Engenharia de Tecidos Propriedades da pele Licenciatura em Engenharia Biomédica Biomecânica dos tecidos IST/FML Abril, 2008 Serviço de Cirurgia Plástica,

Engenharia de Engenharia de TecidosTecidos

Propriedades da Propriedades da pelepeleLicenciatura em Engenharia Licenciatura em Engenharia

BiomédicaBiomédica

Biomecânica dos tecidosBiomecânica dos tecidos

IST/FMLIST/FML

Abril, 2008Abril, 2008

Serviço de Cirurgia Plástica, Reconstrutiva e Maxilo-Facial

Hospital de Santa Maria – Lisboa

Manuel Caneira

Propriedades físicas da Propriedades físicas da pelepele

Diferem Diferem dependendo da dependendo da localizaçãolocalização

Diferem com a Diferem com a idadeidade


Fibras de colagénioFibras de colagénio Muito longas quando Muito longas quando

comparadas com a comparadas com a sua espessurasua espessura

Orientadas em Orientadas em diversas direcçõesdiversas direcções

Aparência varia com Aparência varia com a idadea idade

Numerosas curvaturas Numerosas curvaturas nos indivíduos jovensnos indivíduos jovens

Curvaturas diminuem Curvaturas diminuem com a idadecom a idade


Fibras de colagénioFibras de colagénio Alinham-se e alongam-se Alinham-se e alongam-se

com o estiramento da com o estiramento da pelepele

Aumento de carga sobre Aumento de carga sobre as fibras diminui as fibras diminui curvaturas promovendo curvaturas promovendo um alinhamento paralelo um alinhamento paralelo ao vector das forças ao vector das forças aplicadasaplicadas

A partir de determinada A partir de determinada altura existem estruturas altura existem estruturas alinhadas resistentes a alinhadas resistentes a estiramento adicionalestiramento adicional

Impede aproximação de Impede aproximação de bordos de ferida a partir bordos de ferida a partir de determinada alturade determinada altura


Fibras de colagénioFibras de colagénio Fibras de colagénio são mais finas perto Fibras de colagénio são mais finas perto

da epidermeda epiderme Provavelmente funcionando como factor de Provavelmente funcionando como factor de

amortecimento e protecção das células amortecimento e protecção das células epiteliaisepiteliais


Fibras elásticasFibras elásticas Muito mais finas que as fibras de Muito mais finas que as fibras de

colagéniocolagénio Ao contrário das fibras de colagénio têm Ao contrário das fibras de colagénio têm

uniões terminolateraisuniões terminolaterais A sua principal função é fazer retornar a A sua principal função é fazer retornar a

rede de fibras colagéneas à posição rede de fibras colagéneas à posição inicial de relaxamentoinicial de relaxamento

São responsáveis, em parte, pela tensão São responsáveis, em parte, pela tensão natural da pelenatural da pele


Meio intermédioMeio intermédio O sistema requer um meio de O sistema requer um meio de

“lubrificação”“lubrificação” MucopolissacáridosMucopolissacáridos Disperso em torno das fibras de colagénio e Disperso em torno das fibras de colagénio e

fibras elásticasfibras elásticas As fibras de colagénio não existem As fibras de colagénio não existem

“despidas” mas sempre revestidas de “despidas” mas sempre revestidas de mucopolissacáridos separando umas fibras mucopolissacáridos separando umas fibras das outrasdas outras


Outros sistemasOutros sistemas Coexistem com a rede Coexistem com a rede

de fibras de colagénio e de fibras de colagénio e elásticaselásticas

Rede vascularRede vascular Rede linfáticaRede linfática Rede nervosaRede nervosa Anexos cutâneosAnexos cutâneos

Não contribuem Não contribuem directamente para as directamente para as funções físicas da pele funções físicas da pele mas alteram a rede de mas alteram a rede de fibras à sua passagemfibras à sua passagem


Propriedades viscoelásticasPropriedades viscoelásticas Propriedades tensionaisPropriedades tensionais Propriedades de extensibilidadePropriedades de extensibilidade Variações direccionaisVariações direccionais

