負(fù)壓創(chuàng)面療法治療難愈性創(chuàng)面的機(jī)制研究進(jìn)展

吳云峰，劉道宏，趙東升，馬遠(yuǎn)征，余清文，張 巍

1解放軍第309醫(yī)院 骨科，北京 100091；2解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；3解放軍總醫(yī)院 骨科，北京100853

隨著各種慢性疾病的患病率逐年增加，與之相關(guān)的難愈性創(chuàng)面如壓瘡、糖尿病足、下肢靜脈性潰瘍等也呈現(xiàn)出高發(fā)病趨勢；另外，爆炸、撕裂傷、放射線所致的皮膚潰瘍等創(chuàng)面也因反復(fù)感染潰爛且損傷層次較深，采用常規(guī)治療難以治愈。負(fù)壓創(chuàng)面療法(negative pressure wound therapy，NPWT)將帶有多側(cè)孔引流管的特殊敷料填充于引流部位，通過負(fù)壓吸引裝置持續(xù)或間斷地引流創(chuàng)面壞死組織或滲液，其主要有負(fù)壓封閉引流(vacuum sealing drainage，VSD)以及真空輔助閉合(vacuum-assisted closure，VAC)兩個(gè)分支。近年來，臨床大量應(yīng)用NPWT治療各類難愈性創(chuàng)面取得了可靠的療效，其機(jī)制研究也不斷深入。為了深入闡釋其作用機(jī)制，筆者綜述了NPWT治療各類難愈性創(chuàng)面的最新研究結(jié)果，并探討了NPWT進(jìn)一步發(fā)展的方向。

1 NPWT的物理作用

1.1 牽拉作用收縮傷口 皮膚和組織在自然狀態(tài)下存在著張力，當(dāng)產(chǎn)生創(chuàng)面時(shí)表面的張力會(huì)將傷口邊緣向外牽拉，從而阻礙傷口閉合。NPWT通過泡沫孔塌陷作用使傷口收縮，以敷料為中心在創(chuàng)口表面產(chǎn)生向心牽拉，從而加速傷口愈合并避免皮膚移植。在125 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)吸力的作用下聚氨酯泡沫敷料體積最大可收縮80%[1]，并在豬模型中證實(shí)NPWT可以顯著降低傷口表面積[2]；在難愈性創(chuàng)面的臨床應(yīng)用中，使用NPWT可通過牽拉使創(chuàng)面面積明顯減小[3-4]。NPWT所引起的傷口收縮程度取決于周圍組織的性質(zhì)，其對(duì)皮下組織附著力的不同可致傷口收縮大小存在差異，例如同樣情況下頭皮創(chuàng)面收縮程度明顯少于腹部傷口創(chuàng)面。

此外，一些研究發(fā)現(xiàn)在負(fù)壓吸力作用下，敷料所覆蓋的創(chuàng)面深部組織并不呈負(fù)壓，組織細(xì)胞外壓力不僅沒有降低，反而有增加的現(xiàn)象，這可能是由宏觀形變引起的組織收縮所致[5-6]，這種現(xiàn)象大多出現(xiàn)在圓形敷料的NPWT應(yīng)用中。組織細(xì)胞的壓力曲線隨深度不同而變化，同時(shí)也受負(fù)壓治療持續(xù)的時(shí)間所影響[5]。此現(xiàn)象可降低創(chuàng)周組織的再灌注損傷風(fēng)險(xiǎn)，負(fù)壓吸力所產(chǎn)生的組織正壓對(duì)細(xì)胞的其他影響還需更多的研究證實(shí)。

