Engenharia de Tecidos Propriedades da pele Licenciatura em Engenharia Biomédica Biomecânica dos tecidos IST/FML Abril, 2008 Manuel Caneira Serviço de Cirurgia Plástica, Reconstrutiva e Maxilo-Facial Hospital de Santa Maria – Lisboa

Propriedades físicas da pele Diferem dependendo da localização Diferem com a idade

Propriedades físicas da pele Fibras de colagénio Muito longas quando comparadas com a sua espessura Orientadas em diversas direcções Aparência varia com a idade Numerosas curvaturas nos indivíduos jovens Curvaturas diminuem com a idade

Propriedades físicas da pele Fibras de colagénio Alinham-se e alongam-se com o estiramento da pele Aumento de carga sobre as fibras diminui curvaturas promovendo um alinhamento paralelo ao vector das forças aplicadas A partir de determinada altura existem estruturas alinhadas resistentes a estiramento adicional Impede aproximação de bordos de ferida a partir de determinada altura

Propriedades físicas da pele Fibras de colagénio Fibras de colagénio são mais finas perto da epiderme Provavelmente funcionando como factor de amortecimento e protecção das células epiteliais

Propriedades físicas da pele Fibras elásticas Muito mais finas que as fibras de colagénio Ao contrário das fibras de colagénio têm uniões terminolaterais A sua principal função é fazer retornar a rede de fibras colagéneas à posição inicial de relaxamento São responsáveis, em parte, pela tensão natural da pele

Propriedades físicas da pele Meio intermédio O sistema requer um meio de “lubrificação” Mucopolissacáridos Disperso em torno das fibras de colagénio e fibras elásticas As fibras de colagénio não existem “despidas” mas sempre revestidas de mucopolissacáridos separando umas fibras das outras

Propriedades físicas da pele Outros sistemas Coexistem com a rede de fibras de colagénio e elásticas Rede vascular Rede linfática Rede nervosa Anexos cutâneos Não contribuem directamente para as funções físicas da pele mas alteram a rede de fibras à sua passagem

Propriedades físicas da pele Propriedades viscoelásticas Propriedades tensionais Propriedades de extensibilidade Variações direccionais

Propriedades viscoelásticas “Creep” “Stress relaxation”

Propriedades viscoelásticas “Creep” Ocorre quando a pele é estirada e a força de estiramento se mantém constante A pele continua a distender-se (dependendo das forças aplicadas)

Propriedades viscoelásticas “Stress relaxation” É o corolário do “creep” Ocorre quando um fragmento de pele é estirada até determinada distância e essa distância é mantida constante A força necessária para manter essa distância de estiramento reduz-se gradualmente

Propriedades viscoelásticas “Stress relaxation” e “creep” O factor tempo é importante A não valorização do factor tempo leva a discordâncias de conceitos

Propriedades viscoelásticas “creep” Tem relevância clínica Importante no encerramento de feridas Manutenção de estiramento durante algum tempo pode permitir um ganho adicional no encerramento de ferida que não se conseguiria na impressão inicial Atenção: risco de necrose Estiramento repetido de tecido permite ganho adicional de distância dentro de certos limites

Propriedades viscoelásticas “creep” Tem relevância clínica Uma das explicações possíveis é o facto da substância intersticial poder ser progressivamente removida do espaço entre a fibras Quanto maior o fluído na derme maior a possibilidade de “creep” O processo é mais evidente com retalhos recentemente transpostos

Propriedades viscoelásticas “stress relaxation” Parece não ter relevância clínica No entanto pode justificar o facto de um retalho que imediatamente após a cirurgia apresenta estiramento excessivo poder melhorar ao fim de algum tempo

Propriedades tensionais É importante na cicatrização A qualidade da cicatriz depende em parte das forças tensionais presentes e portanto da orientação da ferida Maiores forças tensionais traduzem-se por maior probabilidade de cicatrizes hipertróficas Necessidade de escolher linhas de menor força tensional na colocação das feridas

Propriedades tensionais Feridas suturadas ao longo das pregas condicionam melhores cicatrizes Necessário considerar orientação de musculatura subjacente Necessidade de considerar articulações Na base de técnicas como as plastias em Z

Propriedades tensionais As forças tensionais diminuem com a idade Cicatrizes quase indetectáveis são frequentes em pele laxa devido à idade O mesmo é verdade para escroto e pénis Zonas de maior risco são o ombro e região pré-esternal (cicatrizes hipertróficas quase inevitáveis)

