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東華大學 紡織學院 紡織面料技術(shù)教育部重點實驗室(上海, 201620)
敷料,大多數(shù)人的認知或許還停留在紗布和創(chuàng)可貼,但實際上,隨著傷口護理理論的發(fā)展和成熟,現(xiàn)今的功能敷料不再僅僅局限于此。而敷料的研究也從最初的紡織學科擴展為紡織、材料學、病理學、醫(yī)學、藥學等多學科的交叉。本文將在回顧敷料發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,闡述“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論,并比較分析數(shù)種功能敷料在結(jié)構(gòu)和功能設計中應用 “傷口濕潤環(huán)境愈合”理論的實踐。
傷口是由機械、電、熱、化學等因素造成的或由一種醫(yī)學或生理變態(tài)形成的皮膚缺陷[1]。根據(jù)宏觀分類,傷口可以被分成開放性傷口(open wound)和閉合性傷口(close wound)[2]。其中,閉合性傷口主要包括挫傷、血腫和擠壓傷。該類傷口的治療方法往往不同于開放性傷口,因此在文中不做贅述。本文所介紹的敷料,主要針對開放性傷口(簡稱傷口)的治療。
傷口也可以根據(jù)病理學、受傷部位、致傷原因或傷口顏色等條目進行分類。一般來說,根據(jù)愈合時間長短,可以分為急性傷口和慢性傷口;根據(jù)傷口表面色澤,可以分為紅、黃、黑三類;根據(jù)受傷原因,可以分為機械性或創(chuàng)傷性傷口、熱損傷或化學損傷傷口、潰瘍性傷口以及放射性傷口[3]。
傷口愈合是指機體組織遭受創(chuàng)傷后進行再生修復的復雜過程[4]。以皮膚傷口的愈合過程為例,包括傷口早期的炎癥反應、傷口收縮、肉芽組織增生和表皮再生等階段。
(1)炎癥反應是傷口愈合的始動環(huán)節(jié)。一方面,巨噬細胞清除壞死細胞、細菌和異物;另一方面,由于毛細血管擴張,引入大量水分,改變局部滲透壓,表現(xiàn)為局部水腫,并形成滲出物和血凝塊。如無感染,炎癥反應將持續(xù)(2~3) d。
(2)傷口收縮。(2~3) d后傷口邊緣新生的肌成纖維細胞牽拉傷口,促使皮膚和皮下組織向傷口中心收縮,傷口縮小[5]。
(3)肉芽組織增生。肉芽組織一般是自傷口底部和邊緣向上生長,第(5~6) d起成纖細胞產(chǎn)生膠原纖維,隨著膠原纖維的增加,開始出現(xiàn)瘢痕。
(4)表皮再生。創(chuàng)傷后24 h內(nèi),傷口邊緣的基底細胞增生并向傷口中心移動,隨后形成單層上皮,覆蓋在肉芽組織表面,然后分化為鱗狀上皮[5],進而完成皮膚的重塑。愈合過程的各階段之間相互交叉、相互重疊,并涉及多種炎癥細胞、修復細胞、生長因子和細胞外基質(zhì)等成分的共同參與。
患者本身的身體素質(zhì)和傷口護理的情況不同,傷口愈合過程中各階段的具體表現(xiàn)和持續(xù)時間也有所差異,對治療過程中所使用的敷料也有不同的要求。
不同的傷口在尺寸、形狀、滲出液量等方面都有很大的區(qū)別,在傷口愈合的各階段所表現(xiàn)出的特點也有不同。因此傷口對敷料的要求也不同。但總地概括起來,理想的敷料應當具有以下幾項功能:
(1)物理屏障,即利用醫(yī)用敷料使傷口與環(huán)境相隔離;
(2)較高的體液吸收性,控制傷口的液體,即向傷口提供一個濕潤,但又不過度潮濕的微環(huán)境;
(3)控制傷口上產(chǎn)生的氣味;
(4)低粘連性,好的醫(yī)用敷料既能很方便地貼附在傷口上,又能很方便地從傷口上去除;
(5)保證傷口處不受細菌感染,控制進入敷料結(jié)構(gòu)中的細菌和微生物增長,防止交叉感染[6];
(6)對人體無刺激[7];
(7)減少或去除疤痕的形成。
對于特殊的患者群體或治療部位,敷料應當具有相應的附加功能。例如,用于肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)的醫(yī)用敷料要求具有良好的強力和一定的彈性恢復能力,從而防止運動過程中由于敷料破損而造成的傷口二次損傷;對一些洞穴型傷口,如果沒有放入填充物,傷口的兩壁將會粘合,因此需要使用填充型敷料以避免傷口兩壁之間的粘連;對于人體由于傷口打破了正常的金屬離子分泌渠道而產(chǎn)生的金屬離子不平衡,可由含金屬離子的敷料來補充[6]。
傷口護理的理論與方法經(jīng)歷了數(shù)百年的演變,文藝復興時期依靠迷信和經(jīng)驗護理傷口。早期戰(zhàn)場上人們使用沸騰的油治療傷口。后來由于戰(zhàn)場上油品供應缺乏,被稱為“外科手術(shù)之父”的Ambroise Paré用松脂、蛋黃和玫瑰油的混合物來治療傷口[8]。20世紀60年代,抗生素被用來處理傷口的局部感染部位。傳統(tǒng)觀念認為傷口護理應當保持在干燥暴露的環(huán)境中,因此很長一段時間都是以干性敷料作為臨床治療的工具。這主要包括技術(shù)含量較低的紗布、紗布塊、棉花球和棉墊等。這些傳統(tǒng)敷料無法保持傷口濕潤;纖維粗糙易脫落,有可能造成異物反應;無法有效阻止細菌入侵;傷口易與紗布發(fā)生粘連,換藥時會造成二次損傷。