1.2 界面應(yīng)力誘導(dǎo)細(xì)胞增殖 應(yīng)用NPWT所產(chǎn)生的負(fù)壓抽吸作用可使部分創(chuàng)面組織陷入海綿孔隙中，從而使多孔材料與創(chuàng)面組織之間發(fā)生微觀形變并產(chǎn)生界面應(yīng)力[7]。敷料中的孔隙的直徑為400 ～ 600μm，所以微觀形變通常發(fā)生在毫米至微米的尺度上，由其產(chǎn)生的界面應(yīng)力可以誘導(dǎo)細(xì)胞的增殖與分裂。在Linsley等[8]的研究中表明，細(xì)胞的生長依賴外部施加的機(jī)械應(yīng)力，細(xì)胞對(duì)促分裂因子發(fā)生應(yīng)答并產(chǎn)生增殖與延展，這個(gè)過程需要細(xì)胞黏附到剛性基底上，或?qū)?xì)胞施加有相等張力的外部應(yīng)力才能完成。無應(yīng)力作用施加的細(xì)胞則在形態(tài)上接近球形，并出現(xiàn)生長停滯而最終凋亡。有限元分析的結(jié)果也同樣表明，施加在創(chuàng)面細(xì)胞的界面應(yīng)力可促進(jìn)組織再生。在110 mmHg吸力作用下，使用NPWT后創(chuàng)面細(xì)胞的微觀形變范圍平均在5% ～ 20%[7]，與體外能夠促進(jìn)組織細(xì)胞再生的形變程度一致[9]。

1.3 負(fù)壓減輕組織水腫并清除滲出物 大多數(shù)難愈性創(chuàng)面的周圍組織都伴有水腫的存在。尤其對(duì)于淋巴水腫、腹部創(chuàng)面和筋膜間隔區(qū)綜合征患者，水腫所導(dǎo)致的毛細(xì)血管后負(fù)荷增加將對(duì)組織灌注產(chǎn)生不利影響。基膜為毛細(xì)血管內(nèi)外物質(zhì)交換的重要屏障，各種物質(zhì)通過內(nèi)皮細(xì)胞間隙和吞飲小泡進(jìn)行交換。NPWT能恢復(fù)毛細(xì)血管基膜完整性[10-13]，縮小內(nèi)皮細(xì)胞間隙，降低毛細(xì)血管通透性，減少胞質(zhì)吞飲小泡數(shù)量，從而減輕組織水腫。此外，NPWT可通過清除多余的間質(zhì)液減輕水腫[14-15]。Morykwas等[10]提出，創(chuàng)面周圍水腫的組織壓迫毛細(xì)血管影響組織灌注，NPWT的抽吸作用使組織水腫的減輕，降低組織壓力解除血管壓迫，從而改善創(chuàng)面缺血低氧狀態(tài)。而Kairinos等[5]認(rèn)為，NPWT的使用實(shí)際上增加了組織壓力，由此增加組織中液體流速，減少血漿中液體滲入組織并促進(jìn)細(xì)胞外液回流血管，因此減輕了組織水腫。

創(chuàng)面的滲出物中含有抑制組織修復(fù)的物質(zhì)，如具有腐蝕性的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)、炎性因子及嗜中性粒細(xì)胞等[16]。因此，通過NPWT去除滲出物可減少對(duì)創(chuàng)面的刺激加快傷口的愈合[11]。多項(xiàng)MMPs的測定研究表明，使用NPWT治療后創(chuàng)面中MMP-1、MMP-8[17]、MMP-9與MMP-13[18]的 含 量 均 有 下 降， 以MMP-13的下降尤為明顯。這表明NPWT通過對(duì)滲出物的及時(shí)清除可抑制膠原和明膠的降解，促進(jìn)創(chuàng)面的愈合。此外，NPWT對(duì)于滲出液的清除也可降低創(chuàng)面組織壓力，可進(jìn)一步減輕組織水腫，改善創(chuàng)面血供。

