超聲清創刀聯合負壓創面系統治療糖尿病足潰瘍效果及其機制

楊帆 楊寧 程天平 李向云 張健 王釗 劉波 鄭煒 馮金 郭宏強

1邢臺市人民醫院（河北邢臺054000）；2鄭州大學附屬腫瘤醫院（鄭州450008）

糖尿病是最常見的代謝紊亂性疾病，約影響了20%的人群［1］，并且其發病率在全球范圍內呈逐年增長的趨勢，由于人們生活習慣的不規律以及飲食的不節制，到2030年，可能持續增長至3.66億［2］。糖尿病被認為是萬惡之源，引起各類并發癥，而其中糖尿病足潰瘍被認為是嚴重影響患者身心健康的并發癥之一。據統計，嚴重的糖尿病足潰瘍是造成糖尿病患者截肢最重要的危險因素［3］。有研究發現，潰瘍創面的愈合與創面的氧濃度密切相關，相對缺氧有利于傷口的愈合，而其可能的機制與缺氧誘導因子?1（hypoxia?inducible factor?1，HIF?1）相關。目前，糖尿病足的治療以內科治療改善糖尿病病情，同時給予外科局部治療，直接作用于足部潰瘍面，達到治療糖尿病足潰瘍的作用。但在外科局部治療過程中，其作用機制并不明確，特別是血管新生及缺氧之間的關系沒有相關文獻報道，因此，本研究通過給予患者超聲清創刀聯合負壓創面系統治療糖尿病足潰瘍，探討超聲清創刀聯合負壓創面系統是否可以通過缺氧環境和血管新生達到治療糖尿病足潰瘍目的，為糖尿病足治療提供理論和實驗依據，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年6月至2017年6月于我院診治的糖尿病足潰瘍患者81例。納入標準：符合2015年美國糖尿病協會發布的《糖尿病診斷標準》［4］；符合中華中醫藥學會發布的《糖尿病足潰瘍的診斷與治療研究》標準；Wagner分級在2～3級（2級為潰瘍創面深，無膿腫或骨感染；3級為深度感染，伴有骨組織的病變或深部膿腫）；無其他嚴重的器質性病變，如腫瘤等；能夠配合完成該研究者，并簽署知情同意書。

1.2 方法及基線分析

1.2.1 方法 將兩組患者隨機分為試驗組與對照組，其中試驗組46例，對照組35例。兩組患者均給予內科治療，監測血糖情況，改善肢體微循環，減少局部受壓，根據不同創面分泌物培養及藥敏實驗，對不同的細菌感染選取針對性的抗生素（頭孢哌酮、哌拉西林等）抗感染。同時給予擴張血管藥物如山莨菪堿或者是前列腺素等。對照組給予常規清創聯合創面系統治療，清洗創面消毒后，將聚乙烯乙醇水化海藻鹽泡沫敷料連接負壓吸引裝置。試驗組采用超聲清創刀聯合負壓創面系統：選用北京厚凱醫療公司Ultraclean?超聲清創系統，通過超聲金屬探針和沖洗系統清洗傷口，工作頻率為50 kHz，壓強在70～106 kPa對創面進行清洗，后連接負壓吸引裝置。兩組均在4～7 d進行更換聚乙烯乙醇海藻鹽泡沫敷料。

1.2.2 兩組患者基線分析 通過對兩組患者的年齡、性別、體質指數、1型糖尿病、2型糖尿病、平均糖尿病病程、高血壓、高脂血癥、口服抗生素等因素進行統計學比較發現，兩組差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。

1.3 檢測指標

1.3.1 臨床療效比較 根據Wagner分級水平［5］結合臨床癥狀進行臨床療效的判定：痊愈：癥狀完全消失，潰瘍創面基本愈合；顯效：癥狀基本消失，創面縮小＞60%；好轉：臨床癥狀雖無改善，但創面明顯縮小，分泌物減少；無效：癥狀無改善甚至加重，創面無縮小甚至擴大。

1.3.2 兩組創面縮小率、肉芽覆蓋率及細菌清除率比較 創面縮小率=創面上皮覆蓋面積/初始創面面積×100%；肉芽覆蓋率=創面肉芽覆蓋面積/創面總面積；細菌清除率=（治療前菌屬數-治療后菌屬數）/治療前菌屬數。

1.3.3 創面局部組織血流灌注 治療前、治療后7及14 d采用組PeriScan PIM激光多普勒血流灌注成像儀對創面組織進行掃描，取創面內上下左右4個位置處血流灌注量，并取平均值。

1.3.4 Western Blot檢測 兩組患者治療前及治療14 d潰瘍組織中HIF?1α（美國，Abcam）及VEGF（美國，Abcam）的表達。在患者治療前及治療后14 d取患者足部潰瘍組織，常規提取蛋白，定量，煮蛋白定性。上樣，電泳，轉膜，封閉后，加一抗過夜，洗膜，二抗孵育，上機檢測HIF?1α級VEGF的表達。