20世紀50年代之后,“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論逐步產(chǎn)生和完善,隨之而來的是濕性敷料時代。1958年,Odland首先發(fā)現(xiàn):水皰完整的傷口比水皰破裂的傷口愈合速度明顯加快。1962年,動物學家George Winter在“Natural”雜志上發(fā)表了題為“Formation of the scab and the rate of epithelization of superficial wounds in the skin of the young domestic pig”[9]的文章,證實用聚乙烯膜覆蓋實驗豬傷口后,其上皮率較暴露于空氣中的傷口而言增加一倍,這一實驗奠定了采用濕性敷料護理傷口的理論基礎(chǔ)。
慢性傷口是全球傷口護理學中一個極具挑戰(zhàn)性的課題,據(jù)統(tǒng)計每年有超過1 300萬患者要忍受慢性傷口的折磨[10],這不僅為病人帶來痛苦,并且消耗了巨大的醫(yī)療資源。目前,“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論已經(jīng)成為慢性傷口處理的“黃金標準”。
“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論的機理包括以下幾點:
(1)有利于細胞的存活,促進傷口釋放生長因子,調(diào)節(jié)和刺激細胞增殖;
(2)有利于成纖細胞的生長,促進肉芽組織形成,縮短傷口愈合時間;
(3)促進傷口釋放并激活多種酶類,進而促使纖維蛋白酶溶解壞死組織;
(4)減少換藥疼痛,避免二次損傷。
當然,這里所說的濕潤環(huán)境并不是將傷口浸泡在滲出液中的潮濕環(huán)境,而是要求構(gòu)建一個適合于傷口愈合的微環(huán)境。該環(huán)境概括而言指的是適度濕潤、溫暖、微酸(pH 6.4±0.5)、低氧或無氧的環(huán)境。
下面通過具體分析兩種功能敷料的結(jié)構(gòu)設計,從而進一步闡述“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論在實際中的應用。
ALLEVYN是英國smith&nephew公司推出的一款聚氨酯類敷料。該敷料使用三層層壓技術(shù)(Triple-action technology)[11],將疏水性聚氨酯薄膜、親水性聚氨酯泡沫和低敏粘膠組合在一起。
圖1 ALLEVYN三層結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Triple-action technology of ALLEVYN
最表層的疏水性聚氨酯薄膜直接與空氣接觸,既能承擔物理屏障的作用,又能保證氧氣、二氧化碳等氣體物質(zhì)通暢地傳輸。
中間的親水性聚氨酯泡沫屬三維多孔結(jié)構(gòu),能有效維持傷口表面的濕潤環(huán)境。其親水特質(zhì)和多孔結(jié)構(gòu)能快速吸收傷口表面的滲出液,防止傷口被浸泡在滲出液中。當液體進入孔隙后,敷料又表現(xiàn)出持水性,即在壓力條件下水不易被擠出,這就為傷口提供一個濕潤的環(huán)境。其較強的吸收能力適用于中量至大量滲液的傷口,但是由于吸收性太強,對低度滲出液的傷口使用可能會影響自身的清創(chuàng)過程[12]。
與皮膚直接接觸的是硅樹脂凝膠,該凝膠具有一定的自粘性,可以自動粘附在傷口上,去除時不會造成疼痛或二次傷害。這種自粘性粘膠劑也是敷料,尤其是與傷口直接接觸層的發(fā)展趨勢。
AQUACEL是英國ConvaTec公司推出的一款羧甲基纖維素鈉纖維醫(yī)用敷料。該敷料使用親水纖維技術(shù)(Hydrofiber technology)[13],特點如下:
(1)溶脹與鎖定
當敷料與傷口接觸后,每一根獨立的纖維都因滲出液進入而溶脹,變成水凝膠。這一過程中可以吸收大量的液體,并與之牢固結(jié)合,這樣既能避免滲出液浸泡傷口,較少感染風險,又使溶脹后的纖維具有一定的濕度,為傷口提供一個穩(wěn)定的微環(huán)境。此外,由于纖維溶脹使纖維間隙逐漸減小,細菌和傷口碎片被夾持在纖維之間無法運動,外界的細菌也無法通過纖維間隙進入,從而起到一定的抗菌作用。
(2)輪廓貼合性
由于該敷料遇水變?yōu)樗z,覆蓋在傷口表面時能夠與傷口牢固貼合,為傷口提供一個封閉的微環(huán)境,避免由于傷口凹凸不平造成無效貼合。
