扩展穿支皮瓣血供范围的基础和临床研究进展

刘代明 黄昕 昝涛 吴志远

穿支皮瓣5的皮肤穿支血管供养的轴型皮瓣[1]。穿支皮瓣无需携带肌肉，设计灵活，重建效果好，供区损伤小，对运动功能的影响小，术后康复较快，是目前应用最为广泛的组织缺损修复技术之一[2]。但穿支血管一般管径细小，供区面积有限，使其在体表大面积缺损修复中的应用受到限制。近年来，有关穿支皮瓣血管解剖、血供特点和相关坏死机制的基础研究逐步深入，为临床扩展穿支皮瓣血运，提高皮瓣成活率，扩大供区范围提供了理论依据。本文就扩展穿支皮瓣血供范围的相关临床和基础研究进展进行综述。

结果表明，超声提取与加热回流提取的效果相当，但超声操作简单便利，因此选择超声提取。超声时间选择了20、40、60 min进行考察，提取时间对提取效果无较大影响，且希望保证每批药材提取完全，因此超声时间确定为40min。通过比较不同提取溶剂的图谱，70%甲醇测定的图谱中峰的高度强度展现的较为均一，更适合对各批次的药材进行共有峰的指认，因此提取溶剂定为70%甲醇。

1 扩展穿支皮瓣血运的相关临床研究

1.1 皮瓣延迟术

Taylor等[3]经血管解剖学研究，提出了血管体区（Vascularterritory，angiosome）的概念，认为每一支知名的皮肤血管都能供应其所在区域的皮肤及皮下组织、肌肉、骨骼等多种组织，形成一个由浅入深的三维血管结构。在此基础上，Saint-Cyr等[4]进一步阐述了穿支皮瓣的血运特点：穿支血管从源血管发出后向浅部皮肤和皮下组织走行，其分支呈树枝状分布达到的最大解剖学区域被称为穿支体区（Perforasome）。相邻穿支体区间于筋膜上层和脂肪层进行沟通，管径较大的直接连接血管并走行于真皮下，管径细小的间接连接血管进行沟通[4]。其中，间接连接血管即相当于Taylor描述的Choke vessels。Choke vessels是连接相邻血管体的一类管径逐渐减小的血管，正常情况下其两端的血流灌注压相等，处于功能性闭锁状态；一旦相邻血管体的动脉被阻断，在压力差作用下，血流会流过Choke vessels所在区域（Choke zone），扩展到临近的血管体区[5]。

皮瓣延迟是用于增加皮瓣血液供应的经典技术，也就是在切取皮瓣的1～2周前，策略性地阻断皮瓣的部分血供，使皮瓣处于一个缺血状态。延迟增加皮瓣供血和成活面积的机制尚未完全清楚，研究显示与延迟产生的血流动力学改变、缺氧环境和炎症状态共同介导的细胞代谢改变、血管新生和Choke vessels扩张重塑等过程有关[6-9]。Dhar等[8]的动物实验发现，在结扎穿支血管24 h后，血流会从邻近的穿支流进Choke vessels，2～3 d内Choke vessels管腔迅速扩张，管壁变薄，血管内皮细胞及平滑肌细胞增生肥大，3 d后管腔扩张速率变缓，管壁增厚，并于7 d时达到峰值，然后趋于稳定状态，Choke vessels持续开放。

1.2 血管增压

单个穿支体区可提供的皮瓣范围较小，无法满足严重创（烧）伤、肿瘤切除等引起的大面积组织缺损的修复要求，故常需要切取跨区的穿支皮瓣。Cormack等[10]将皮肤的血管供应分为解剖学供区 （Anatomical territory）、动力学供区（Dynamic territory）和潜力学供区（Potential territory）三个层次，该理论对临床切取跨区皮瓣具有重要的指导意义。解剖学供区是某一源血管或其分支供应的最大解剖学区域，是最基础的供血区，类似于Taylor提出的血管体区概念。解剖学供区与周围的血管体有丰富的血管吻合，当一侧血管内压力下降时，血液流过此区向远端供血。紧邻解剖学供区的扩张部分为动力学供区，再向远处延伸则称为潜力供区。动物实验和临床研究发现，切取跨3个血管分区的皮瓣时，易在潜力学供区与动力学供区之间的Choke zone发生坏死，此时常需要将皮瓣的远端血管进行额外吻合，以增强远侧的血液供应，保障皮瓣的成活[11]。这种通过显微吻合血管，增强皮瓣血液循环的方式被称为血管增压（Supercharging）[12]。随着显微外科的发展，血管增压已成为临床增加皮瓣血供，预防皮瓣静脉淤血的常用技术。

