擴展穿支皮瓣血供范圍的基礎和臨床研究進展

劉代明 黃昕 昝濤 吳志遠

穿支皮瓣5的皮膚穿支血管供養的軸型皮瓣[1]。穿支皮瓣無需攜帶肌肉，設計靈活，重建效果好，供區損傷小，對運動功能的影響小，術后康復較快，是目前應用最為廣泛的組織缺損修復技術之一[2]。但穿支血管一般管徑細小，供區面積有限，使其在體表大面積缺損修復中的應用受到限制。近年來，有關穿支皮瓣血管解剖、血供特點和相關壞死機制的基礎研究逐步深入，為臨床擴展穿支皮瓣血運，提高皮瓣成活率，擴大供區范圍提供了理論依據。本文就擴展穿支皮瓣血供范圍的相關臨床和基礎研究進展進行綜述。

結果表明，超聲提取與加熱回流提取的效果相當，但超聲操作簡單便利，因此選擇超聲提取。超聲時間選擇了20、40、60 min進行考察，提取時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度展現的較為均一，更適合對各批次的藥材進行共有峰的指認，因此提取溶劑定為70%甲醇。

1 擴展穿支皮瓣血運的相關臨床研究

1.1 皮瓣延遲術

Taylor等[3]經血管解剖學研究，提出了血管體區（Vascularterritory，angiosome）的概念，認為每一支知名的皮膚血管都能供應其所在區域的皮膚及皮下組織、肌肉、骨骼等多種組織，形成一個由淺入深的三維血管結構。在此基礎上，Saint-Cyr等[4]進一步闡述了穿支皮瓣的血運特點：穿支血管從源血管發出后向淺部皮膚和皮下組織走行，其分支呈樹枝狀分布達到的最大解剖學區域被稱為穿支體區（Perforasome）。相鄰穿支體區間于筋膜上層和脂肪層進行溝通，管徑較大的直接連接血管并走行于真皮下，管徑細小的間接連接血管進行溝通[4]。其中，間接連接血管即相當于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；一旦相鄰血管體的動脈被阻斷，在壓力差作用下，血流會流過Choke vessels所在區域（Choke zone），擴展到臨近的血管體區[5]。

皮瓣延遲是用于增加皮瓣血液供應的經典技術，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，使皮瓣處于一個缺血狀態。延遲增加皮瓣供血和成活面積的機制尚未完全清楚，研究顯示與延遲產生的血流動力學改變、缺氧環境和炎癥狀態共同介導的細胞代謝改變、血管新生和Choke vessels擴張重塑等過程有關[6-9]。Dhar等[8]的動物實驗發現，在結扎穿支血管24 h后，血流會從鄰近的穿支流進Choke vessels，2～3 d內Choke vessels管腔迅速擴張，管壁變薄，血管內皮細胞及平滑肌細胞增生肥大，3 d后管腔擴張速率變緩，管壁增厚，并于7 d時達到峰值，然后趨于穩定狀態，Choke vessels持續開放。

1.2 血管增壓

單個穿支體區可提供的皮瓣范圍較小，無法滿足嚴重創（燒）傷、腫瘤切除等引起的大面積組織缺損的修復要求，故常需要切取跨區的穿支皮瓣。Cormack等[10]將皮膚的血管供應分為解剖學供區 （Anatomical territory）、動力學供區（Dynamic territory）和潛力學供區（Potential territory）三個層次，該理論對臨床切取跨區皮瓣具有重要的指導意義。解剖學供區是某一源血管或其分支供應的最大解剖學區域，是最基礎的供血區，類似于Taylor提出的血管體區概念。解剖學供區與周圍的血管體有豐富的血管吻合，當一側血管內壓力下降時，血液流過此區向遠端供血。緊鄰解剖學供區的擴張部分為動力學供區，再向遠處延伸則稱為潛力供區。動物實驗和臨床研究發現，切取跨3個血管分區的皮瓣時，易在潛力學供區與動力學供區之間的Choke zone發生壞死，此時常需要將皮瓣的遠端血管進行額外吻合，以增強遠側的血液供應，保障皮瓣的成活[11]。這種通過顯微吻合血管，增強皮瓣血液循環的方式被稱為血管增壓（Supercharging）[12]。隨著顯微外科的發展，血管增壓已成為臨床增加皮瓣血供，預防皮瓣靜脈淤血的常用技術。

