的機(jī)制尚未完全清楚，研究顯示與延遲產(chǎn)生的血流動(dòng)力學(xué)改變、缺氧環(huán)境和炎癥狀態(tài)共同介導(dǎo)的細(xì)胞代謝改變、血管新生和Choke vessels擴(kuò)張重塑等過程有關(guān)[6-9]。Dhar等[8]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在結(jié)扎穿支血管24 h后，血流會(huì)從鄰近的穿支流進(jìn)Choke vessels，2～3 d內(nèi)Choke vessels管腔迅速擴(kuò)張，管壁變薄，血管內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞增生肥大，3 d后管腔擴(kuò)張速率變緩，管壁增厚，并于7 d時(shí)達(dá)到峰值，然后趨于穩(wěn)定狀態(tài)，Choke vessels持續(xù)開放。

1.2 血管增壓

單個(gè)穿支體區(qū)可提供的皮瓣范圍較小，無法滿足嚴(yán)重創(chuàng)（燒）傷、腫瘤切除等引起的大面積組織缺損的修復(fù)要求，故常需要切取跨區(qū)的穿支皮瓣。Cormack等[10]將皮膚的血管供應(yīng)分為解剖學(xué)供區(qū) （Anatomical territory）、動(dòng)力學(xué)供區(qū)（Dynamic territory）和潛力學(xué)供區(qū)（Potential territory）三個(gè)層次，該理論對臨床切取跨區(qū)皮瓣具有重要的指導(dǎo)意義。解剖學(xué)供區(qū)是某一源血管或其分支供應(yīng)的最大解剖學(xué)區(qū)域，是最基礎(chǔ)的供血區(qū)，類似于Taylor提出的血管體區(qū)概念。解剖學(xué)供區(qū)與周圍的血管體有豐富的血管吻合，當(dāng)一側(cè)血管內(nèi)壓力下降時(shí)，血液流過此區(qū)向遠(yuǎn)端供血。緊鄰解剖學(xué)供區(qū)的擴(kuò)張部分為動(dòng)力學(xué)供區(qū)，再向遠(yuǎn)處延伸則稱為潛力供區(qū)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究發(fā)現(xiàn)，切取跨3個(gè)血管分區(qū)的皮瓣時(shí)，易在潛力學(xué)供區(qū)與動(dòng)力學(xué)供區(qū)之間的Choke zone發(fā)生壞死，此時(shí)常需要將皮瓣的遠(yuǎn)端血管進(jìn)行額外吻合，以增強(qiáng)遠(yuǎn)側(cè)的血液供應(yīng)，保障皮瓣的成活[11]。這種通過顯微吻合血管，增強(qiáng)皮瓣血液循環(huán)的方式被稱為血管增壓（Supercharging）[12]。隨著顯微外科的發(fā)展，血管增壓已成為臨床增加皮瓣血供，預(yù)防皮瓣靜脈淤血的常用技術(shù)。

