经皮氧分压在瘢痕评估中的应用

Abstract

Objective

To review the application and research progress of transcutaneous oxygen pressure (TcPO₂) in scar assessment.

Methods

The original articles about scar and TcPO₂ were reviewed and analyzed.

Results

Hypoxia environment plays an important role in the progression of scar tissue. TcPO₂ can accurately reflect the oxygen tension of scar tissue, which is of great significance in the assessment of scar maturity, the guidance of scar treatment, and the study of correlations between hypoxia and the progression of scar.

Conclusion

TcPO₂ measurement is important in the study of scar evaluation, treatment, and correlation between hypoxia and scar formation.

皮肤瘢痕尤其是烧伤后瘢痕，给患者及社会带来沉重负担。面部瘢痕患者会遭受严重的社会歧视以及心理创伤^[1]。同时，瘢痕牵拉会影响关节活动、功能，对于儿童还可能限制生长发育，造成长期的生理缺陷^[2]。因此，瘢痕相关的发生机制、评估方法以及治疗一直以来都是研究热点。经皮氧分压（transcutaneous oxygen pressure，TcPO₂）仪是目前唯一能精确反映局部组织氧分压值的一种非侵袭性测量手段，目前在临床上多用于缺血皮肤以及慢性创面周围的氧分压监测。瘢痕在发生发展过程中，微血管呈现一个动态变化的过程，并且瘢痕组织处于一个相对缺氧的状态，故 TcPO₂ 在瘢痕评估中也有应用。现对 TcPO₂ 测量原理及临床应用、瘢痕的非侵袭性客观评估方法、TcPO₂ 对瘢痕成熟度评估、指导瘢痕治疗以及研究缺氧对瘢痕发生发展的影响等方面作一综述。

1. TcPO₂ 测量原理及临床应用

1.1. TcPO₂ 测量原理

1975 年 Rooth^[3]报道了一种通过皮肤直接测量动脉氧分压的技术，即 TcPO₂ 测量技术，其最早应用于新生儿的氧分压检测。该技术检测时将探头置于皮肤，通过电极加热至 45℃ 左右，使毛细血管扩张，氧气从血管内弥散进入组织，然后经过皮肤作用于负电极，获得测量结果。TcPO₂ 测量值受多种因素影响，包括操作过程中被测组织的温度、加热后氧解离曲线的移动、组织氧代谢的程度以及电极探测的时间等。此外，被测者的局部血液循环状况、外周血流灌注情况以及局部皮肤的厚度等解剖学因素也会影响测量结果^[4]。

1.2. TcPO₂ 临床应用

目前 TcPO₂ 测量用于临床的多个方面，如评估皮肤缺血情况、预测慢性创面愈合及并发症、预测下肢截肢平面及并发症等。

1.2.1. TcPO₂ 在皮肤缺血中的应用

最早 Dowd 等^[5]通过临床分类，将 62 例患者按缺血严重程度分为间歇性跛行组、足部皮肤改变组以及有坏疽征象组，测量每组患者足背部皮肤的 TcPO₂ 情况，并与 72 名正常志愿者的测量值进行对比。结果发现存在下肢外周缺血性疾病的患者其测量值低于正常对照，且测量值随疾病严重程度的增加而下降，从而得出 TcPO₂ 能准确反映下肢缺血性疾病皮肤状况的结论。虽然该研究对患者皮肤缺血程度的分级是基于临床主观评估，因评价者间的差异会产生偏倚，从而降低了效度。但是该研究仍为探讨 TcPO₂ 用于评估皮肤缺血程度可行性提供了依据。

1.2.2. TcPO₂ 在预测慢性创面愈合及并发症中的应用

TcPO₂ 可以用来判断患者是否存在创面愈合不良的风险^[6]。Pecoraro 等^[7]的一项前瞻性队列研究发现，糖尿病患者伤口周围的 TcPO₂ 越高，在最初 4 周内的早期愈合率以及上皮化率越高；此外，伤口周围平均 TcPO₂低于 20 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）时，早期愈合不良风险增加 39 倍；由此作者得出结论，伤口周围皮肤灌注是糖尿病溃疡愈合的关键生理决定因素。然而，该研究只包括糖尿病患者，且样本量小，导致可信区间和标准误差大，可靠性降低。此外，该研究中采用的清创等治疗方法缺乏统一操作标准，可能影响研究的效度。

除了研究与 TcPO₂ 创面愈合之间的关系，关于 TcPO₂ 与创面并发症的研究也有报道。Fagher 等^[8]对 236 例糖尿病足患者进行回顾性队列研究发现，糖尿病创面周围 TcPO₂ 测量值<25 mm Hg 时，患者的 1 年死亡率为测量值>25 mm Hg 时的 2.5 倍，表明低 TcPO₂ 可作为糖尿病足患者 1 年死亡率的独立预测指标。该项研究记录的是患者的全因死亡率，无法分析患者死亡原因，研究中存在许多影响 TcPO₂ 的混杂因素，如慢性阻塞性肺疾病、心衰所致的慢性缺氧以及局部组织炎性反应等。但该研究仍提示，通过检测 TcPO₂ 可提高对需紧急进行血管介入治疗的糖尿病足患者的识别，并为未来前瞻性研究提供思路。

