高频超声和皮肤镜在大鼠供皮区及深二度烧伤削痂创面深度评估中的应用

摘要

在烧伤病人的救治工作中，皮肤移植和削痂是非常重要的基础治疗技术。皮肤移植不仅可以修复烧伤创面，亦广泛的应用于创伤、糖尿病溃疡、压疮、皮肤肿瘤以及疤痕切除后皮肤损伤的修复。随着负压封闭引流等技术的应用拓展，越来越多采用游离皮片进行创面修复，皮片种类包括刃厚皮片、中厚皮片、全厚皮片、含真皮下血管网皮片。皮片的厚度和创面修复的效果密切相关，合适的厚度不仅能很好契合创面修复需要，而且对供皮区损伤控制在最小程度，避免临床上主要依靠医生经验取皮所导致的厚度控制不佳，出现皮片过薄满足不了创面修复的需求，或者皮片过厚加重了供皮区损伤，以及疤痕形成、色素沉积、瘙痒、疼痛等问题。类似的问题在烧伤创面处理中并不少见，按烧伤经典的三度四分法，一度到浅二度可自愈，三度一般需要切削痂植皮治疗，这些在治疗上都是明确的，唯深二度烧伤的治疗存在较大的困惑，深二度烧伤深及真皮乳头层以下，没有损伤真皮全层，进一步可细分偏浅、偏深等深二度，同薄中厚皮片、厚中厚皮片的皮肤层次类似。理论上，偏浅深二度创面存在自愈可能，偏深深二度创面痂皮手术处理的方式有磨痂、削痂、剥痂等，达到创面广泛的点状出血之后再进一步处理。同取皮一样，这种通过手术去除痂皮的深度主要靠医生经验判断，具体深度因人而异，但对于烧伤创面而言，去除痂皮最理想的深度却只有一个，削痂过浅，坏死组织清理不彻底影响创面愈合，削痂过深则破坏了机体的健康组织。因此，无论取皮还是削痂，如何在术前获得这个最佳深度，对于治疗效果非常重要。同样，找到一个对取皮和削痂后的创面效果进行实时、无创的评价方法也很重要，其可决定下一步的医疗决策，提示医疗人员及时调整对创面的处理方法。　　高频超声具备超高的分辨率，被称为“超声显微镜”，测量结果可以精确到微米级，可对皮肤组织的纵深情况进行清晰地呈现，并计算不同层次皮肤组织的厚度，且无创、操作简单。皮肤镜也叫皮表透光显微镜，其通过自带光源模式的调整，分为偏振和非偏振法，是一种可以观察皮肤表面情况，并使表皮下解剖结构的可视化的技术，可充当临床观察和组织病理学的桥梁，又被称为皮肤科医生的“听诊器”。随着近年来人工智能在图像识别领域的快速进展，Andre Esteva等利用深度学习技术对皮肤癌和黑色素瘤的图片进行学习后，取得准确率高达91％的识别效果。2018年张康等利用基于图像的深度学习技术，采用“迁移学习”方式，已取得了对肺部、眼部部分疾病医学图像高达96.6％诊断准确度。基于此，未来人工智能图像识别技术在烧伤图像方面的应用值得期待。　　课题拟建立稳定的、易于获取的SD大鼠的供皮区模型、深二度烧伤削痂模型，通过组织学病理结果验证其稳定性，为涉及供皮区、深二度削痂方面的研究提供一个稳定的动物平台，并采用皮肤镜和高频皮肤超声对其鉴定，探索相关影像和创面层次之间的关系，进一步探究其在未来临床应用中的潜在价值。并为未来可能的人工智能图像识别技术在烧伤领域的应用提供基础数据和实验方法。　　研究目的：　　1.建立SD大鼠供皮区和深二度烧伤削痂模型，通过组织病理学切片验证其稳定性。　　2.在皮肤纵深维度，探索高频超声，对于精确取皮、削痂操作的应用价值。　　3.通过皮肤镜对取皮或削痂创面图像的获取和特征分析，探索皮肤镜在创面观察和评价中应用价值，为创面深度的评价提供一个新方法。　　研究方法：　　第一部分：20只SD大鼠随机分为2组（辊轴取皮刀取皮组、电动取皮刀取皮组），每组10只，使用各自的取皮刀在大鼠背部皮肤取皮，每只SD大鼠背部设定4个供皮区，通过皮下注射肿胀液形成局部隆起后，两名实验人员相互配合，设定取皮厚度分别为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm进行取皮。取皮前后分别用数码相机记录大体形态;用皮肤镜采集图像，对图像特征，包括色彩、出血、毛细血管形态等进行观察、归纳、分析;通过高频超声仪图像，测量皮肤不同层次厚度，记录并保存。图像数据采集完成后，取皮肤创面标本，进行组织学病理观察，计算断层皮片厚度。比较分析正常皮肤表皮、真皮、全层（表皮+真皮）及断层皮片厚度的病理测量数据与高频超声所测量结果之间的关系。　　第二部分：采用15mm×15mm×30mm大小铜块，浸入沸水5分钟后，予以铜块15mm×15mm面紧贴背部皮肤，靠铜块自重作用于大鼠背部8秒可致大鼠背部深二度烧伤。20只SD大鼠随机分为2组（辊轴取皮刀削痂组、电动取皮刀削痂组），每组10只。