血管增压按增压方式的不同可分为外增压（Supercharge）与内增压（Turbocharge）。外增压指将皮瓣远端的穿支血管与皮瓣以外的受区血管吻合，内增压指皮瓣另外的分支与皮瓣自身的穿支血管蒂吻合。Zan等[13]采用扩张的乳内动脉 穿 支 皮 瓣 （Internal mammary artery perforator flap，IMAP flap）进行全面部缺损重建时，切取旋股外侧降支供应的筋膜瓣，吻合面动静脉或甲状腺上动静脉，转移至前胸部进行血管预构。二期IMAP皮瓣转移时，保留预构血管和胸外侧血管作为外增压血管，形成双蒂或三蒂皮瓣，保障了大面积皮瓣的血运[13]。与外增压相比，内增压免去了寻找受区血管的麻烦，并且在吻合皮瓣内的血管蒂时需要使皮瓣弯曲，十分适合在乳房重建中采用[14]。腹壁下动脉穿支皮瓣（Deep inferior epigastric perforator flap，DIEP flap）是目前乳房重建时最常用的皮瓣之一。切取双蒂DIEP皮瓣后，将一侧的腹壁下穿支与对侧穿支吻合，进行内增压，有利于在提供较多组织量的同时降低坏死率和静脉回流障碍的发生率，适合在重建组织需要量大且具有下腹部瘢痕的患者中采用[14-15]。根据增压血管的成分不同，外增压可分为动静脉、单独动脉、单独静脉增压等3种吻合类型。其中，仅将皮瓣远端的静脉属支与受区静脉吻合的方式称为静脉超回流（Venous super drainage）。在局部无法顺行切取皮瓣时，逆行皮瓣相比游离皮瓣具有手术时间短、不需要变换体位等优点，但静脉淤血和组织坏死的发生率较高[16]。通过额外吻合回流静脉可以缓解逆行皮瓣的回流障碍，减少术后并发症的发生[17-20]。Lin等[18]将逆行股前外侧皮瓣（Antero lateral thigh flap，ALT flap）近端的浅静脉与大隐静脉属支吻合，14例患者术后均未出现淤血肿胀，显示了静脉超回流在逆行皮瓣切取过程中的重要性。对于增压方式的选取，经过了大量的基础和临床研究，但始终未能达成一致的意见，倾向于综合考虑皮瓣的血运和供受区的血管解剖特点进行选择[21-23]。

2 扩展穿支皮瓣血运的相关基础研究

2.1 Choke vessels扩展的相关机制

正常情况下，Choke vessels处于功能性闭合状态，阻止血流向临近的血管体区扩展。寻找到控制Choke vessels开闭和生长的关键机制，有望便捷、有效地调控该过程，以达到扩展皮瓣血运的目的。目前，关于Choke vessels扩展机制的认识多源于对皮瓣延迟机制的研究。皮瓣延迟相当于人为减弱了部分区域的血供，使得延迟侧的血压下降，与周围血管体产生微循环的压力差，促使来自穿支血管的血流进入Choke zone并扩展到皮瓣的远端[6]。血流灌入带来的剪切力能够刺激Choke vessels的内皮细胞和平滑肌细胞增殖肥大，使Choke vessels发生以管腔增大、管径变粗为特点的不可逆重塑，类似于动脉生成（Arteriogenesis）的过程[8，24－25]。 Miyamoto 等[26]发现，单纯提高血管蒂的灌注压，同样可以扩张Choke vessels，使皮瓣血供得到扩展，印证了剪切力刺激的作用。

缺氧环境也是促进Choke vessels生长和重塑的重要因素。缺氧条件下，细胞和组织通过一系列适应性变化，包括血管舒张因子释放增多[7]、局部微循环改善[27]、细胞耗氧量和代谢率下降等[28]，以应对组织缺氧。其中，血管舒张因子能够扩张Choke vessels，有助于血供范围的扩展。同时，缺氧环境会促进VEGF、bFGF和PDGF-α等细胞因子的释放，加速血管新生过程[29-31]。血管新生属于皮瓣延迟带来的晚期效应，常需2～3周才能完成功能性血管的建立[32]。通过比较Choke vessels和新生血管在不同Choke zone的分布情况，Wang等[25]认为相比于Choke vessels的开放状态，穿支皮瓣潜力学供区的成活更依赖于缺氧诱导的血管新生。

此外，炎症反应也在Choke vessels开放与重塑方面发挥一定的作用[33-34]。Williams等[34]在切取大鼠背部跨区穿支皮瓣后发现，血管形成的相关因子，如中性粒细胞黏附因子CD11b、细胞间黏附分子-1（intercelluar adhesion molecule-1，ICAM-1）和基质金属蛋白酶 （matrix metallo proteinase 2，MMP 2）在3～5 d时表达增高，介导细胞应激的热休克蛋白70（heat shock protein 70，HSP70）在 5～7 d 时表达上调，而与组织缺氧相关的促血管化因子VEGF表达无明显变化，因此认为炎症反应在Choke vessels的开放和重塑中更为关键。