1.2.3. TcPO₂ 在预测下肢截肢并发症中的应用

Carter 等^[9]进行了一项前瞻性队列研究，测量 66 例缺血性创面和外周动脉型疾病患者脚趾上方约 1 cm 处的 TcPO₂，研究其与截趾/肢率之间的关系，结果发现低 TcPO₂ 与高截肢风险相关。Andrews 等^[10]进行了一项回顾性研究，分析 307 例行截足患者围术期 TcPO₂ ，发现 TcPO₂ 可预测术后 3 个月创面愈合情况。该项回顾性研究虽然仅纳入了截肢手术患者，但每个医生对患者是否需要截肢的判断标准不统一，从而存在结果偏倚。

2. 瘢痕的非侵袭性客观评估方法

针对瘢痕准确有效的评估可用以判断预后、指导治疗以及评估治疗疗效。瘢痕的客观评估多使用器械进行非侵袭性测量以获得客观数据。已报道的评估方法很多，但每种评估方法都有其使用的局限性。目前尚缺乏一种高效、准确的评估方法。瘢痕客观评估的指标一般为瘢痕的物理特性，如颜色、大小、形状、面积、厚度、质地等。

瘢痕颜色主要受两方面影响，即来源于黑素细胞的黑色素和由于重塑的皮肤血管扩张或超负荷而形成红斑。瘢痕颜色的测量可用以评估瘢痕治疗效果^[11]，常用设备均基于分光光度的原理，如真皮光谱仪、色度计等。Oliveria 等^[12]使用真皮光谱仪以及色度计测量了 69 例瘢痕史为 6 个月～2 年的患者，并且与温哥华瘢痕评估量表（VSS）比较发现，真皮光谱仪与 VSS 在瘢痕颜色评分上具有很好的相关性。但这些测量结果与临床结果的相关性以及与不同主观评估量表关于瘢痕颜色评分的一致性，仍需进一步研究。

对于瘢痕的形状、大小及面积，最常用的是使用透明薄膜描记瘢痕边缘或者使用摄影的方法测量面积。目前有一种三维测量技术可准确、可靠地测量瘢痕的物理特性，Taylor 等^[13]成功使用一种非接触性的三维技术准确测量出瘢痕疙瘩的三维数据，但因费用高，目前仅用于科学研究。

测量瘢痕的体积首先需要确定瘢痕的厚度，其测量难点在于如何测量皮肤内的瘢痕厚度，目前最常用的是超声影像检查手段，并可用于瘢痕治疗的监测^[14]。

瘢痕柔软程度是另一个瘢痕评估的客观指标。瘢痕柔软程度包括组织弹性，测量方法均基于同一原理，即测量施加作用力以及撤去作用力之后皮肤的变形程度。根据施加作用力的方式不同，可分为扭转测量装置^[15]、压力测量装置^[12]以及抽吸测量装置^[16]。

随着技术的发展，出现了越来越多的非侵袭性瘢痕评估工具，然而并不能因为其测量值是客观的，就认定其必然具有临床有效性。测量所得的数据只代表了瘢痕的某一区域，不可能反映全部瘢痕特征。因此从这些测得的数据判断瘢痕的组织学特点时，需格外谨慎。

3. TcPO₂ 在瘢痕成熟度评估中的应用

1978 年 Sloan 等^[17]通过侵入性极谱电极的方法，测量了烧伤后增生性瘢痕内的组织氧分压，发现增生性瘢痕中组织氧分压低于正常真皮内的氧分压值。随着 TcPO₂ 的出现以及在临床中的应用，原本侵入性的方法逐渐被该种非侵袭性方法取代。1985 年，Berry 等^[18]最先报道将 TcPO₂ 作为评估瘢痕成熟度的指标。他们研究了 16 例行压力疗法的瘢痕患者，对比治疗前后瘢痕处 TcPO₂ 情况以及瘢痕处体表温度，发现未成熟瘢痕处 TcPO₂ 明显低于正常对照皮肤，而瘢痕处体表温度则无法反映红色瘢痕与正常皮肤中的差别。Zheng 等^[19]通过 TcPO₂ 仪测量了 35 例处于瘢痕不同时期的增生性瘢痕患者，发现正常皮肤氧分压为（75.3±10.1）mm Hg，瘢痕早期氧分压开始降低 ［（51.2±8.3）mm Hg，P=0.037］，增生期进一步降低 ［（30.2±6.1）mm Hg，P=0.026］，消退期最低 ［（6.9±2.1）mm Hg，P=0.011］，成熟期基本恢复正常 ［（71.1±9.6）mm Hg，P=0.080］。随着瘢痕发生发展，瘢痕组织氧分压经历了一个降低再恢复正常的过程，提示 TcPO₂ 测量值可以用以估计瘢痕所处的阶段。

