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穿支体形态学及跨区皮瓣存活机制的研究

作　者: 庄跃宏
导　师: 徐达传; 唐茂林
学　校: 南方医科大学
专　业: 人体解剖与组织胚胎学
关键词: 腹壁血供穿支体血供分区跨区切取 Choke血管扩张机制
分类号: R622
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

研究背景与目的：1989年,Koshima等第一次报道了以腹壁下动脉穿过腹直肌,分布在脐周的肌皮穿支为蒂的皮瓣来修复口底及腹股沟部皮肤软组织缺损后,整形外科领域迎来了穿支皮瓣的时代,穿支皮瓣符合整形外科“供区损伤最小化,受区美观最大化”的修复原则。越来越精细的手术方式需要人们对血管的解剖及生理学也要有更深入的认识。1987年,Taylor等应用血管造影技术对人体及其它一些哺乳动物的皮动脉进行了细致入微的研究,根据皮肤内血管由深向浅呈立体三维分布的特点与规律提出了“血管体”的概念,他们认为,每一支知名的皮肤血管的供区都不仅仅局限于其分布范围内的皮肤及皮下组织,而是一个包含有同一区域内相应的肌肉、肌腱、骨骼等多种组织在内的三维组织块,各相邻“血管体”周边借Choke vessels互相连接。随着穿支皮瓣在临床上应用的不断推广,关于血管体区的概念也进一步细化。Saint-Cyr等用静态和动态相结合的CTA对穿支皮瓣进行研究,把单支血管的血供区域定义为“perforasome",总结了穿支体形态学的特点：相邻穿支的血供区域通过直接与间接链接血管两种方式进行沟通：穿支血管在进行跨区灌注时,首先是对来自同一源动脉的相邻穿支体进行灌注,其次才是对来自不同源动脉的相邻穿支体进行灌注。因为穿支血管一般较为细小,其所直接供应的解剖学区域(穿支树状分布所到之处)往往较小,不能满足创伤、肿瘤切除及先天性畸形等引起大范围的组织缺损,因此临床常常需要跨区切取皮瓣。Cormack等通过分析相邻血管体之间的关系,将皮肤的血管供区依次分为三个层次：解剖学供区,血流动力学供区以及潜在供区。即：某一源动脉呈树形分布的所到之处为解剖学供区,恰与Taylor等提出的“血管体区”相当,是最基本的血管供区；每一个解剖学供区与其周围相邻动脉之间均有丰富的吻合。当一侧血管被切断或阻断时,则其管道内的血压下降。此时,解剖学供区血管内的血流就会跨越原来的吻合部位向其供血。这种紧邻解剖学供区的扩张部分被称之为血流动力学供区。在跨越动力学供区的基础上,若再继续向远邻的供区延伸,则称其为潜力供区。跨区皮瓣切取后,皮瓣坏死容易出现在潜力学供区与动力学供区之间的Choke区。目前跨区皮瓣在临床上应用广泛,为了尽量提高组织存活率,临床上最常采用的是延迟术。动物实验已经证明延迟能够促进组织存活得益于相邻穿支体之间的连接结构Choke血管的扩张。这就涉及到了组织应对缺氧的两种主要方式：第一种是原有的动脉进行血管重构,管径增大,该现象称为动脉发生；第二种就是血管新生,具体又可细分出芽型(从原有血管发出)血管新生及血管内皮祖细胞原位分化型血管新生。以上三种血管生物学行为相互独立,同时在机体应对缺血时又相辅相成,相互交叠,是目前血管生物学研究领域最前沿的内容,也是基础理论突破后最有可能改变临床缺血防治策略的领域。之前限于早期的研究手段,Choke血管的研究结果都是二维的、静态的和非生理状态的。近年来,随着医学科技与生物技术的发展,已经涌现出不少新的血管形态学研究方法。张志浩,张元智,唐茂林等在应用放射造影术进行穿支皮瓣研究过程中发现：经过放射造影剂标识血管后的CT扫描图像,利用个人电脑可轻松地对小血管进行定位、配准与三维重建等数字化处理,自此开创了穿支皮瓣形态学研究的立体及数字化时代。然而,X线摄像有其局限性,即不能再活体上对血管的生物学行为进行长时间研究,该缺点可以用啮齿类动物背部皮窗模型来弥补。该种观察窗的最大优点就是可以在长达几周的时间内在活体上对血管变化事件进行实时监控,而且在观察到一个宏观的阳性变化后,可以立即终止实验,将组织取下来行分子机制研究。之前对于Choke血管的研究,由于采用的是平片造影,研究的对象集中在Choke动脉上,而静脉有瓣膜、管壁薄,造影不容易成功,所以对Choke静脉的研究甚少。