Engenharia de Tecidos Propriedades da pele

1. Engenharia de TecidosPropriedades 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

2. Propriedades físicas da pele • Diferem dependendo da localização • Diferem com a idade

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. Propriedades físicas da pele • Propriedades viscoelásticas • Propriedades tensionais • Propriedades de extensibilidade • Variações direccionais

10. Propriedades viscoelásticas • “Creep” • “Stress relaxation”

11. 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)

12. 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

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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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)

20. 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

21. 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

22. Efeito da tensão na pele • “stretching” • Expansão • Roptura • Descoloração

23. 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”

24. 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

25. 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)

26. 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)

27. 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

28. 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

29. 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

31. 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

32. 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)

33. 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?)

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

35. 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

36. Com a idade a laxidão substitui a tensão da pele

37. Características da pele

38. Características da pele

43. Aumento de produção de pele • Crescimento • Gravidez • Desenvolvimento mamário • Obesidade • Utilização de expansores

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

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

47. 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

48. Expansão tissular • 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

49. 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

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