Gewebeexpansion - Tissue expansion
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Gittergewebe | D015626 |
Gewebeexpansion ist eine Technik, die von plastischen , maxillofazialen und rekonstruktiven Chirurgen verwendet wird, um zu bewirken, dass dem Körper zusätzliche Haut , Knochen oder andere Gewebe wachsen . Andere biologische Phänomene wie Gewebeentzündungen können ebenfalls als Ausdehnung angesehen werden (siehe Gewebeentzündung unten).
Hautausdehnung
Die Hautexpansion ist ein übliches chirurgisches Verfahren, um zusätzliche Haut durch kontrollierte mechanische Überdehnung wachsen zu lassen. Es erzeugt eine Haut, die der Farbe, Textur und Dicke des umgebenden Gewebes entspricht, während Narben und das Risiko einer Abstoßung minimiert werden.
Wenn die Haut über ihre physiologische Grenze hinaus gedehnt wird, werden Mechanotransduktionswege aktiviert. Dies führt zu Zellwachstum sowie zur Bildung von neuen Zellen. In einigen Fällen kann dies durch die Implantation von aufblasbaren Ballons unter die Haut erreicht werden. Bei der bei weitem gebräuchlichsten Methode führt der Chirurg den aufblasbaren Expander unter die Haut ein und injiziert periodisch über Wochen oder Monate eine Kochsalzlösung , um die darüberliegende Haut langsam zu dehnen. Das Gewebewachstum ist permanent, zieht sich jedoch bis zu einem gewissen Grad zurück, wenn der Expander entfernt wird. Es gibt auch topisch angewendete Gewebeexpansionsvorrichtungen. Diese haben den Vorteil, dass sie kostengünstig sind und keinen chirurgischen Eingriff erfordern, um sie unter die Haut zu implantieren.
Brustrekonstruktionsoperationen können diese Technik zum Beispiel anwenden, wenn die Brustdrüse durch eine Operation ( Mastektomie ) entfernt wird. Später wird ein mit Kochsalzlösung oder Silikongel gefülltes, dauerhafteres Brustimplantat unter die erweiterte Hauttasche eingesetzt.
Bei anderen Anwendungen wird überschüssige Haut absichtlich durch Expansion am Rücken oder am Gesäß wachsen gelassen, damit sie später für die Transplantation an eine andere Stelle entnommen werden kann , an der die Haut aufgrund von Traumata , ausgedehnten Wunden , Operationen , Verbrennungen usw. verloren gegangen ist.
Mechanismen der Hautexpansion
Das Dehnen der Haut über die normale Ausdehnung hinaus ruft mehrere Mechanotransduktionswege hervor, die die mitotische Aktivität erhöhen und die Kollagensynthese fördern. Dadurch vergrößert sich die Hautoberfläche. Kontinuumsmechanische Ansätze können verwendet werden, um das Hautwachstum während der Gewebeexpansion zu modellieren, und nichtlineare Finite-Elemente-Methoden können verwendet werden, um verschiedene Gewebewachstumsszenarien rechnerisch zu simulieren.
Gewebewachstum aufgrund von Hautausdehnung kann als anisotropes Oberflächenwachstum modelliert werden, wie durch die folgenden Gleichungen beschrieben:
wobei elastische Flächendehnung, die reversibel ist und irreversibles Flächenwachstum ist, beschrieben durch:
wobei ein Vektor in Richtung der Hautdicke ist. Wir gehen davon aus, dass die Haut nicht in Dickenrichtung wächst, denn das Flächenwachstum ist gleich dem Volumenwachstum oder . Wir gehen auch davon aus, dass die neu erstellte Haut die gleiche Dichte, Steifigkeit und Mikrostruktur wie die ursprüngliche, nicht expandierte Haut aufweisen wird.
Radiale freie Unterarmklappen
Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Verwendung einer topischen Gewebeexpansion die Notwendigkeit einer Spalthauttransplantation nach der Entnahme eines unterarmfreien Lappens reduzieren kann. Die Autoren stellten fest, dass dies zu weniger Schmerzen sowie einer verkürzten Heilungszeit führt. Diese Methode hat sich auch als kostengünstig erwiesen und verbessert die Kosmetik.