Propriedades Propriedades viscoelásticasviscoelásticas

““Creep”Creep” ““Stress relaxation”Stress relaxation”


““Creep”Creep” Ocorre quando a pele é estirada e a Ocorre quando a pele é estirada e a

força de estiramento se mantém força de estiramento se mantém constanteconstante A pele continua a distender-se (dependendo A pele continua a distender-se (dependendo

das forças aplicadas)das forças aplicadas)


““Stress relaxation”Stress relaxation” É o corolário do É o corolário do

“creep”“creep” Ocorre quando um Ocorre quando um

fragmento de pele é fragmento de pele é estirada até estirada até determinada distância determinada distância e essa distância é e essa distância é mantida constantemantida constante

A força necessária A força necessária para manter essa para manter essa distância de distância de estiramento reduz-se estiramento reduz-se gradualmentegradualmente


““Stress relaxation” e “creep”Stress relaxation” e “creep” O factor tempo é importanteO factor tempo é importante A não valorização do factor tempo leva A não valorização do factor tempo leva

a discordâncias de conceitosa discordâncias de conceitos


““creep”creep” Tem relevância clínicaTem relevância clínica

Importante no encerramento de feridasImportante no encerramento de feridas Manutenção de estiramento durante algum Manutenção de estiramento durante algum

tempo pode permitir um ganho adicional no tempo pode permitir um ganho adicional no encerramento de ferida que não se encerramento de ferida que não se conseguiria na impressão inicialconseguiria na impressão inicial

Atenção: risco de necroseAtenção: risco de necrose Estiramento repetido de tecido permite Estiramento repetido de tecido permite

ganho adicional de distância dentro de ganho adicional de distância dentro de certos limitescertos limites


““creep”creep” Tem relevância clínicaTem relevância clínica

Uma das explicações possíveis é o facto da Uma das explicações possíveis é o facto da substância intersticial poder ser substância intersticial poder ser progressivamente removida do espaço entre progressivamente removida do espaço entre a fibrasa fibras

Quanto maior o fluído na derme maior a Quanto maior o fluído na derme maior a possibilidade de “creep”possibilidade de “creep”

O processo é mais evidente com retalhos O processo é mais evidente com retalhos recentemente transpostosrecentemente transpostos


““stress relaxation”stress relaxation” Parece não ter relevância clínicaParece não ter relevância clínica No entanto pode justificar o facto de um No entanto pode justificar o facto de um

retalho que imediatamente após a retalho que imediatamente após a cirurgia apresenta estiramento cirurgia apresenta estiramento excessivo poder melhorar ao fim de excessivo poder melhorar ao fim de algum tempoalgum tempo

Propriedades tensionaisPropriedades tensionais

É importante na cicatrizaçãoÉ importante na cicatrização A qualidade da cicatriz depende em parte A qualidade da cicatriz depende em parte

das forças tensionais presentes e portanto das forças tensionais presentes e portanto da orientação da feridada orientação da ferida

Maiores forças tensionais traduzem-se Maiores forças tensionais traduzem-se por maior probabilidade de cicatrizes por maior probabilidade de cicatrizes hipertróficashipertróficas

Necessidade de escolher linhas de menor Necessidade de escolher linhas de menor força tensional na colocação das feridasforça tensional na colocação das feridas


Feridas suturadas ao longo das Feridas suturadas ao longo das pregas condicionam melhores pregas condicionam melhores cicatrizescicatrizes Necessário considerar orientação de Necessário considerar orientação de

musculatura subjacentemusculatura subjacente Necessidade de considerar articulaçõesNecessidade de considerar articulações Na base de técnicas como as plastias Na base de técnicas como as plastias

em Zem Z


As forças tensionais diminuem com a As forças tensionais diminuem com a idadeidade Cicatrizes quase indetectáveis são Cicatrizes quase indetectáveis são

frequentes em pele laxa devido à idadefrequentes em pele laxa devido à idade O mesmo é verdade para escroto e O mesmo é verdade para escroto e

pénispénis Zonas de maior risco são o ombro e Zonas de maior risco são o ombro e

região pré-esternal (cicatrizes região pré-esternal (cicatrizes hipertróficas quase inevitáveis)hipertróficas quase inevitáveis)