1.4 維持適宜愈合的局部環(huán)境 上皮細(xì)胞的再生依賴穩(wěn)定適宜的局部環(huán)境。傷口濕度的維持在早期愈合過程中至關(guān)重要：1)壞死組織在濕性環(huán)境下能被滲出液水合，從而被組織細(xì)胞自身的纖維蛋白溶酶溶解以利于其進(jìn)一步的清除；2)濕潤環(huán)境能使血管形成加速，從而促進(jìn)肉芽組織的形成；3)濕潤環(huán)境有利于細(xì)胞增殖分化、移行并避免創(chuàng)口干痂。相對(duì)封閉局部環(huán)境與保持創(chuàng)面的溫度也可促進(jìn)創(chuàng)面的愈合[19]，NPWT通過半透膜與敷料的阻隔限制了水分與溫度的流失，保持了創(chuàng)面的適宜溫度與濕度。負(fù)壓吸引時(shí)壓縮的海綿輔料中充滿液體，可以提供額外的水分，為組織的修復(fù)提供了有利條件。

2 NPWT的分子調(diào)節(jié)

2.1 誘導(dǎo)生成細(xì)胞因子促進(jìn)細(xì)胞生長 在傷口愈合的增殖階段，由肉芽組織代替?zhèn)诘呐R時(shí)基質(zhì)，部分恢復(fù)受傷皮膚的結(jié)構(gòu)和功能。此過程中，成纖維細(xì)胞發(fā)揮著核心作用，其向傷口的遷移受到細(xì)胞因子和生長因子的影響，如血小板衍生因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子和堿性成纖維細(xì)胞生長因子。在Tahir等[20]的研究中，使用NPWT后血管生成標(biāo)記物(NG2、VEGF、CD31和α-SMA)的表達(dá)顯著上升；NPWT的機(jī)械牽拉作用產(chǎn)生的局部作用力可刺激微血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生血小板衍生因子，加快成纖維細(xì)胞的定位和增殖。Yang等[21]通過對(duì)糖尿病足創(chuàng)面的對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用NPWT組的細(xì)胞纖連蛋白和TGF-β1水平明顯高于對(duì)照組。在Saxena等[7]的研究中，創(chuàng)口使用海綿-負(fù)壓輔助閉合處理4 d后測得肉芽組織橫截面表面長度比對(duì)照組高22%，證明NPWT能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長。

血管生成和血流量增加是傷口愈合的關(guān)鍵，使用NPWT還可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的途徑幫助毛細(xì)血管的重建。Xia等[12]對(duì)患者使用NPWT，蛋白生物芯片檢測血管生成相關(guān)生長因子，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)面中傷口血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)顯著增加，其可有效促進(jìn)毛細(xì)血管的形成和修復(fù)，在此次研究中監(jiān)測到的創(chuàng)面血流量也明顯增加。

2.2 通過影響炎性因子減輕炎癥反應(yīng) 免疫系統(tǒng)活化后的炎性反應(yīng)參與了愈合的整個(gè)過程。在初始階段，單核細(xì)胞迅速遷移到損傷的創(chuàng)口，其后分化為巨噬細(xì)胞并參與愈合過程中的炎性反應(yīng)[22]。Eisenhardt等[23]發(fā)現(xiàn)，NPWT可使CD68+巨噬細(xì)胞的組織浸潤顯著減少，并減少炎性細(xì)胞因子IL-1β和TNFα的表達(dá)；Wang等[24]的研究同樣表明，應(yīng)用NPWT可使糖尿病足患者創(chuàng)面中炎性因子TNF-α明顯減少。這些因素使細(xì)胞間質(zhì)水腫水平和細(xì)胞凋亡數(shù)量降低，減輕炎性反應(yīng)促進(jìn)了傷口愈合。而同樣作為免疫反應(yīng)細(xì)胞，T淋巴細(xì)胞作為生長因子產(chǎn)生細(xì)胞以及免疫效應(yīng)細(xì)胞發(fā)揮著積極作用；肥大細(xì)胞則參與愈合的增殖期肉芽組織反應(yīng)以及重塑期調(diào)節(jié)[25]。有研究表明，采用NPWT與濕性敷料治療難愈性腿部潰瘍的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)使用NPWT組1周后的所有患者肥大細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞增殖有顯著增加[26]，這對(duì)依賴炎癥細(xì)胞調(diào)節(jié)的愈合過程無疑是至關(guān)重要的。