4. TcPO₂ 在指导瘢痕治疗中的应用

TcPO₂ 测量值可作为瘢痕治疗效果的监测指标。1996 年 Phillips 等^[20]进行了一项随机对照研究，针对水胶体敷料治疗增生性瘢痕的效果，将 20 例患者随机分为水胶体敷料组及霜剂对照组，将患者瘢痕处 TcPO₂ 以及瘢痕大小、VSS 以及患者症状作为治疗效果的评价指标。结果发现虽然治疗后患者瘢痕瘙痒、疼痛症状改善，但瘢痕客观指标以及 TcPO₂ 的改变不明显。该实验将 TcPO₂ 作为瘢痕治疗效果的评估指标，但由于 TcPO₂ 测量值受环境以及操作因素影响较大，所以该项指标同其他客观非侵袭性检测手段一样缺乏良好的效度。

TcPO₂ 可作为选择治疗时机的参考指标。当瘢痕累及毛发覆盖区域时，由于毛囊破坏，瘢痕处常表现为毛发缺失。通过毛发移植技术来隐藏瘢痕是一种效果确切的手段。毛发移植手术一般在瘢痕成熟后进行。TcPO₂ 可作为评估瘢痕成熟情况的指标。瘢痕处血供以及组织氧分压情况对毛囊成活率有较大影响^[21]。Jung 等^[22]提出当毛囊成活比例低于 60% 时，将导致毛发过于稀疏不能遮盖瘢痕；此外，毛发移植手术形成的创面可能因瘢痕组织血运以及组织氧分压不足，导致愈合不良甚至坏死感染^[23]。为了提高毛囊成活率，提高术后效果，术前测量瘢痕处 TcPO₂ 确定瘢痕成熟度，对确定毛发移植手术时机有较大意义。

5. 缺氧与瘢痕发生发展的关系

氧气在创面愈合过程中，如血管生成、细胞迁移以及细胞外基质的形成中起着重要作用^[24]。TcPO₂ 可客观反映瘢痕组织内氧环境，确定缺氧严重程度，联系瘢痕组织内细胞因子的表达，进而阐释缺氧与瘢痕发生发展的关系。

研究表明，在病理性瘢痕中存在缺氧微环境^[17]，瘢痕内微血管的数量以及状态也存在变化。Ueda 等^[25]发现与正常瘢痕相比，增生性瘢痕微血管数量显著减少，瘢痕疙瘩中微血管数量更少。Kischer 等^[26]最早发现增生性瘢痕组织内存在微血管狭窄及闭塞的现象。这些微血管变化与瘢痕处 TcPO₂ 值低于正常组织的现象相契合，从而解释了由于供氧不足而导致的瘢痕组织缺氧状态。另一方面，缺氧微环境又引起瘢痕内一系列细胞因子的表达，进而影响瘢痕的发生发展。宋菲等^[27]测量了 32 例患者瘢痕处 TcPO₂ 值，并监测瘢痕标本中细胞因子的表达情况，研究缺氧程度与瘢痕组织学改变及细胞因子表达的关系。当组织轻中度缺氧时，成纤维细胞中缺氧诱导因子 1（hypoxia inducible factor 1，HIF-1）核转录因子表达增加，促进 TGF-β₁、PDGF、VEGF 以及 bFGF 表达（TGF-β₁、PDGF 可促进胶原合成，VEGF、bFGF 可增加微血管生成）。当瘢痕组织内严重缺氧时，成纤维细胞 P53 基因表达增加，P53 与 HIF-1 的激活需要共同的激活因子 P300，P53 表达的增加使得 HIF-1 激活减少，从而降低胶原分泌，减少微血管生成。针对缺氧对瘢痕发生发展的影响，Song 等^[28]通过一项 240 例瘢痕患者的前瞻性随机对照研究发现，在原本瘢痕切除联合放疗的基础上增加高压氧治疗，能通过改善组织氧分压及减轻炎性反应来降低瘢痕的复发率。基于缺氧与瘢痕发生发展的关系，改善缺氧环境可能成为瘢痕治疗的新方向。

6. 小结与展望

组织局部 TcPO₂ 在瘢痕的发生发展过程以及瘢痕评估中具有重要意义。TcPO₂ 是目前唯一能测量局部氧分压情况的非侵袭性手段。通过 TcPO₂ 测量可以用以评估瘢痕成熟度，指导瘢痕治疗以及研究缺氧与瘢痕发生发展的关系。但针对 TcPO₂ 测量的效度以及缺氧与瘢痕发生发展的关系仍需进一步研究。

Funding Statement

浙江省科技计划项目（2015C33289）

Science and Technology Programs of Zhejiang Province (2015C33289)