São presumivelmente resultado de São presumivelmente resultado de função da rede elástica (fibras elásticas)função da rede elástica (fibras elásticas) As fibras de colagénio não têm capacidade As fibras de colagénio não têm capacidade

de retracçãode retracção Em algumas áreas a gravidade assume Em algumas áreas a gravidade assume

relevânciarelevância P.e. peso de mamas contribuindo para P.e. peso de mamas contribuindo para

cicatrizes alargadas no ombrocicatrizes alargadas no ombro Existem outros factores, nomeadamente Existem outros factores, nomeadamente

individuais, impredictíveisindividuais, impredictíveis


Efeito da tensão na pele normalEfeito da tensão na pele normal A pele normal adjacente a uma A pele normal adjacente a uma

contractura por queimadura não estira contractura por queimadura não estira o necessário para corrigir o defeitoo necessário para corrigir o defeito

Excisões seriadas podem levar a Excisões seriadas podem levar a deformidades consideráveis pois a pele deformidades consideráveis pois a pele adjacente não compensa o defeito adjacente não compensa o defeito produzidoproduzido

Efeito da tensão na peleEfeito da tensão na pele

““stretching” stretching” ExpansãoExpansão RopturaRoptura DescoloraçãoDescoloração


““stretching”stretching” P.e. linfedema, adiposidadeP.e. linfedema, adiposidade A pele pode aumentar muitas vezes o A pele pode aumentar muitas vezes o

seu tamanho originalseu tamanho original A pele pode manter a sua espessura que A pele pode manter a sua espessura que

muitas vezes aumentamuitas vezes aumenta Depende de numerosos factores Depende de numerosos factores

nomeadamente biológicosnomeadamente biológicos É diferente do fenómeno puramente É diferente do fenómeno puramente

mecânico do “creep” mecânico do “creep”


Expansão da pele Expansão da pele Tornado popular com técnicas de Tornado popular com técnicas de

reconstrução mamária para obtenção reconstrução mamária para obtenção de pelede pele

Envolve a colocação de dispositivos Envolve a colocação de dispositivos subcutâneos (expansores)subcutâneos (expansores)

Resulta da combinação de “creep” e Resulta da combinação de “creep” e fenómenos biológicos fenómenos biológicos


Roptura e estriasRoptura e estrias Quando é aplicada uma força Quando é aplicada uma força

rapidamente progressivarapidamente progressiva Gravidez, Cushing, body-buildingGravidez, Cushing, body-building

Habitualmente prependiculares às Habitualmente prependiculares às linhas de Langer (direcção da linhas de Langer (direcção da distensibilidade mínima)distensibilidade mínima)


DescoloraçãoDescoloração Quando a rede fibrosa é deformada e os Quando a rede fibrosa é deformada e os

pequenos capilares obliteradospequenos capilares obliterados Se mantida conduz a necroseSe mantida conduz a necrose

Retalhos, úlceras de pressãoRetalhos, úlceras de pressão Pode minimizar-se por Pode minimizar-se por

reposicionamento de retalhos, incisões reposicionamento de retalhos, incisões de descarga ou efeito de “creep” (muito de descarga ou efeito de “creep” (muito discreto)discreto)

Propriedades de Propriedades de extensibilidadeextensibilidade

A pele é extensível de forma a permitir A pele é extensível de forma a permitir os movimentos do corpoos movimentos do corpo

Devido ao posicionamento articular a Devido ao posicionamento articular a pele habitualmente tem maior pele habitualmente tem maior extensibilidade numas direcções que extensibilidade numas direcções que noutrasnoutras

É maior na infânciaÉ maior na infância As propriedades elásticas da pele de As propriedades elásticas da pele de

retornar à posição inicial vai diminuíndo retornar à posição inicial vai diminuíndo com a idadecom a idade