然而,临床上皮瓣跨区切取后,由静脉回流障碍引起的皮瓣远端出现肿胀、青紫等静脉回流障碍的症状却屡见不鲜,因此对Choke血管的重要组成部分Choke静脉进行研究与对Choke动脉进行研究一样有着重要的临床意义。如将皮窗技术运用到Choke血管的研究,将实现在活体上同时对Choke动、静脉进行实时、动态的研究。再者,目前关于Choke血管的研究主要集中于形态学上,也对于其分子生物学方面的机制研究甚少,因此,利用皮窗技术的优点,可以对Choke血管的扩张机制进行初步研究。故本课题将进行以下三个方面的研究：①应用一次性整尸造影,分层解剖及专业化的交互式的医学影像控制系统,对全身最典型、目前讨论最多的具有明显血供分区的下腹部进行详细的解剖学研究,以此提供跨区皮瓣的形态学依据；②利用大鼠背部皮窗技术对跨区皮瓣切取后Choke血管的形态变化规律进行研究,以此提供跨区皮瓣存活的生理机制；③利用HE染色,观察术后3天Choke区的炎症细胞浸润情况；利用免疫组化技术及荧光定量PCR技术,对MCP-1,ICAM-1,MMP-2及VEGF在Choke扩张中的表达情况进行,以此提供Choke血管扩张初步的分子机制。方法：1、新鲜成人标本10具,在一侧的腹股沟韧带上方分离出股动脉,做一个小的纵切口,选择合适大小的导尿管,在股动脉切口的近远侧做双向插管,往其中标本中灌注乳胶氧化铅混合物。先将标本行螺旋CT扫描,扫描后的数据以Dicom格式储存,后将数据导入交互式的医学影像控制系统(Mimics)图像工作站,集中对下腹壁的血管进行三维重建。后对10具标本腹部行分层解剖,将不同层次的组织分别行X线摄像,重点观察腹壁下动脉穿支的数量、走形、管径、吻合情况、腹壁下动脉的分布情况及下腹壁的神经支配情况。2、30只雄性SD大鼠,经颈总动脉插管放血处死后灌注明胶-氧化铅造影剂,后经腹侧正中线在外科平面,解剖观察背部皮动脉的穿出部位、走形、分支、分布与吻合情况,并将全身被覆组织平铺于硬纸板上,应用全数字化X线摄影成像装置及其后处理系统(FCR XG-1,日本产)进行X线摄影。设计大鼠背部皮窗,由2个基部向外折45。的主体支架、盖子及4对螺丝钉帽组成。根据解剖所观察到的皮肤血供情况,在10只雄性SD大鼠背部一侧切取以髂腰动脉皮支为蒂,跨3个穿支体的皮瓣,瓣区跨越肋间后动脉穿支及胸背动脉穿支两个穿支体的跨区皮瓣,将皮窗对准髂腰动脉与肋间后动脉之间的Choke区安装上去；用小剪刀将观察窗内的鼠皮全层去掉,在体式显微镜下连续8d观测对侧Choke血管的变化情况。取另外2只雄性SD大鼠,切取皮瓣及安装皮窗后往尾静脉注射伊文思蓝,通过观察窗观察术后Choke区的微循环。3、SD雄性大鼠10只,分为2组,每组8只,1组不做手术,另1组按照第二部分描述的方式切取皮瓣。术后3天等取两组实验动物旋髂深动脉与肋间后动脉Choke区部分的2小块皮肤组织,放在事先盛有9%多聚甲醛的50ml的离心管及冻存管里,标记时间及动物序号。组织石蜡包埋、切片。行两组染色,一组行HE染色及免疫组化染色,对两组动物MCP-1,ICAM-1,MMP-1及VEGF的表达情况进行半定量分析,另一组行荧光定量PCR分析。结果：1.腹壁穿支体的形态及血供分区：腹壁下动脉在腹直肌的中1/3段分成内、外侧支,分别发出内外排两列穿支,穿腹直肌及其前鞘后分布于下腹壁皮肤及浅筋膜。其中,内侧列穿支位于腹直肌的内1/3,每侧腹壁平均发出内排穿支(3.1±0.7)支,外径为(0.69±0.11)mm,穿支走形无明显的偏向性,有分支跨越中线与对侧腹壁下动脉内排穿支吻合；外侧列的穿支位于腹直肌的外1/3,每侧腹壁平均发出(3.3±0.8)支外排穿支,穿支外径为(0.73±0.13) mm,在进入筋膜后,穿支走形向外侧走行较长距离,与腹壁浅动脉及肋间后(下)动脉吻合,在本组标本中没有发现有走形中发出分支跨腹中线与对侧腹壁下动脉穿支吻合。腹壁浅动脉属于腹壁浅动脉系统,分支与走形方式有3种：单干单支型、单干双分支型、双干型。腹壁浅动脉管径为(1.2±0.6)mm,平蒂长为(88±29)mm,营养面积(113±34)cm2.。腹壁下动脉穿支皮瓣相关的腹壁区域主要由T10～T12支配。肋间神经感觉支与血管穿支关系密切,现管径大于0.5mm以上的腹壁下动脉穿支85.1%以上有相伴行的感觉神经。