Propriedades tensionais São presumivelmente resultado de função da rede elástica (fibras elásticas) As fibras de colagénio não têm capacidade de retracção Em algumas áreas a gravidade assume relevância P.e. peso de mamas contribuindo para cicatrizes alargadas no ombro Existem outros factores, nomeadamente individuais, impredictíveis

Propriedades tensionais Efeito da tensão na pele normal A pele normal adjacente a uma contractura por queimadura não estira o necessário para corrigir o defeito Excisões seriadas podem levar a deformidades consideráveis pois a pele adjacente não compensa o defeito produzido

Efeito da tensão na pele “stretching” Expansão Roptura Descoloração

Efeito da tensão na pele “stretching” P.e. linfedema, adiposidade A pele pode aumentar muitas vezes o seu tamanho original A pele pode manter a sua espessura que muitas vezes aumenta Depende de numerosos factores nomeadamente biológicos É diferente do fenómeno puramente mecânico do “creep”

Efeito da tensão na pele Expansão da pele Tornado popular com técnicas de reconstrução mamária para obtenção de pele Envolve a colocação de dispositivos subcutâneos (expansores) Resulta da combinação de “creep” e fenómenos biológicos

Efeito da tensão na pele Roptura e estrias Quando é aplicada uma força rapidamente progressiva Gravidez, Cushing, body-building Habitualmente prependiculares às linhas de Langer (direcção da distensibilidade mínima)

Efeito da tensão na pele Descoloração Quando a rede fibrosa é deformada e os pequenos capilares obliterados Se mantida conduz a necrose Retalhos, úlceras de pressão Pode minimizar-se por reposicionamento de retalhos, incisões de descarga ou efeito de “creep” (muito discreto)

Propriedades de extensibilidade A pele é extensível de forma a permitir os movimentos do corpo Devido ao posicionamento articular a pele habitualmente tem maior extensibilidade numas direcções que noutras É maior na infância As propriedades elásticas da pele de retornar à posição inicial vai diminuíndo com a idade Relevância clínica: p.e. lipoaspiração

Propriedades de extensibilidade A extensibilidade da pele, ao contrário da tensão, pode ser realmente medida in vivo Pinçamento de pele ou instrumental próprio Sobre a tíbia a pele é praticamente inextensível Medidas in vivo podem diferir de in vitro Aderências aos tecidos profundos

Variações direccionais das propriedades da pele Karl Langer (1819-1884) Anatomista de viena Trabalho em cadáver fresco usando instrumento aguçado Linhas de Langer Perfurações cilindricas dão origem a fendas na maioria dos locais do corpo organizando-se em linhas Algumas perfurações deram origem a orifícios irregulares (p.e triangulares) nas zonas de interssecção de diferentes linhas

Variações direccionais das propriedades da pele Karl Langer (1819-1884) Subjacentes aos achados encontrados estavam as fibras da derme Quando a pele era cortada prependicularmente às linhas encontradas verificava-se que as fibras subjacentes eram cortadas de forma prependicular ou oblíqua Incisões paralelas às linhas seccionavam menos fibras da derme

Variações direccionais das propriedades da pele Karl Langer (1819-1884) Tiras de pele retiradas de cadáver contraíam-se para uma dimensão inferior à verificada in vivo Infelizmente não dispunha de técnicas de coloração para identificar fibras elásticas O padrão das fibras da derme não era geneticamente determinado Nos recém nascidos as linhas estabelecem círculos em torno do tronco e membros (provavelmente devido ao crescimento e forma deste) Por volta dos 2,5 anos as linhas tornam-se mais definidas O padrão pode mudar no adulto sempre as forças assim o imponham (gravidez, tumores, etc)

Variações direccionais das propriedades da pele Karl Langer (1819-1884) Nas zonas em as forças de tensão são iguais em todas as direcções Vortex Pré-esternal (cicatrizes hipertróficas?)