Relevância clínica: p.e. lipoaspiraçãoRelevância clínica: p.e. lipoaspiração

Propriedades de Propriedades de extensibilidadeextensibilidade

A extensibilidade da A extensibilidade da pele, ao contrário da pele, ao contrário da tensão, pode ser tensão, pode ser realmente medida realmente medida in in vivovivo Pinçamento de pele ou Pinçamento de pele ou

instrumental próprioinstrumental próprio Sobre a tíbia a pele é Sobre a tíbia a pele é

praticamente praticamente inextensívelinextensível

Medidas Medidas in vivoin vivo podem podem diferir de diferir de in vitroin vitro

Aderências aos tecidos Aderências aos tecidos profundosprofundos

Variações direccionais das Variações direccionais das propriedades da pelepropriedades da pele

Karl Langer (1819-1884)Karl Langer (1819-1884) Anatomista de vienaAnatomista de viena Trabalho em cadáver fresco Trabalho em cadáver fresco

usando instrumento usando instrumento aguçadoaguçado

Linhas de LangerLinhas de Langer Perfurações cilindricas dão Perfurações cilindricas dão

origem a fendas na maioria origem a fendas na maioria dos locais do corpo dos locais do corpo organizando-se em linhasorganizando-se em linhas

Algumas perfurações Algumas perfurações deram origem a orifícios deram origem a orifícios irregulares (p.e irregulares (p.e triangulares) nas zonas de triangulares) nas zonas de interssecção de diferentes interssecção de diferentes linhaslinhas


Karl Langer (1819-1884)Karl Langer (1819-1884) Subjacentes aos achados Subjacentes aos achados

encontrados estavam as encontrados estavam as fibras da dermefibras da derme

Quando a pele era cortada Quando a pele era cortada prependicularmente às prependicularmente às linhas encontradas linhas encontradas verificava-se que as fibras verificava-se que as fibras subjacentes eram cortadas subjacentes eram cortadas de forma prependicular ou de forma prependicular ou oblíquaoblíqua

Incisões paralelas às linhas Incisões paralelas às linhas seccionavam menos fibras seccionavam menos fibras da dermeda derme


Karl Langer (1819-1884)Karl Langer (1819-1884) Tiras de pele retiradas de cadáver Tiras de pele retiradas de cadáver

contraíam-se para uma dimensão contraíam-se para uma dimensão inferior à verificada inferior à verificada in vivoin vivo

Infelizmente não dispunha de Infelizmente não dispunha de técnicas de coloração para técnicas de coloração para identificar fibras elásticasidentificar fibras elásticas

O padrão das fibras da derme não O padrão das fibras da derme não era geneticamente determinadoera geneticamente determinado

Nos recém nascidos as linhas Nos recém nascidos as linhas estabelecem círculos em torno do estabelecem círculos em torno do tronco e membros (provavelmente tronco e membros (provavelmente devido ao crescimento e forma devido ao crescimento e forma deste)deste)

Por volta dos 2,5 anos as linhas Por volta dos 2,5 anos as linhas tornam-se mais definidastornam-se mais definidas

O padrão pode mudar no adulto O padrão pode mudar no adulto sempre as forças assim o imponham sempre as forças assim o imponham (gravidez, tumores, etc)(gravidez, tumores, etc)


Karl Langer (1819-Karl Langer (1819-1884)1884) Nas zonas em as Nas zonas em as

forças de tensão forças de tensão são iguais em todas são iguais em todas as direcçõesas direcções

VortexVortex Pré-esternal Pré-esternal

(cicatrizes (cicatrizes hipertróficas?)hipertróficas?)


Karl Langer (1819-Karl Langer (1819-1884)1884) Linhas de clivagem Linhas de clivagem

e linhas de tensãoe linhas de tensão São idênticasSão idênticas

Experiência com Experiência com incisões circularesincisões circulares


Karl Langer (1819-1884)Karl Langer (1819-1884) Linhas de clivagem e extensão da peleLinhas de clivagem e extensão da pele

Extensibilidade da pele é maior Extensibilidade da pele é maior prependicularmente às linhas de clivagem prependicularmente às linhas de clivagem que ao longo destas que ao longo destas

Com a idade a Com a idade a laxidão substitui a laxidão substitui a

tensão da peletensão da pele

Características da peleCaracterísticas da pele

Características da peleCaracterísticas da pele

Aumento de produção de Aumento de produção de pelepele

CrescimentoCrescimento GravidezGravidez Desenvolvimento mamárioDesenvolvimento mamário ObesidadeObesidade Utilização de expansoresUtilização de expansores