1.4 統計學方法 采用SPSS 17.0統計軟件，計量資料采用±s表示，兩組間比較采用單因素方差分析和t檢驗，P＜0.05表示差異有統計學意義。

表1 兩組患者基線分析Tab.1 Two groups of patients baseline analysis 例（%）

2 結果

2.1 兩組臨床療效的比較 通過對兩組患者臨床療效的比較，可以發現，試驗組顯效率數及總有效率明顯高于對照組（P＜0.05），而無效率明顯低于對照組（P＜0.05），說明超聲清創刀聯合負壓創面系統效果優于常規清創聯合創面系統治療，療效差異有統計學意義。見表2。

表2 兩組患者臨床療效的比較Tab.2 Comparison of clinical efficacy of two groups of patients 例（%）

2.2 創面縮小率、肉芽覆蓋率及細菌清除率比較 試驗組的創面縮小率明顯大于對照組（P＜0.05），肉芽覆蓋率高于對照組（P＜0.05），說明試驗組潰瘍創面恢復優于對照組。試驗組細菌清除率明顯高于對照組（P＜0.05），說明試驗組能夠有效的清除細菌，減少感染的概率。見表3。

表3 兩組患者創面縮小率、肉芽覆蓋率及細菌清除率比較Tab.3 Two groups of patients with wound shrinkage,granulation coverage and bacterial clearance rate ±s，%

表3 兩組患者創面縮小率、肉芽覆蓋率及細菌清除率比較Tab.3 Two groups of patients with wound shrinkage,granulation coverage and bacterial clearance rate ±s，%

注：與試驗組比較，*P＜0.05

組別試驗組對照組創面縮小率82.1±21.3 51.2±10.95*肉芽覆蓋率79.2±6.15 44.6±5.19*細菌清除率89.3±27.11 59.2±10.5*

2.3 創面局部組織血流灌注 在治療7 d后，兩組血流灌注比較差異無顯著性（P＞0.05），當連續治療14 d后，試驗組血流灌注明顯高于對照組（P＜0.05）。見表4。

2.4 兩組患者在治療前及治療后14 d潰瘍組織中HIF?1α及VEGF的表達比較 為進一步探討超聲清創刀聯合負壓創面系統改善血流的相關機制，本研究中檢測潰瘍中HIF?1α及血管生成因子VEGF的表達。通過比較可以發現，兩組在治療前HIF?1α及VEGF的表達差異無統計學意義（P＞0.05），而在連續治療14 d后，試驗組潰瘍組織中HIF?1α的表達較對照組得到了明顯的升高（P＜0.05），同時VEGF的表達出現了明顯的上升（P＜0.05）。見圖1、2。

表4 兩組患者血流灌注的比較Tab.4 Comparison of two groups of patients perfusion x±s

圖1 兩組患者潰瘍組織在治療前后HIF-1α與VEGF蛋白表達的差異Fig.1 The difference of HIF-1αand VEGF protein expression in ulcer tissue between two groups before and after treatment

圖2 HIF?1α與VEGF蛋白光密度比值的差異Fig.2 HIF?1α and VEGF protein optical density ratio differences

3 討論

糖尿病足潰瘍是糖尿病眾多并發癥中嚴重影響人類健康的疾病。外周神經病變和外周血管病變是足部潰瘍的主要原因，而關節活動受限，肌肉改變和足部的畸形都可能增加該病的發病幾率。缺氧是潰瘍創口愈合的重要刺激因素，誘導VEGF、基質細胞衍生因子（SDF?1α）等相關細胞因子。VEGF對于血管的生成是必要的，其可以增加內皮細胞增殖、存活、遷移，并促進血管的生成［6］。MIAOMIAO 等［7］通過鏈脲霉素誘導的糖尿病小鼠和高葡萄糖誘導的糖尿病足潰瘍中發現，由于糖尿病所引起的糖尿病足潰瘍VEGF的表達出現抑制，而給予3?甲基腺嘌呤（3?MA）（一種強效自噬抑制劑）可以明顯提高VEGF的表達，對足部細胞起到保護作用。LI等［8］通過在正常大鼠和糖尿病模型大鼠建立全層皮膚缺損傷口發現，糖尿病大鼠的傷口明顯愈合緩慢，VEGF表達降低，血管生成障礙，而給予負壓治療后，VEGF、Fit?1及Ang2的表達都出現了上調，新的血管發育成熟。如何通過缺氧治療糖尿病足潰瘍，成為近年來研究的熱點，因此，本研究通過超聲清創刀聯合負壓系統治療糖尿病，并進一步探討缺氧和VEGF與糖尿病足潰瘍之間的機制聯系。

