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【CBA2018】负压创面治疗下皮肤力学微环境的时空变化

发布时间:2019-01-07 10:32:29 点击量:


陈孝强

空军军医大学附属唐都医院 烧伤整形科


负压创面治疗(Negative pressure wound therapy, NPWT)已在促进急慢性创面愈合的临床应用中取得显着的效果。目前认为NPWT促进创面愈合的机制主要是:提供潮湿微环境,减轻水肿,促进血管化和肉芽组织形成,加速表皮细胞再生等,但是其中的具体分子机制并未清楚,尤其对于NPWT下皮肤力学微环境调控主要修复细胞的行为,促进创面修复的重要作用尚存争议。

近年来,大量研究证实细胞外力学微环境在时空上形成的梯度在调控细胞迁移、增殖和分化等行为起重要作用。以往已有一些研究学者利用有限元分析、弹性测量仪和光学相干断层成像等方法探索皮肤在创面愈合过程中力学微环境的时空变化。截至目前未有关于NPWT下创面皮肤力学微环境的时空变化的研究报道。而针对NPWT下创面软组织的生物力学问题,须解决的关键环节是:1.几何模型的准确建立;2.创面软组织力学参数的实时准确获取;3.超弹性材料的有限元非线性求解分析及验证。对此,本实验整合MR 3D重建、剪切波弹力成像和非线性有限元分析等序列方法,探索NPWT下创面软组织硬度和三维应力应变场的时空变化,为优化NPWT的临床应用提供力学生物学的数据支撑。


方法:

(1)16只新西兰大白兔,于背部中线两侧旁开1cm处各切割出2cm直径圆形创面,随机分为不同负压值(-50、-80、-125、-150mmHg)NPWT组和对照组(普通纱布覆盖)。

(2)随机选取2只兔子,分别于术后1天和5天行MR 3D重建后建立有限元数值模型,并同时行剪切波弹力成像检测创面皮肤和肌肉组织的硬度。

(3)将上述实验参数进行拟合处理后,输入ABQUES软件设置边界条件,施加上述不同负压载荷,采用非线性超弹性有限元方法分析术后1天和5天创面组织的三维应力应变分布情况。


结果:

(1)与对照组相比,-50、-80、-125mmHg NPWT组的创面愈合时间均缩短(P<0.05),-150mmHg组无明显差异(P>0.05);

(2)术后第1天和第5天NPWT组创面皮肤软组织硬度分别为9.78±1.25kpa、22.22±2.35kpa,比较有统计学差异(P<0.05),对照组为21.75±3.25kpa、31.72±2.56kpa,比较有统计学差异(P<0.05);NPWT组的皮肤软组织硬度在术后第1天、5天均较对照组小(P<0.05);各组创面肌肉组织硬度无明显差异(P>0.05);

(3)NPWT作用下,兔背创面创缘和创底呈现由内向外逐渐减小的三维空间应变梯度分布,梯度值随时间而减小,不同负压值组间梯度无明显差异;对照术后第1天和第5天,随着组织硬度增大,应变相应变小。


结论

整合MR 3D成像、剪切波弹力成像和非线性有限元分析的序列方法,可以实现NPWT下皮肤力学微环境的动态变化分析。NPWT可能通过优化创面软组织硬度和应力应变场,调控主要修复细胞的增殖、迁移等行为学变化。


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