血管增壓按增壓方式的不同可分為外增壓（Supercharge）與內(nèi)增壓（Turbocharge）。外增壓指將皮瓣遠(yuǎn)端的穿支血管與皮瓣以外的受區(qū)血管吻合，內(nèi)增壓指皮瓣另外的分支與皮瓣自身的穿支血管蒂吻合。Zan等[13]采用擴(kuò)張的乳內(nèi)動(dòng)脈 穿 支 皮 瓣 （Internal mammary artery perforator flap，IMAP flap）進(jìn)行全面部缺損重建時(shí)，切取旋股外側(cè)降支供應(yīng)的筋膜瓣，吻合面動(dòng)靜脈或甲狀腺上動(dòng)靜脈，轉(zhuǎn)移至前胸部進(jìn)行血管預(yù)構(gòu)。二期IMAP皮瓣轉(zhuǎn)移時(shí)，保留預(yù)構(gòu)血管和胸外側(cè)血管作為外增壓血管，形成雙蒂或三蒂皮瓣，保障了大面積皮瓣的血運(yùn)[13]。與外增壓相比，內(nèi)增壓免去了尋找受區(qū)血管的麻煩，并且在吻合皮瓣內(nèi)的血管蒂時(shí)需要使皮瓣彎曲，十分適合在乳房重建中采用[14]。腹壁下動(dòng)脈穿支皮瓣（Deep inferior epigastric perforator flap，DIEP flap）是目前乳房重建時(shí)最常用的皮瓣之一。切取雙蒂DIEP皮瓣后，將一側(cè)的腹壁下穿支與對側(cè)穿支吻合，進(jìn)行內(nèi)增壓，有利于在提供較多組織量的同時(shí)降低壞死率和靜脈回流障礙的發(fā)生率，適合在重建組織需要量大且具有下腹部瘢痕的患者中采用[14-15]。根據(jù)增壓血管的成分不同，外增壓可分為動(dòng)靜脈、單獨(dú)動(dòng)脈、單獨(dú)靜脈增壓等3種吻合類型。其中，僅將皮瓣遠(yuǎn)端的靜脈屬支與受區(qū)靜脈吻合的方式稱為靜脈超回流（Venous super drainage）。在局部無法順行切取皮瓣時(shí)，逆行皮瓣相比游離皮瓣具有手術(shù)時(shí)間短、不需要變換體位等優(yōu)點(diǎn)，但靜脈淤血和組織壞死的發(fā)生率較高[16]。通過額外吻合回流靜脈可以緩解逆行皮瓣的回流障礙，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生[17-20]。Lin等[18]將逆行股前外側(cè)皮瓣（Antero lateral thigh flap，ALT flap）近端的淺靜脈與大隱靜脈屬支吻合，14例患者術(shù)后均未出現(xiàn)淤血腫脹，顯示了靜脈超回流在逆行皮瓣切取過程中的重要性。對于增壓方式的選取，經(jīng)過了大量的基礎(chǔ)和臨床研究，但始終未能達(dá)成一致的意見，傾向于綜合考慮皮瓣的血運(yùn)和供受區(qū)的血管解剖特點(diǎn)進(jìn)行選擇[21-23]。

2 擴(kuò)展穿支皮瓣血運(yùn)的相關(guān)基礎(chǔ)研究

2.1 Choke vessels擴(kuò)展的相關(guān)機(jī)制

正常情況下，Choke vessels處于功能性閉合狀態(tài)，阻止血流向臨近的血管體區(qū)擴(kuò)展。尋找到控制Choke vessels開閉和生長的關(guān)鍵機(jī)制，有望便捷、有效地調(diào)控該過程，以達(dá)到擴(kuò)展皮瓣血運(yùn)的目的。目前，關(guān)于Choke vessels擴(kuò)展機(jī)制的認(rèn)識多源于對皮瓣延遲機(jī)制的研究。皮瓣延遲相當(dāng)于人為減弱了部分區(qū)域的血供，使得延遲側(cè)的血壓下降，與周圍血管體產(chǎn)生微循環(huán)的壓力差，促使來自穿支血管的血流進(jìn)入Choke zone并擴(kuò)展到皮瓣的遠(yuǎn)端[6]。血流灌入帶來的剪切力能夠刺激Choke vessels的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增殖肥大，使Choke vessels發(fā)生以管腔增大、管徑變粗為特點(diǎn)的不可逆重塑，類似于動(dòng)脈生成（Arteriogenesis）的過程[8，24－25]。 Miyamoto 等[26]發(fā)現(xiàn)，單純提高血管蒂的灌注壓，同樣可以擴(kuò)張Choke vessels，使皮瓣血供得到擴(kuò)展，印證了剪切力刺激的作用。