血管增壓按增壓方式的不同可分為外增壓（Supercharge）與內增壓（Turbocharge）。外增壓指將皮瓣遠端的穿支血管與皮瓣以外的受區血管吻合，內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]采用擴張的乳內動脈 穿 支 皮 瓣 （Internal mammary artery perforator flap，IMAP flap）進行全面部缺損重建時，切取旋股外側降支供應的筋膜瓣，吻合面動靜脈或甲狀腺上動靜脈，轉移至前胸部進行血管預構。二期IMAP皮瓣轉移時，保留預構血管和胸外側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[13]。與外增壓相比，內增壓免去了尋找受區血管的麻煩，并且在吻合皮瓣內的血管蒂時需要使皮瓣彎曲，十分適合在乳房重建中采用[14]。腹壁下動脈穿支皮瓣（Deep inferior epigastric perforator flap，DIEP flap）是目前乳房重建時最常用的皮瓣之一。切取雙蒂DIEP皮瓣后，將一側的腹壁下穿支與對側穿支吻合，進行內增壓，有利于在提供較多組織量的同時降低壞死率和靜脈回流障礙的發生率，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]。根據增壓血管的成分不同，外增壓可分為動靜脈、單獨動脈、單獨靜脈增壓等3種吻合類型。其中，僅將皮瓣遠端的靜脈屬支與受區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，逆行皮瓣相比游離皮瓣具有手術時間短、不需要變換體位等優點，但靜脈淤血和組織壞死的發生率較高[16]。通過額外吻合回流靜脈可以緩解逆行皮瓣的回流障礙，減少術后并發癥的發生[17-20]。Lin等[18]將逆行股前外側皮瓣（Antero lateral thigh flap，ALT flap）近端的淺靜脈與大隱靜脈屬支吻合，14例患者術后均未出現淤血腫脹，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，經過了大量的基礎和臨床研究，但始終未能達成一致的意見，傾向于綜合考慮皮瓣的血運和供受區的血管解剖特點進行選擇[21-23]。

2 擴展穿支皮瓣血運的相關基礎研究

2.1 Choke vessels擴展的相關機制

正常情況下，Choke vessels處于功能性閉合狀態，阻止血流向臨近的血管體區擴展。尋找到控制Choke vessels開閉和生長的關鍵機制，有望便捷、有效地調控該過程，以達到擴展皮瓣血運的目的。目前，關于Choke vessels擴展機制的認識多源于對皮瓣延遲機制的研究。皮瓣延遲相當于人為減弱了部分區域的血供，使得延遲側的血壓下降，與周圍血管體產生微循環的壓力差，促使來自穿支血管的血流進入Choke zone并擴展到皮瓣的遠端[6]。血流灌入帶來的剪切力能夠刺激Choke vessels的內皮細胞和平滑肌細胞增殖肥大，使Choke vessels發生以管腔增大、管徑變粗為特點的不可逆重塑，類似于動脈生成（Arteriogenesis）的過程[8，24－25]。 Miyamoto 等[26]發現，單純提高血管蒂的灌注壓，同樣可以擴張Choke vessels，使皮瓣血供得到擴展，印證了剪切力刺激的作用。

缺氧環境也是促進Choke vessels生長和重塑的重要因素。缺氧條件下，細胞和組織通過一系列適應性變化，包括血管舒張因子釋放增多[7]、局部微循環改善[27]、細胞耗氧量和代謝率下降等[28]，以應對組織缺氧。其中，血管舒張因子能夠擴張Choke vessels，有助于血供范圍的擴展。同時，缺氧環境會促進VEGF、bFGF和PDGF-α等細胞因子的釋放，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，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]認為相比于Choke vessels的開放狀態，穿支皮瓣潛力學供區的成活更依賴于缺氧誘導的血管新生。

此外，炎癥反應也在Choke vessels開放與重塑方面發揮一定的作用[33-34]。Williams等[34]在切取大鼠背部跨區穿支皮瓣后發現，血管形成的相關因子，如中性粒細胞黏附因子CD11b、細胞間黏附分子-1（intercelluar adhesion molecule-1，ICAM-1）和基質金屬蛋白酶 （matrix metallo proteinase 2，MMP 2）在3～5 d時表達增高，介導細胞應激的熱休克蛋白70（heat shock protein 70，HSP70）在 5～7 d 時表達上調，而與組織缺氧相關的促血管化因子VEGF表達無明顯變化，因此認為炎癥反應在Choke vessels的開放和重塑中更為關鍵。