炎癥性反應(yīng)細(xì)胞中的樹突狀細(xì)胞在傷口愈合過程中具有重要作用[27-28]。朗格漢斯細(xì)胞屬于樹突狀細(xì)胞群體，在正常傷口愈合的早期階段可以檢測出朗格漢斯細(xì)胞明顯增加；有研究證實(shí)，在一些難愈性創(chuàng)面如糖尿病足潰瘍中朗格漢斯細(xì)胞的數(shù)量表達(dá)與傷口愈合結(jié)果密切相關(guān)[29]。目前樹突細(xì)胞群體對(duì)愈合的正向作用機(jī)制尚不清楚，NPWT應(yīng)用于難愈性創(chuàng)面對(duì)其炎性調(diào)節(jié)的影響也有待更多研究。

2.3 增加創(chuàng)面神經(jīng)肽含量調(diào)控組織重建 傷口組織的愈合同時(shí)伴隨著外周神經(jīng)組織的重建，神經(jīng)具有啟動(dòng)炎性反應(yīng)、促血管生成、營養(yǎng)皮膚等功能，能夠促進(jìn)傷口創(chuàng)面再生和瘢痕愈合[30]。皮膚軟組織損傷后，周圍神經(jīng)持續(xù)分泌降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)、P物質(zhì)(Substance P)和血管活性腸肽等多種神經(jīng)肽，作為疼痛遞質(zhì)在向大腦傳遞痛覺信號(hào)的同時(shí)，還通過多種機(jī)制加速傷口愈合。大部分糖尿病潰瘍、壓瘡等慢性皮膚潰瘍，由于皮膚和傷口邊緣處的神經(jīng)纖維數(shù)量減少，往往伴有神經(jīng)營養(yǎng)障礙，這些失神經(jīng)支配創(chuàng)面愈合通常緩慢，甚至不愈，這意味著皮膚創(chuàng)傷愈合及瘢痕形成的演變過程受神經(jīng)調(diào)控。在Younan等[6]的研究中，將VAC用于糖尿病模型小鼠傷口，并分析創(chuàng)面中多種神經(jīng)肽含量，發(fā)現(xiàn)使用VAC治療可以增加創(chuàng)面中CGRP、P物質(zhì)、神經(jīng)生長因子(NGF)的生成，因此促進(jìn)了神經(jīng)纖維的生長并加快了傷口的閉合。可以認(rèn)為，諸如壓瘡和糖尿病足潰瘍等失神經(jīng)支配創(chuàng)面，NPWT的使用可在神經(jīng)肽調(diào)節(jié)的層面促進(jìn)神經(jīng)重建，從而改善此類創(chuàng)面的神經(jīng)營養(yǎng)障礙情況。