缺氧環(huán)境也是促進(jìn)Choke vessels生長和重塑的重要因素。缺氧條件下，細(xì)胞和組織通過一系列適應(yīng)性變化，包括血管舒張因子釋放增多[7]、局部微循環(huán)改善[27]、細(xì)胞耗氧量和代謝率下降等[28]，以應(yīng)對組織缺氧。其中，血管舒張因子能夠擴(kuò)張Choke vessels，有助于血供范圍的擴(kuò)展。同時(shí)，缺氧環(huán)境會(huì)促進(jìn)VEGF、bFGF和PDGF-α等細(xì)胞因子的釋放，加速血管新生過程[29-31]。血管新生屬于皮瓣延遲帶來的晚期效應(yīng)，常需2～3周才能完成功能性血管的建立[32]。通過比較Choke vessels和新生血管在不同Choke zone的分布情況，Wang等[25]認(rèn)為相比于Choke vessels的開放狀態(tài)，穿支皮瓣潛力學(xué)供區(qū)的成活更依賴于缺氧誘導(dǎo)的血管新生。

此外，炎癥反應(yīng)也在Choke vessels開放與重塑方面發(fā)揮一定的作用[33-34]。Williams等[34]在切取大鼠背部跨區(qū)穿支皮瓣后發(fā)現(xiàn)，血管形成的相關(guān)因子，如中性粒細(xì)胞黏附因子CD11b、細(xì)胞間黏附分子-1（intercelluar adhesion molecule-1，ICAM-1）和基質(zhì)金屬蛋白酶 （matrix metallo proteinase 2，MMP 2）在3～5 d時(shí)表達(dá)增高，介導(dǎo)細(xì)胞應(yīng)激的熱休克蛋白70（heat shock protein 70，HSP70）在 5～7 d 時(shí)表達(dá)上調(diào)，而與組織缺氧相關(guān)的促血管化因子VEGF表達(dá)無明顯變化，因此認(rèn)為炎癥反應(yīng)在Choke vessels的開放和重塑中更為關(guān)鍵。

2.2 針對Choke vessels擴(kuò)展機(jī)制的治療方案

目前，皮瓣延遲是公認(rèn)能夠促進(jìn)Choke vessels開放和生長的措施，其臨床證據(jù)充足，機(jī)制較完善[6，8]。此外，前期有關(guān)Choke vessels的研究多側(cè)重于形態(tài)學(xué)的描述，未能深入探究相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制，更鮮有Choke vessels調(diào)控方案的報(bào)道。

血流對血管內(nèi)壁產(chǎn)生的剪切力刺激是Choke vessels擴(kuò)張重塑的關(guān)鍵因素。瞬態(tài)電壓感受器陽離子通道子類V成員4（transient receptor potential cation channel subfamily V member 4，TRPV4）是一種非選擇性Ca2+通道，表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞表面，是細(xì)胞感受剪切力的重要蛋白，在剪切力刺激下能夠增強(qiáng)細(xì)胞的Ca2+內(nèi)流，起到舒張血管、增大血流量的關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用[35]。采用股動(dòng)脈阻塞模型，Troidl等[36]利用微量滲透泵緩慢輸注TRPV4特異性激動(dòng)劑4α-PDD，發(fā)現(xiàn)相比于溶劑對照組，4α-PDD給藥組側(cè)支血管口徑增粗，數(shù)量增多，內(nèi)皮細(xì)胞表面TRPV4表達(dá)增加，增殖細(xì)胞數(shù)增多，效果與進(jìn)行動(dòng)靜脈吻合的高剪切力組相當(dāng)。因此，通過調(diào)控TRPV4，有望模擬剪切力刺激，促進(jìn)Choke vessels的開放。Bae等[37]發(fā)現(xiàn)，在大鼠腹部預(yù)構(gòu)皮瓣血管蒂周圍注射4α-PDD，皮瓣毛細(xì)血管密度、VEGF的表達(dá)量和轉(zhuǎn)移后的成活面積均顯著高于對照組。