2.2 針對Choke vessels擴展機制的治療方案

目前，皮瓣延遲是公認能夠促進Choke vessels開放和生長的措施，其臨床證據充足，機制較完善[6，8]。此外，前期有關Choke vessels的研究多側重于形態學的描述，未能深入探究相關的生物學機制，更鮮有Choke vessels調控方案的報道。

血流對血管內壁產生的剪切力刺激是Choke vessels擴張重塑的關鍵因素。瞬態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，表達于血管內皮細胞表面，是細胞感受剪切力的重要蛋白，在剪切力刺激下能夠增強細胞的Ca2+內流，起到舒張血管、增大血流量的關鍵調節作用[35]。采用股動脈阻塞模型，Troidl等[36]利用微量滲透泵緩慢輸注TRPV4特異性激動劑4α-PDD，發現相比于溶劑對照組，4α-PDD給藥組側支血管口徑增粗，數量增多，內皮細胞表面TRPV4表達增加，增殖細胞數增多，效果與進行動靜脈吻合的高剪切力組相當。因此，通過調控TRPV4，有望模擬剪切力刺激，促進Choke vessels的開放。Bae等[37]發現，在大鼠腹部預構皮瓣血管蒂周圍注射4α-PDD，皮瓣毛細血管密度、VEGF的表達量和轉移后的成活面積均顯著高于對照組。

延遲引起的缺氧環境能夠介導血管舒張因子的生成，使Choke vessels舒張，管腔開放。同時，缺氧能夠刺激血管新生，促進組織的血管化，也會影響穿支皮瓣的切取范圍和轉移后遠端壞死等不良事件的發生率[6，38]。 去鐵胺（Deferoxamine，DFO）是一類低氧模擬劑，可以通過與鐵離子絡合形成復合物，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，減少低氧誘導因子（Hypoxiainduciblefactor-1，HIF-1）的降解，進而模擬皮瓣延遲產生的缺氧效應[39]。大鼠皮瓣模型的初步研究發現，DFO局部注射給藥能夠促進毛細血管生成，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容，在缺氧狀態下，Choke vessels通過出芽或招募循環中干細胞的方式新生血管網絡，使血流灌注到皮瓣遠端，對跨區穿支皮瓣潛力供區的成活起到關鍵作用[6，25，34]。增加皮瓣血管化的方法很多，主要包括細胞因子給藥、干細胞移植和藥物治療3種。但多數研究并未關注Choke zone的變化，導致相關證據較為缺乏，是未來應該完善的方面。目前，細胞因子促進皮瓣血管化研究處于動物實驗階段，取得了一定的效果，但缺乏臨床實踐的積累[42-46]。進一步的應用需解決生長因子半衰期短、易失活、效果不穩定等問題，與緩釋技術結合有望獲得更好的效果[47-48]。動物實驗肯定了干細胞的促血管化作用[49-53]：干細胞一方面通過直接分化為EPCs或者血管內皮細胞，參與血管新生；另一方面，通過旁分泌 VEGF、TGF-β、HIF-1α 和 SDF-1等細胞因子，起到募集細胞、促進組織血管化的作用[53]。但干細胞移植的長期預后和效果仍需觀察，具體劑量、應用時機和部位等也有待明確。具有促血管化作用的藥物，如乙酰化小分子肽[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制都有待進一步研究，尚無法立即應用于臨床。

3 展望

穿支皮瓣反映了皮瓣小型化、精細化、薄型化、微創化的發展趨勢，是目前應用最廣泛的組織缺損修復技術之一。近年來，對Choke vessels/choke zone等基本問題的認識逐步深入，尤其是對Choke vessels擴展涉及的分子、細胞、組織多個層次機制的闡述，為臨床采取適當方法擴展穿支皮瓣的血供范圍、保障跨區穿支皮瓣的成活提供了重要的理論支持。今后，血流檢測技術和數字醫學的發展將進一步提高活體狀態下對穿支血管形態、功能和血流動力學的研究水平。另外，再生醫學、材料科學和基因治療等新興技術可能為促進組織血管化、擴展穿支皮瓣血供提供更好的解決方案。