Bei der Kopfhautrekonstruktion
Gewebeexpansion wurde auf der Kopfhaut zur Behandlung von Kopfhautnarben und Kahlheit anstelle einer Haartransplantation verwendet, wenn nicht genügend Spenderhaare für die Transplantation auf der Narbe vorhanden sind oder das Narbengewebe nicht vaskularisiert ist, um das Haarwachstum zu unterstützen. Zum Beispiel kann bei einem Patienten, bei dem Melanome von der Kopfhaut entfernt wurden, was zu Alopeziedefekten (Haarausfall) führte, die Gewebeexpansion verwendet werden, um die Entfernung von Narben und eine vollständige Haarabdeckung zu ermöglichen. Die zwei Hauptindikationen für die Wahl der Gewebeexpansion gegenüber der Haartransplantation sind die Größe und Form des Defekts im Verhältnis zur potentiellen Versorgung mit Spenderhaaren sowie die Qualität und Dicke des Narbengewebes. Bereiche mit erheblicher Narbenbildung und/oder Gewebeatrophie, die wahrscheinlich dazu führen, dass die Haartransplantation nicht erfolgreich ist, werden am besten ausgeschnitten und durch normale, ausgedehnte Kopfhaut ersetzt. Theoretisch ist die Menge an Gewebe, die durch Gewebeexpansion erzeugt werden kann, unbegrenzt, vorausgesetzt, der Prozess wird schrittweise durchgeführt.
Wiederherstellung der Vorhaut
Die Gewebeexpansion wurde auch für die Technik der Vorhautwiederherstellung verwendet , die normalerweise nicht chirurgisch ist und externe Spannungen mit speziellen Geräten anwendet, um beschnittenes Gewebe durch neue Zellen zu ersetzen.
Nicht-chirurgische Gewebeexpansionstechniken können die überlebende Penishaut erweitern, wodurch sie zu einer längeren Röhre wird, so dass sie wie eine Vorhaut funktionieren kann .
Männer, die beschnitten wurden, dehnen und spannen ihren Schaft und die Vorhautreste, um das Gewebe zu dehnen und zu verlängern, um eine funktionelle Vorhaut herzustellen. Diese Form der Gewebeexpansion kann Jahre dauern, da das erforderliche Hautwachstum typischerweise etwa 15 in² beträgt.
Knochenerweiterung
Knochen ist ein weiteres Gewebe, das sich relativ leicht erweitern lässt, indem externe Vorrichtungen verwendet werden, die mit mechanischen Vorrichtungen langsam getrennt werden, so dass der Knochen als Reaktion auf die Dehnung wächst ( Knochendistraktor ). Andere Techniken und externe Geräte wurden untersucht und haben einige Erfolge gezeigt, wie zum Beispiel in der Fitbone-Chirurgie . Diese Technik wurde 1951 vom russischen Arzt Ilizarov entwickelt und wird Ilizarov-Apparat genannt . Es ist in der Lage, Gliedmaßen bei pathologischem Knochenverlust, Asymmetrie der Gliedmaßen, Zwergwuchs , Kleinwuchs usw. zu verlängern. In der rekonstruktiven und kosmetischen Chirurgie wurden Knochenexpander zur Verlängerung des Unterkiefers bei angeborenen Erkrankungen , Traumata , Tumoren , usw. Andere neuere Geräte wie der Orthofix und der intramedulläre kinetische Distraktor (ISKD) werden ebenfalls zur Gliedmaßenverlängerung verwendet. Es kann mehr als 15 cm pro Knochen hinzufügen, ist aber teuer, schmerzhaft und zeitaufwändig (jeder Eingriff dauert etwa 8–12 Monate).
Muskelaufbau
Muskelgewebe kann sich auch ausdehnen und wachsen, in einem Prozess, der als dehnungsinduzierte Myofibrillogenese bekannt ist.