T10、T11、T12神经本干在腹壁下动脉两分支前方与血管交叉,交叉位分别位于脐上(1.11±1.62)cm,脐下(1.84±1.93)cm及脐下(6.11±1.42)cm。2.Choke血管的在体形态学观察：大体解剖和动脉造影显示,大鼠背部单侧被覆组织主要由3根血管供应,从头至尾分别为胸背动脉皮穿支,肋间后动脉的某一皮穿支、髂腰动脉皮穿支,形成了上、中、下的3个穿支体区。以髂腰动脉为蒂的跨3个穿支体区皮瓣切取术后远端出现了极其稳定的坏死,坏死率为(38.8±5.9)%,坏死组织与存活组织的分界线常常出现在肋间后动脉穿支与胸背动脉穿支之间的Choke区。皮瓣切取后,Choke动脉,Choke静脉及连接小静脉均出现了明显的管径扩张,曲度增加现象,但是最显著的变化发生在Choke静脉之间的连接小静脉上；这些小静脉于术后(60±11)h开始出现管径扩张,这种变化趋势一直延续到(4.5±0.4)d,此后大部分这些管径已经扩张的小静脉管径慢慢变小,并最终消失。整个观察期未见到明显的血管新生,一些非功能性的血管于术后陆续消失,整个视野的血管密度降低。往大鼠尾静脉注射伊文思蓝,通过视频能够完整地记录Choke区完的动静脉循环过程。3.皮瓣切取后4个细胞因子的表达情况：发现术后3天扩张的Choke血管旁的多形核炎症细胞显著增多(P)术后3天,Choke血管及其周围MCP-1,ICAM-1, MMP-2的阳性细胞量显著增多,两组动物的阳性细胞有显著性差异(P<0.05),而VEGF的阳性细胞量未见显著增多,两组动物的阳性细胞无显著性差异(P>0.05)。术后3天MCP-1, ICAM-1, MMP-2基因的表达量增多(P<0.05), VEGF的表达量未见增多(P>0.05)。结论：1.以外排穿支为蒂时,腹壁下动脉穿支皮瓣的Zone I与Ⅱ是偏向腹壁外侧的。以内排穿支为蒂时,Zone I与Ⅱ是向心性的,切取皮瓣是最好不要偏侧性太强。如果在保护神经干不受损伤的情况下,将感觉支从主干分出切取,则能不破坏腹壁肌肌肉功能,又能保留皮瓣的感觉神经支配。T10、T11、T12神经本干在腹壁下动脉两分支前方与血管交叉,分离血管蒂是应注意保护,避免损伤。腹壁下动脉皮瓣具有可以削薄、血供可靠及对腹壁肌肉零损伤等优点,当需要修复的组织量不需要过中线时,腹壁浅动脉皮瓣是一种可靠的修复手段。2.大鼠背部皮窗作为观察Choke血管的一种新的方法,其最大的优点是能在同一活体上对Choke血管在较长时间内进行实时观察。皮瓣切取后,Choke动静脉都进行扩张。动脉扩张与文献里描述的相符合。静脉扩张现象文献描述甚少,通过我们观察到的静脉的变化情况,我们认为在皮瓣切取早期静脉血主要是以“迷宫”式回流为主,而术后晚期,“瓣膜失效”成为主要途径。伊文思蓝可作为一种血流始终剂,与皮窗结合,研究皮瓣内的微循环血流动力学3. Choke血管扩张是动脉发生现象在皮肤的一种表现形式,血流切力的增加是扩张的主要原因,炎症细胞,特别是单核／巨噬细胞在Choke血管扩张过程中扮演了重要角色,而缺氧对Choke血管扩张可能不是必需的。

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摘要  3-9
ABSTRACT  9-19
前言  19-26
第一章腹部区穿支体形态学及其血供分区  26-44
  1.1 材料与方法  26-30
  1.2 结果  30-37
  1.3 讨论  37-44
第二章皮窗对皮瓣切取后Choke血管形态学改变的观测  44-62
  2.1 材料与方法  44-48
  2.2 结果  48-55
  2.3 讨论  55-62
第三章 Choke血管廓张机制的初步研究  62-81
  3.1 材料与方法  62-70
  3.2 结果  70-75
  3.3 讨论  75-81
小结  81-82
参考文献  82-97
综述  97-109
  参考文献  105-109
攻读博士期间主要成果  109-110
中英文缩略词对照表  110-111
致谢  111-114
统计学证明  114

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