Variações direccionais das propriedades da pele Karl Langer (1819-1884) Linhas de clivagem e linhas de tensão São idênticas Experiência com incisões circulares

Variações direccionais das propriedades da pele Karl Langer (1819-1884) Linhas de clivagem e extensão da pele Extensibilidade da pele é maior prependicularmente às linhas de clivagem que ao longo destas

Com a idade a laxidão substitui a tensão da pele

Características da pele

Características da pele

Aumento de produção de pele Crescimento Gravidez Desenvolvimento mamário Obesidade Utilização de expansores

Expansão tissular Situações fisiológicas Situações patológicas Gravidez Crescimento Situações patológicas Tumores Obesidade mórbida Sociedades primitivas

Expansão tissular Não se encontra limitado à fase de crescimento Sujeito a estímulos não genéticos

Expansão tissular Epiderme - estudo histológico Aumento de espessura após cirurgia (1 semana) Independentemente do enchimento do expansor Afastamento dos apêndices cutâneos (sem necrose) Sem células inflamatórias M.E. revela Diminuição dos espaços intercelulares Ondulação da lâmina basal

Expansão tissular Ganho real de tecido Epiderme - estudo autorradiográfico Aumento do número de mitoses Repete-se com introdução de mais soro no expansor Reduzem-se com retirada de soro Inibição por contacto? Ganho real de tecido

Expansão tissular Nervos - estudos morfológicos e funcionais Sem perda significativa de função Alongamentos podem atingir 100% Edema do endonervo com afastamento dos axónios Desmielinização focal Conservação do citoesqueleto

Expansão tissular Fisiopatologia - Conceitos clássicos (Gibson) ‘Extensibilidade inerente’ “Mechanical Creep” “Biological creep”

Expansão tissular Fisiopatologia Conceito de “Mechanical creep” é contestado Deslocação de fluídos Recrutamento de tecidos vizinhos

Expansão tissular Fisiopatologia Aumento da vascularização dos retalhos (microangiografia) Aumento da sobrevivência de retalhos maiores Efeito semelhante ao “Delay” Hipóxia condiciona angiogénese Tensão exercida no endotélio estimula proliferação

Expansão tissular Dimensões do expansor Determinar área, comprimento e largura do defeito No mínimo a base do expansor deve igualar o defeito Expansor que forme retalho 2 a 3 vezes superior ao defeito

Expansoterapia Dimensões do expansor d/2 a b h r r2 A = axb A = A = rh

Expansão tissular Fazer medição na fase final da expansão Dimensões do expansor Sobredimensionar ligeiramente o expansor Permite encerramento sem tensão Compensa retracção que sempre ocorre Compensa erros geométricos (na prática podem-se encher mais) Fazer medição na fase final da expansão

Expansoterapia Dimensões do expansor Factores de erro a considerar: Vértices arredondados dos expansores Depressão dos tecidos abaixo do expansor Efeito de ponte nos ângulos rectos

Expansoterapia Dimensões do expansor Ângulos arredondados Deformação em ponte Plano ósseo Plano mole

Expansão tissular Enchimento do expansor Início de expansão 2 semanas após a cirurgia Intervalos de 2 semanas a 3-4 dias Habitualmente semanal ou bissemanal Agulha 23G ou mais fina “Buterfly” possibilita mobilização Possibilidade de injecção no domicílio

Expansão tissular Enchimento do expansor Período de repouso após expansão Antes da segunda intervenção 4 a 6 meses após última sessão de injecção de soro Relaciona-se com: Menor retracção do retalho Menor contractura capsular

Expansão tissular Enchimento do expansor I. Enchimento intermitente 1. Convencional com intervalos de 4 a 8 dias 2. Expansão rápida a) Intraoperatória b) Intervalos de 24 horas c) Intervalos de 48 horas 3. Técnica de sobreenchimento 4. Expansão rápida (intervalos de 48h) + sobreenchimento 5. Expansão rápida (intervalos de 24h) + Sobreenchimento cíclico (experimental)

Expansão tissular Enchimento do expansor II. Enchimento contínuo 1. Fluxo constante 2. Pressão de enchimento constante (experimental) 3. Controlada por doente (“Full load”)

Expansão tissular Enchimento do expansor Expansão intraoperatória Expansões cíclicas e curtas (minutos) Parece depender de recrutamento de tecidos vizinhos Pode complementar expansão lenta

Expansão tissular Novos dispositivos de expansão/extensão tissular Aparelho de tracção mecânica das margens da ferida Dois pinos para margens Aparelho de tracção mecânica Pressão controlada por cirurgião Utilização intraoperatória ou não (20min a 3 dias) Utilização em diversas áreas anatómicas Autor advoga o não descolamento dos tecidos

Expansão tissular Novos dispositivos de expansão/extensão tissular Aparelho de tracção elástica para couro cabeludo Duas fiadas de ganchos unidos por elastómero Tracção constante progressivamente menor Processo de ‘Extensão’ demora 30 a 40 dias Pode-se variar força e forma do elastómero Não causa deformação durante o processo Resultados mais rápidos que excisões seriadas Exige presença de gálea

Expansão tissular Elastómero Ganchos Ganchos