使用铜块在大鼠背部制作四个深二度烧伤的创面两组使用各自取皮刀分别对各自组内10只深二度烧伤的SD大鼠背部皮肤削痂，置烫伤面积同样大小的铜块于待削痂的创面下方，左手固定创面平展于铜块上，右手进行削痂，每个大鼠背部四个创面设定削痂深度分别为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm进行削痂，随后进行图像采集、分析和病理观察（方法同实验第一部分）。比较分析痂皮厚度的病理测量数据与高频超声所测量结果之间的关系。　　以上数据均采用用SAS9.4统计软件进行分析。　　研究结果：　　第一部分：SD大鼠供皮区模型的构建及高频皮肤超声仪、皮肤镜在其稳定性评估中的应用探索　　电动取皮刀组多次尝试，获得创面不理想。辊轴取皮刀组共获得不同深度的供皮区40个，每组10个，其中1个取皮过深导致皮下筋膜暴露，其余创面外观规整，形态均一性较好。　　图像特征：　　皮肤镜：设置0.1mm刻度取皮的创面可见粉白色，散在分布的点状出血点;设置0.2mm深度取皮的创面可见密度远高于前者的点状出血点，毛细血管末梢呈碎发样分布;设置0.3mm深度取皮的创面密集网状结构清晰可见，散在分布较大出血点，毛细血管分布可见，较多毛细血管纹路清晰呈现，设置0.4mm深度取皮的创面可见弥散性大出血点，毛细血管广泛可见，皮下筋膜隐约呈现。　　高频皮肤超声：SD大鼠表皮呈一条连续的平滑线状强回声，真皮层回声较表皮明显降低，真皮—皮下分界处呈不连续的线状回声，回声强度介于表皮、真皮之间，浅筋膜表现为规则的线状高回声。取皮后超声图像中表层线状强回声带消失，真皮层回声带宽度随着取皮厚度的递增而递减，随着取皮厚度进一步增加，真皮回声带亦消失。　　组织学观察：所取皮片、及相应的供皮区镜下厚薄均匀一致，无明显起伏。皮肤各层次组织结构清晰可见。　　使用SAS9.4统计软件对数据进行分析，SD大鼠背部皮肤表皮、真皮、全层病理厚度与其高频超声图像计算结果正相关，其中：表皮相关系数0.836，P＜0.01;真皮相关系数0.932，P＜0.01;皮肤厚度0.855，P＜0.01。断层皮片病理厚度与超声检查结呈正相关。　　第二部分：SD大鼠深二度烧伤削痂模型的构建及高频皮肤超声仪、皮肤镜在其稳定性评估中的应用研究　　电动取皮刀组，削痂效果不理，创面起伏较大不均一，不进行图像分析。辊轴取皮刀组共获得不同深度的供皮区40个，每组10个，其中2个取皮过深导致皮下筋膜暴露，其余创面外观规整，形态均一性较好。　　图像特征：　　皮肤镜：设置0.1mm刻度削痂后创面呈现一片瓷白色，可见网样外观，网眼空隙较小，密集分布;;设置0.2mm刻度削痂后创面呈白色、淡红色相间，可见网样外观，空隙变大，网眼密度下降，散在较为规则、尺寸大小相仿的点状血管，局部可见细网状毛细血管纹路，;设置0.3mm刻度削痂后创面大部分呈现淡红色，依然可见网样外观，网眼空隙进一步变大，网眼密度稀疏，出血点分布较前者密集，可见广泛的毛细血管断端，血管纹路;设置0.4mm刻度削痂后创面呈鲜红色，弥漫性出血，毛细血管完整性和网样外观，不可见。　　高频皮肤超声：烧伤后可见真皮层水肿，厚度明显增加，削痂后超声图像中可见痂皮及削痂后的创面图像，痂皮回声带宽度随着削痂厚度的递增而递增。　　组织学观察：痂皮厚度镜下厚薄比较均一，无明显起伏。皮肤各层次组织清晰可见。使用SAS9.4统计软件对数据进行分析，病理结果和超声图像计算结果均比较稳定，变异性小，超声图像计算结果均大于病理结果，削下痂皮的病理厚度与超声检查结呈正相关。　　研究结论：　　1.通过辊轴取皮刀可以建立SD大鼠供皮区和深二度烧伤后削痂模型，该方法简单易行，稳定性和可重复性高。可以为涉及到上述两种创面的药物、敷料及治疗方研究提供一个稳定的动物模型平台。　　2.高频超声影像测量断层皮片、痂皮的厚度结果分别和各自病理测量结果正相关，可以为个性化、精确的取皮、削痂提供实时、无创的检测和参考。　　3.皮肤镜采集的平面图像，可以清晰地观察创面多维度的情况，尤其是对毛细血管损伤情况的清晰成像，能为供皮区及创面削痂效果的评价提供更准确、客观的方法。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一部分 SD大鼠供皮区模型的构建及高频皮肤超声仪、皮肤镜在其稳定性评估中的应用研究

引言

一、材料与方法

二、结果

三、小结

第二部分 SD大鼠深二度烧伤削痂模型的构建及高频皮肤超声仪、皮肤镜在其稳定性评估中的应用研究

引言

一、材料与方法

二、结果

三、小结

讨论

结论

参考文献

附录

综述

在读期间发表论文和参加科研工作情况说明

致谢