延遲引起的缺氧環(huán)境能夠介導(dǎo)血管舒張因子的生成，使Choke vessels舒張，管腔開放。同時(shí)，缺氧能夠刺激血管新生，促進(jìn)組織的血管化，也會(huì)影響穿支皮瓣的切取范圍和轉(zhuǎn)移后遠(yuǎn)端壞死等不良事件的發(fā)生率[6，38]。 去鐵胺（Deferoxamine，DFO）是一類低氧模擬劑，可以通過與鐵離子絡(luò)合形成復(fù)合物，降低鐵離子含量，從而抑制脯氨酸羥化酶（Prolyl hydroxylase domain-containing enzymes，PHDs）的活性，減少低氧誘導(dǎo)因子（Hypoxiainduciblefactor-1，HIF-1）的降解，進(jìn)而模擬皮瓣延遲產(chǎn)生的缺氧效應(yīng)[39]。大鼠皮瓣模型的初步研究發(fā)現(xiàn)，DFO局部注射給藥能夠促進(jìn)毛細(xì)血管生成，改善組織供血，減少皮瓣壞死[40-41]。但上述研究都未能觀察記錄Choke vessels在DFO給藥期間的變化情況。

血管新生是Choke vessels生長和重塑的重要內(nèi)容，在缺氧狀態(tài)下，Choke vessels通過出芽或招募循環(huán)中干細(xì)胞的方式新生血管網(wǎng)絡(luò)，使血流灌注到皮瓣遠(yuǎn)端，對跨區(qū)穿支皮瓣潛力供區(qū)的成活起到關(guān)鍵作用[6，25，34]。增加皮瓣血管化的方法很多，主要包括細(xì)胞因子給藥、干細(xì)胞移植和藥物治療3種。但多數(shù)研究并未關(guān)注Choke zone的變化，導(dǎo)致相關(guān)證據(jù)較為缺乏，是未來應(yīng)該完善的方面。目前，細(xì)胞因子促進(jìn)皮瓣血管化研究處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，取得了一定的效果，但缺乏臨床實(shí)踐的積累[42-46]。進(jìn)一步的應(yīng)用需解決生長因子半衰期短、易失活、效果不穩(wěn)定等問題，與緩釋技術(shù)結(jié)合有望獲得更好的效果[47-48]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)肯定了干細(xì)胞的促血管化作用[49-53]：干細(xì)胞一方面通過直接分化為EPCs或者血管內(nèi)皮細(xì)胞，參與血管新生；另一方面，通過旁分泌 VEGF、TGF-β、HIF-1α 和 SDF-1等細(xì)胞因子，起到募集細(xì)胞、促進(jìn)組織血管化的作用[53]。但干細(xì)胞移植的長期預(yù)后和效果仍需觀察，具體劑量、應(yīng)用時(shí)機(jī)和部位等也有待明確。具有促血管化作用的藥物，如乙?；》肿与腫54]、A型肉毒毒素[55]和丹參酮IIA[56]等，其促血管化效果和作用機(jī)制都有待進(jìn)一步研究，尚無法立即應(yīng)用于臨床。

3 展望

穿支皮瓣反映了皮瓣小型化、精細(xì)化、薄型化、微創(chuàng)化的發(fā)展趨勢，是目前應(yīng)用最廣泛的組織缺損修復(fù)技術(shù)之一。近年來，對Choke vessels/choke zone等基本問題的認(rèn)識逐步深入，尤其是對Choke vessels擴(kuò)展涉及的分子、細(xì)胞、組織多個(gè)層次機(jī)制的闡述，為臨床采取適當(dāng)方法擴(kuò)展穿支皮瓣的血供范圍、保障跨區(qū)穿支皮瓣的成活提供了重要的理論支持。今后，血流檢測技術(shù)和數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展將進(jìn)一步提高活體狀態(tài)下對穿支血管形態(tài)、功能和血流動(dòng)力學(xué)的研究水平。另外，再生醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和基因治療等新興技術(shù)可能為促進(jìn)組織血管化、擴(kuò)展穿支皮瓣血供提供更好的解決方案。