Gewebeentzündung
Entzündung im biologischen Sinne bezieht sich auf die zelluläre Reaktion des Körpers auf Störungen, seien sie innerlich oder äußerlich. Bei Asthma oder chronischer Bronchitis reagiert der menschliche Körper auf Allergene oder Schadstoffe, indem er den Bronchialbaum und die Atemwegswände mit mononukleären Zellen überschwemmt. Die Schichten der Atemwegswand, einschließlich der inneren Epithelgewebeauskleidung, verdicken und dehnt sich bei gesunden Personen zwischen 10 % und 300 % aus und behindert den Luftstrom. Das langfristige Aushalten der Krankheit in Verbindung mit einer Hyperreagibilität der Atemwege (glatte Muskelkontraktion oder bronchiale Hyperreagibilität ) führt zu einer chronischen anhaltenden Entzündung und Verdickung sowie zu einer spürbaren Umgestaltung der Atemwege, die aus steiferen Atemwegen und verlorener Elastizität besteht. Eine Entzündung in einem verengten Zylinder, wie bei einem Atemweg, faltet sich schließlich um, was zu mechanisch untersuchten Knickmustern und Wachstumsbeziehungen innerhalb der Gewebeauskleidungen führt.
Expansion des Brustgewebes
Die Gewebeexpansion ist eine gängige Technik zur Brustrekonstruktion . Dabei handelt es sich im Wesentlichen um eine Expansion der Brusthaut und des Brustmuskels mit einem temporären Gewebeexpander . Drei bis vier Wochen nach der Mastektomie wird eine Kochsalzlösung in den Expander injiziert, um ihn allmählich zu füllen. Dieser Vorgang wird durch einen winzigen Ventilmechanismus im Inneren des Expanders unterstützt und wird fortgesetzt, bis seine Größe etwas größer ist als die der anderen Brust. Normalerweise kann es mehrere Wochen bis Monate dauern, bis der Prozess abgeschlossen ist. Dieser Gewebeexpander wird nach einigen Monaten entfernt und zu diesem Zeitpunkt erfolgt eine mikrovaskuläre Lappenrekonstruktion oder das Einsetzen eines dauerhaften Brustimplantats. Chemotherapie oder Bestrahlung wird manchmal vom Arzt/Radioonkologen nach einer Mastektomie empfohlen. Diese Behandlungen verzögern den Gewebeexpansionsprozess um etwa vier bis acht Wochen. Gewebeexpander haben Silikonaußenhüllen und entweder ein internes Ventil oder einen externen Port, um Injektionen von Kochsalzlösung zu ermöglichen.
Alternativen zur Hautexpansion
Die Forschung zu alternativen Hauttransplantaten fällt derzeit in den Zuständigkeitsbereich des Tissue Engineering. Mehrere technisch hergestellte, aus Gewebe gewonnene und gewebeähnliche Substanzen haben es durch die FDA und auf den Markt geschafft, obwohl der finanzielle Erfolg mäßig war. Zu den Einschränkungen dieser Strategie zählen lange Inkubationszeiten sowie die Schwierigkeit, genau diese mechanischen und biologischen Eigenschaften der funktionellen Haut nachzuahmen. Die Vorteile reichen jedoch von einer verringerten Morbidität an der Entnahmestelle (infolge der Tatsache, dass keine Entnahme mehr aus der Hautausdehnung erforderlich ist) sowie einer sofort verfügbaren Materialquelle für die Notfallmedizin im Falle einer traumatischen Verbrennung oder Verletzung. Es besteht nach wie vor großes klinisches Interesse an der Entwicklung kostengünstiger technisch hergestellter Hauttransplantate, die die mechanischen und biologischen Eigenschaften der Haut besitzen.
Siehe auch
Verweise
Externe Links
- Ilizarov-Apparat .
- Über Gesichter: Haut . Online-Ausstellung der NICDR National Institutes of Health. Quelle der verwendeten Bilder.