2.2 针对Choke vessels扩展机制的治疗方案

目前，皮瓣延迟是公认能够促进Choke vessels开放和生长的措施，其临床证据充足，机制较完善[6，8]。此外，前期有关Choke vessels的研究多侧重于形态学的描述，未能深入探究相关的生物学机制，更鲜有Choke vessels调控方案的报道。

血流对血管内壁产生的剪切力刺激是Choke vessels扩张重塑的关键因素。瞬态电压感受器阳离子通道子类V成员4（transient receptor potential cation channel subfamily V member 4，TRPV4）是一种非选择性Ca2+通道，表达于血管内皮细胞表面，是细胞感受剪切力的重要蛋白，在剪切力刺激下能够增强细胞的Ca2+内流，起到舒张血管、增大血流量的关键调节作用[35]。采用股动脉阻塞模型，Troidl等[36]利用微量渗透泵缓慢输注TRPV4特异性激动剂4α-PDD，发现相比于溶剂对照组，4α-PDD给药组侧支血管口径增粗，数量增多，内皮细胞表面TRPV4表达增加，增殖细胞数增多，效果与进行动静脉吻合的高剪切力组相当。因此，通过调控TRPV4，有望模拟剪切力刺激，促进Choke vessels的开放。Bae等[37]发现，在大鼠腹部预构皮瓣血管蒂周围注射4α-PDD，皮瓣毛细血管密度、VEGF的表达量和转移后的成活面积均显著高于对照组。

延迟引起的缺氧环境能够介导血管舒张因子的生成，使Choke vessels舒张，管腔开放。同时，缺氧能够刺激血管新生，促进组织的血管化，也会影响穿支皮瓣的切取范围和转移后远端坏死等不良事件的发生率[6，38]。 去铁胺（Deferoxamine，DFO）是一类低氧模拟剂，可以通过与铁离子络合形成复合物，降低铁离子含量，从而抑制脯氨酸羟化酶（Prolyl hydroxylase domain-containing enzymes，PHDs）的活性，减少低氧诱导因子（Hypoxiainduciblefactor-1，HIF-1）的降解，进而模拟皮瓣延迟产生的缺氧效应[39]。大鼠皮瓣模型的初步研究发现，DFO局部注射给药能够促进毛细血管生成，改善组织供血，减少皮瓣坏死[40-41]。但上述研究都未能观察记录Choke vessels在DFO给药期间的变化情况。

血管新生是Choke vessels生长和重塑的重要内容，在缺氧状态下，Choke vessels通过出芽或招募循环中干细胞的方式新生血管网络，使血流灌注到皮瓣远端，对跨区穿支皮瓣潜力供区的成活起到关键作用[6，25，34]。增加皮瓣血管化的方法很多，主要包括细胞因子给药、干细胞移植和药物治疗3种。但多数研究并未关注Choke zone的变化，导致相关证据较为缺乏，是未来应该完善的方面。目前，细胞因子促进皮瓣血管化研究处于动物实验阶段，取得了一定的效果，但缺乏临床实践的积累[42-46]。进一步的应用需解决生长因子半衰期短、易失活、效果不稳定等问题，与缓释技术结合有望获得更好的效果[47-48]。动物实验肯定了干细胞的促血管化作用[49-53]：干细胞一方面通过直接分化为EPCs或者血管内皮细胞，参与血管新生；另一方面，通过旁分泌 VEGF、TGF-β、HIF-1α 和 SDF-1等细胞因子，起到募集细胞、促进组织血管化的作用[53]。但干细胞移植的长期预后和效果仍需观察，具体剂量、应用时机和部位等也有待明确。具有促血管化作用的药物，如乙酰化小分子肽[54]、A型肉毒毒素[55]和丹参酮IIA[56]等，其促血管化效果和作用机制都有待进一步研究，尚无法立即应用于临床。

3 展望

穿支皮瓣反映了皮瓣小型化、精细化、薄型化、微创化的发展趋势，是目前应用最广泛的组织缺损修复技术之一。近年来，对Choke vessels/choke zone等基本问题的认识逐步深入，尤其是对Choke vessels扩展涉及的分子、细胞、组织多个层次机制的阐述，为临床采取适当方法扩展穿支皮瓣的血供范围、保障跨区穿支皮瓣的成活提供了重要的理论支持。今后，血流检测技术和数字医学的发展将进一步提高活体状态下对穿支血管形态、功能和血流动力学的研究水平。另外，再生医学、材料科学和基因治疗等新兴技术可能为促进组织血管化、扩展穿支皮瓣血供提供更好的解决方案。