2.4 改變傷口環(huán)境細(xì)菌負(fù)荷促進(jìn)愈合 由于缺少天然的皮膚屏障，創(chuàng)口往往伴隨著細(xì)菌的定殖，其產(chǎn)生的內(nèi)外毒素將侵蝕創(chuàng)面并誘發(fā)強(qiáng)烈的炎性反應(yīng)，如果得不到有效清除，一旦發(fā)生感染傷口便會(huì)出現(xiàn)延遲愈合或者不愈合，成為治療的難題。大量研究表明，細(xì)菌負(fù)荷水平與傷口愈合情況密切相關(guān)；使用NPWT建立一個(gè)與外界相對(duì)隔絕的局部環(huán)境具有臨時(shí)替代皮膚屏障的作用，其負(fù)壓系統(tǒng)對(duì)滲出物的及時(shí)清除也減少了細(xì)菌定殖的條件基礎(chǔ)。因此，很多學(xué)者將NPWT應(yīng)用于預(yù)防或治療各類傷口的感染，并取得了良好的效果[31-33]。林俊瀚等[34]報(bào)道了NPWT對(duì)Ⅲ度燒傷兔切痂創(chuàng)面的細(xì)菌清除作用，使用NPWT治療7 d后，動(dòng)物創(chuàng)口的細(xì)菌量由(603.0±146.0)×104CFU/g下降至(5.4±0.8)×104CFU/g。Jentzsch等[35]對(duì)115例感染創(chuàng)面患者進(jìn)行回顧性研究表明，NPWT顯著降低了創(chuàng)面細(xì)菌負(fù)荷。然而，許多研究對(duì)于NPWT降低細(xì)菌負(fù)荷作用的結(jié)論并不一致，甚至存在矛盾的證據(jù)。在胸部感染的研究中，Steingrimsson等[36]研究表明晚期胸骨感染患者使用NPWT的死亡率較常規(guī)治療組顯著降低；而Saadi等[37]的研究顯示，NPWT雖然有助于胸腔感染患者的感染控制，但大多數(shù)患者沒有實(shí)現(xiàn)完全意義上的感染清除。此外，有多項(xiàng)研究報(bào)道使用NPWT并未改變細(xì)菌負(fù)荷。在一項(xiàng)對(duì)17例患者的傷口敷料的研究中表明，NPWT泡沫中的細(xì)菌負(fù)荷較高，并且日常更換不會(huì)降低細(xì)菌負(fù)荷[13]。絕大多數(shù)的研究中NPWT對(duì)感染傷口的治療作用是積極的，但在細(xì)菌清除方面尚無統(tǒng)一結(jié)論，這一矛盾說明NPWT可能并不是完全通過清除細(xì)菌來發(fā)揮其控制感染的作用，仍需在細(xì)菌行為學(xué)、細(xì)菌生態(tài)、毒力以及人體免疫等方面進(jìn)一步研究。

3 展望

近年來NPWT聯(lián)合其他的治療手段如生物制劑的使用已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。目前已有使用NPWT輔以抗菌劑或抗生素滴灌敷料的報(bào)道，成為治療難愈性創(chuàng)面的選擇[38]；現(xiàn)階段對(duì)于這種輔助治療的探索在不同研究中存在著較大差異，諸如灌洗溶液的類型、溶液在傷口內(nèi)保持的時(shí)間與負(fù)壓值調(diào)整等尚未形成統(tǒng)一觀點(diǎn)[39]。另一種手段是對(duì)敷料材質(zhì)的抗菌改性，如應(yīng)用載銀、銅等金屬離子的抗菌海綿[40]和負(fù)載藥物緩釋涂層的敷料。Rand和Wenke[41]報(bào)道了一種使用結(jié)合殼聚糖涂層的海綿敷料，作為局部緩釋抗生素的遞送載體，顯著地改善了NPWT對(duì)于開放性骨折污染模型的療效。

不同傷口類型對(duì)于敷料材料、機(jī)械作用力的需求不盡相同，“量體裁衣”式NPWT治療方式或許是未來發(fā)展方向之一。如Kane等[42]使用了一種六邊形微陣列組成的硅材料作為敷料，使吸力精確可控地傳導(dǎo)至創(chuàng)面，達(dá)到調(diào)整傷口機(jī)械刺激、可控誘導(dǎo)組織形變的目的。

組織缺損程度影響著創(chuàng)面愈合過程，使用NPWT填充細(xì)胞的方式可輔助恢復(fù)組織的連續(xù)性和完整性，為修復(fù)細(xì)胞的功能、新生血管的形成提供三維支架結(jié)構(gòu)，發(fā)揮"模板"樣引導(dǎo)作用[43-44]。Shou等[45]使用NPWT結(jié)合間充質(zhì)干細(xì)胞移植，結(jié)果表明能夠加快傷口愈合，尤其是對(duì)于傷口血管的生成有顯著促進(jìn)作用。

NPWT以其確切的臨床效果得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著對(duì)其作用機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷深入，NPWT未來的發(fā)展也趨向于多元化應(yīng)用的改進(jìn)。