Situações fisiológicasSituações fisiológicas GravidezGravidez CrescimentoCrescimento

Situações patológicasSituações patológicas TumoresTumores Obesidade mórbidaObesidade mórbida

Sociedades primitivasSociedades primitivas

Expansão tissularExpansão tissular

Não se encontra limitado à fase Não se encontra limitado à fase de crescimento de crescimento

Sujeito a estímulos não genéticosSujeito a estímulos não genéticos


Epiderme - Epiderme - estudo histológicoestudo histológico Aumento de espessura após cirurgia (1 Aumento de espessura após cirurgia (1

semana)semana) Independentemente do enchimento do expansorIndependentemente do enchimento do expansor

Afastamento dos apêndices cutâneos Afastamento dos apêndices cutâneos (sem necrose)(sem necrose)

Sem células inflamatóriasSem células inflamatórias M.E. revela M.E. revela

Diminuição dos espaços intercelularesDiminuição dos espaços intercelulares Ondulação da lâmina basalOndulação da lâmina basal


Epiderme - Epiderme - estudo autorradiográficoestudo autorradiográfico Aumento do número de mitosesAumento do número de mitoses

Repete-se com introdução de mais soro Repete-se com introdução de mais soro no expansorno expansor

Reduzem-se com retirada de soroReduzem-se com retirada de soro Inibição por contacto?Inibição por contacto?

Ganho real de tecidoGanho real de tecido


Nervos - Nervos - estudos morfológicos e estudos morfológicos e funcionaisfuncionais Sem perda significativa de funçãoSem perda significativa de função Alongamentos podem atingir 100%Alongamentos podem atingir 100% Edema do endonervo com afastamento Edema do endonervo com afastamento

dos axóniosdos axónios Desmielinização focalDesmielinização focal Conservação do citoesqueletoConservação do citoesqueleto


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


FisiopatologiaFisiopatologia Conceito de “Mechanical creep” é Conceito de “Mechanical creep” é

contestadocontestado Deslocação de fluídosDeslocação de fluídos Recrutamento de tecidos vizinhosRecrutamento de tecidos vizinhos


FisiopatologiaFisiopatologia Aumento da vascularização dos retalhos Aumento da vascularização dos retalhos

(microangiografia)(microangiografia) Aumento da sobrevivência de retalhos Aumento da sobrevivência de retalhos

maioresmaiores Efeito semelhante ao “Delay”Efeito semelhante ao “Delay”

Hipóxia condiciona angiogéneseHipóxia condiciona angiogénese Tensão exercida no endotélio estimula Tensão exercida no endotélio estimula

proliferaçãoproliferação


Dimensões do expansorDimensões do expansor Determinar área, comprimento Determinar área, comprimento

e largura do defeitoe largura do defeito No mínimo a base do expansor No mínimo a base do expansor

deve igualar o defeitodeve igualar o defeito Expansor que forme retalho 2 a 3 Expansor que forme retalho 2 a 3

vezes superior ao defeitovezes superior ao defeito


a

br

h

r2 rhA = axb A = A =

d/2

Dimensões do expansor

ExpansoterapiaExpansoterapia

Dimensões do expansorDimensões do expansorSobredimensionar ligeiramente o Sobredimensionar ligeiramente o expansor expansor

Permite encerramento sem tensãoPermite encerramento sem tensão Compensa retracção que sempre ocorreCompensa retracção que sempre ocorre Compensa erros geométricosCompensa erros geométricos (na prática podem-se encher mais)(na prática podem-se encher mais)

Fazer medição na fase final da Fazer medição na fase final da expansãoexpansão


Dimensões do expansorDimensões do expansor Factores de erro a considerar:Factores de erro a considerar:

Vértices arredondados dos expansores Vértices arredondados dos expansores Depressão dos tecidos abaixo do expansorDepressão dos tecidos abaixo do expansor Efeito de ponte nos ângulos rectosEfeito de ponte nos ângulos rectos