HIF?1由α和β兩個亞基構成，在正常氧氣條件下易降解，而在缺氧條件下表達穩定。其中HIF?1α基因位于染色體14q21?q24，其靶基因包括能量代謝、血管生成及細胞增殖與活力。因此HIF?1α在胰島素不同的條件下，在糖酵解系統中激活很多基因［9］。HIF?1α在調節細胞氧穩態和缺氧的適應性方面發揮著重要的作用［10］。在正常的傷口愈合過程的早期階段，HIF?1α在傷口中呈高表達狀態［11］，而在糖尿病中，HIF?1α的功能受其共培養物p300（高葡萄糖誘導）的影響，導致HIF?1α的激活受損，血管生成減少［12］，并且隨著病情的進展，一旦形成潰瘍，該損傷過程很難被逆轉。WANG等［13］研究發現，高血糖抑制HIF?1α的穩定性和活性，導致體內和體外傷口愈合所必須的HIF?1基因的表達出現了抑制。而通過化學抑制阻斷HIF?1α羥基化，可以逆轉高血糖癥所引起的HIF?1α下降，并改善傷口愈合的情況。CHEN等［14］發現通過DFO水溶性納米纖維支架作用于糖尿病足潰瘍模型大鼠發現，通過上調HIF?1α的表達，可以促進新生血管的形成，促進傷口的愈合。

負壓創面系統是一種創面物理治療方法，在20世紀90年代引入中國，其原理是通過無菌醫用材料覆蓋于創面，再通過負壓設備進行持續的負壓吸引，由于其價格便宜、操作簡單在臨床上被廣泛使用。但與此同時，負壓創面系統雖然可以有效排膿，但其殺菌、抗菌能力的能力較差，并且無法做到快速、準確、無菌清除壞死組織，對深層次的壞死組織和深部感染效果較差。因此尋求更加有效的治療方法成為臨床治療中難題。超聲清創刀是利用超聲波的空化效應、乳化效應和止血效應作用于復雜創口的清創設備［15］，可以提高清創的效率，減少對正常組織的損壞，降低患者的痛苦。超聲清創具有清創、殺菌和促進潰瘍愈合的作用［17］。通過體外研究發現，超聲清創可以刺激細胞活性和蛋白質的合成，激活炎性細胞和成纖維細胞等可以促進細胞愈合的化學介質［17］，并且超聲能量在細胞和分子水平產生的機械力可以促進細胞分裂。血管生成、生長因子的釋放和刺激膠原合成來促進細胞的愈合［18］。因此，本研究通過將超聲清創刀聯合負壓創面系統作用于糖尿病足潰瘍的患者，探討其臨床療效及可能的作用機制。在本研究中發現，通過二者聯合可以明顯提高臨床療效，患者的總有效率較對照組顯著提高，創面縮小率明顯增大、肉芽覆蓋率高于對照組。對兩組細菌清除率比較發現，試驗組細菌清除率明顯高于對照組，說明超聲清創刀能夠有效的清除細菌，減少感染的概率，說明兩者聯合使用可以有效的做到殺菌、減少潰瘍面積，增加新生肉芽組織，促進糖尿病足的痊愈。并且在檢測不同時間點潰瘍組織中的血流灌注發現，在治療過程中，潰瘍組織中的血流逐漸增加，并且超聲清創刀聯合負壓創面系統血流明顯高于普通清創聯合負壓創面系統組。進一步檢測潰瘍組織中的HIF?1α及VEGF的表達，結果顯示，在治療前，潰瘍組織中的HIF?1α及VEGF的表達明顯減少；而治療后，兩組HIF?1α及VEGF的表達都出現了明顯升高，并且試驗組二者的升高更為明顯。HIF?1α是缺氧狀態下所產生的轉錄因子，HIF?1α的升高，說明潰瘍內缺氧狀態提高，有利于潰瘍組織的愈合。而VEGF作為血管生成因子，能夠有效促進血管的生成，增加潰瘍內的血流量。因此筆者認為，超聲清創刀聯合負壓創面系統提高臨床療效、創面縮小率，增加血流是通過提高潰瘍組織中的HIF?1α及VEGF的表達而實現的。

本研究首次將超聲清創刀聯合負壓創面系統的臨床療效與缺氧環境及血管新生之間的關系進行探討，研究發現超聲清創刀聯合負壓創面系統可以提高臨床療效，提高創面縮小率、肉芽覆蓋率、細菌清除率，增加潰瘍組織血流，其可能機制是通過提高潰瘍組織中的HIF?1α及VEGF的表達而實現，為糖尿病足的治療提供了理論和實驗依據。本研究的不足之處在于樣本量小，研究不夠深入，在后續的研究中通過擴大樣本量，同時對HIF?1α及VEGF對糖尿病足潰瘍這一疾病發生發展的相關機制進行深入研究，以HIF?1α及VEGF為靶點，為糖尿病足潰瘍的治療提供新的依據和思路。

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