圖2 親水纖維技術(shù)示意圖Fig.2 Hydrofiber technology of AQUACEL
上述兩種較為成熟的敷料產(chǎn)品都成功地實踐了“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論,不過就思路而言卻各有千秋。前者主要是在結(jié)構(gòu)上匠心獨運,運用一個強大的三維空間結(jié)構(gòu)實現(xiàn)液體的吸收與鎖持;而后者則巧妙地運用敷料原材料的特性,將材料優(yōu)勢盡可能發(fā)揮到最大。
隨著高分子工業(yè)的發(fā)展,合成材料制備的合成敷料也日益增多,表現(xiàn)出功能優(yōu)勢。除了上述介紹到的泡沫型、水凝膠型敷料以外,水膠體型敷料也能夠?qū)嵺`“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論。水膠體型敷料能夠溶解于水,并在一定條件下充分水化,形成粘稠、滑膩的溶液或膠體,從而為傷口提供濕潤的環(huán)境。該類敷料一般由聚氨酯基材和水溶性高分子混合物共同組成,其中水溶性高分子通常會添加明膠、果膠或羧甲基纖維素微粒等。目前已證實,水膠體敷料能夠增加成纖維細胞的數(shù)量,促進傷口愈合。
對于不同的傷口,需要采用不同的敷料來維持傷口濕潤。一般來說水凝膠和水膠體可以保持濕潤,不過比較適合滲出液相對較少的情況;當傷口會產(chǎn)生大量滲出液時,對敷料的液體吸收性要求也會提高,泡沫型就成為不錯的選擇。
如何判定醫(yī)用敷料是否能夠很好地實踐“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論是敷料很重要的性能評價項目。除了對敷料的吸濕機理進行研究與分析以外,通常會借助定量指標來評價濕潤環(huán)境愈合性能。其中最重要的兩項指標是敷料液體吸收性和給濕性:前者指的是敷料從傷口吸收液體的能力,液體吸收性好的敷料能防止?jié)B出液在傷口表面堆積;后者指的是敷料向傷口交付液體的能力,即適當?shù)貫閭谔峁┮欢ǖ乃?,維持濕潤的環(huán)境。這兩項指標的測試在標準YY/T 0471.1-2004“接觸性創(chuàng)面敷料試驗方法 第1部分:液體吸收性”[14]中統(tǒng)稱為創(chuàng)面敷料的液體親和力,其測試方法標準也已明確給出。
在此基礎(chǔ)上,可以根據(jù)敷料的原材料和特質(zhì)進行補充實驗。例如,傷口的一部分滲出液會被吸收在纖維與纖維之間的毛細空間中,這種形式結(jié)合的液體由于與敷料結(jié)合力較弱而易擴散,使傷口周圍皮膚感染甚至潰爛,秦益民等人一直致力于該項測試的完善,將吸濕后的敷料進行離心脫水(離心管速度1 200 r/min,脫水時間15 min),其脫水前后的質(zhì)量差即可評價纖維與纖維之間的分布[6]。
“傷口濕潤環(huán)境愈合”理論已成為傷口,尤其是慢性傷口護理的新準則,該理論為功能性敷料的研發(fā)帶來了巨大的變革,實踐效果良好。然而,傷口的發(fā)病率和并發(fā)癥等難題依然困擾著醫(yī)學界。進一步聯(lián)合多學科協(xié)同研究,開發(fā)更具針對性、高效低成本的功能敷料將是努力的方向。
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[10] 周杰. 紡織醫(yī)用新型傷口護理濕性敷料[C]. 2009中國醫(yī)療衛(wèi)生用紡織品創(chuàng)新發(fā)展論壇,2009,100-101.
[11] The website of smith & nephew (global). Triple-action technology[EB/OL].http://global.smith-nephew.com/master/29293.htm?Nav=false.
[12] 《中國組織工程研究與臨床康復》雜志社學術(shù)部.醫(yī)用敷料研究與應用的中國之路[J].中國組織工程研究與臨床康復,2011,15(16):2856.
[13] The website of ConvaTec. The Hydrofiber Technology[EB/OL]. http://www.hydrofiber.com/en/hyus-technology/hyus-internapag/0/accessser/0/3419/8228/hydrofiber-technology.html?gclid=CKbRodnWkp4CFRlcagodISGGnA.
[14] 中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準,YY/T 0471.1.接觸性創(chuàng)面敷料試驗方法 第1部分:液體吸收性[S].2004.