Dimensões do expansorDimensões do expansor

Plano mole

Plano ósseo

Deformação em ponte

Ângulos arredondados


Enchimento do expansorEnchimento do expansor Início de expansão 2 semanas após a Início de expansão 2 semanas após a

cirurgiacirurgia Intervalos de 2 semanas a 3-4 diasIntervalos de 2 semanas a 3-4 dias

Habitualmente semanal ou bissemanalHabitualmente semanal ou bissemanal Agulha 23G ou mais finaAgulha 23G ou mais fina ““Buterfly” possibilita mobilizaçãoButerfly” possibilita mobilização Possibilidade de injecção no domicílioPossibilidade de injecção no domicílio


Enchimento do expansorEnchimento do expansor Período de repouso após expansãoPeríodo de repouso após expansão

Antes da segunda intervençãoAntes da segunda intervenção 4 a 6 meses após última sessão de injecção 4 a 6 meses após última sessão de injecção

de sorode soro Relaciona-se com:Relaciona-se com:

Menor retracção do retalhoMenor retracção do retalhoMenor contractura capsularMenor contractura capsular


Enchimento do expansorEnchimento do expansor I. Enchimento intermitenteI. Enchimento intermitente

1. Convencional com intervalos de 4 a 8 dias1. Convencional com intervalos de 4 a 8 dias 2. Expansão rápida2. Expansão rápida

a) Intraoperatóriaa) Intraoperatória b) Intervalos de 24 horasb) Intervalos de 24 horas c) Intervalos de 48 horasc) Intervalos de 48 horas

3. Técnica de sobreenchimento3. Técnica de sobreenchimento 4. Expansão rápida (intervalos de 48h) + 4. Expansão rápida (intervalos de 48h) +

sobreenchimentosobreenchimento 5. Expansão rápida (intervalos de 24h) + 5. Expansão rápida (intervalos de 24h) +

Sobreenchimento cíclico (experimental)Sobreenchimento cíclico (experimental)


Enchimento do expansorEnchimento do expansor II. Enchimento contínuoII. Enchimento contínuo

1. Fluxo constante1. Fluxo constante 2. Pressão de enchimento constante 2. Pressão de enchimento constante (experimental)(experimental)

3. Controlada por doente (“Full 3. Controlada por doente (“Full load”)load”)


Enchimento do expansorEnchimento do expansor Expansão intraoperatóriaExpansão intraoperatória

Expansões cíclicas e curtas (minutos)Expansões cíclicas e curtas (minutos) Parece depender de recrutamento de Parece depender de recrutamento de

tecidos vizinhostecidos vizinhos Pode complementar expansão lentaPode complementar expansão lenta


Novos dispositivos de Novos dispositivos de expansão/extensão tissularexpansão/extensão tissular Aparelho de tracção mecânica das margens Aparelho de tracção mecânica das margens

da feridada ferida Dois pinos para margensDois pinos para margens Aparelho de tracção mecânicaAparelho de tracção mecânica Pressão controlada por cirurgiãoPressão controlada por cirurgião Utilização intraoperatória ou não (20min a 3 Utilização intraoperatória ou não (20min a 3

dias)dias) Utilização em diversas áreas anatómicasUtilização em diversas áreas anatómicas Autor advoga o não descolamento dos tecidosAutor advoga o não descolamento dos tecidos


Novos dispositivos de expansão/extensão Novos dispositivos de expansão/extensão tissulartissular Aparelho de tracção elástica para couro Aparelho de tracção elástica para couro

cabeludocabeludo Duas fiadas de ganchos unidos por elastómeroDuas fiadas de ganchos unidos por elastómero Tracção constante progressivamente menorTracção constante progressivamente menor Processo de ‘Extensão’ demora 30 a 40 diasProcesso de ‘Extensão’ demora 30 a 40 dias Pode-se variar força e forma do elastómeroPode-se variar força e forma do elastómero

Não causa deformação durante o processoNão causa deformação durante o processo Resultados mais rápidos que excisões seriadasResultados mais rápidos que excisões seriadas

Exige presença de gáleaExige presença de gálea


Elastómero

GanchosGanchos


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