Chapter 8.

Skin Grafts

CLINICAL ASPECTS

Skin Anatomy

Skin Grafts

Selection

Cutting : Split-thickness grafts

Cutting : Full-thickness grafts

Preparation of wound

Graft immobilization and postoperative care

Initial healing

Maturation

Donor site healing

Storage

Dermal overgrafting

BIOLOGIC BEHAVIOR

Phases of Skin Graft Survival

Serum imbibition

Graft revascularization

Indications for Allografts and Xenografts

Behavior of Preserved Skin Grafts

CLINICAL ASPECTS

Skin Anatomy

* skin은  2 layer(221)

1. epidermis

2. dermis

→ 두 층을 fine protoplasmic process와 elastic fiber로 연결

epidermis는 blood vessel이 없어 dermis가 영양공급

1. Epidermis

@ Epidermis 의 layer

corneum

lucidum

granulosum

spinosum

germinativum

^ all part of body에 존재하는 것: corneum, germinativum

^ malphigian layer의 renewal time: 19일

각 epidermal cell이 surface로 이동하는 시간: 10일

2. Dermis(222)

a. 2 layer

1) papillary dermis: human being의 특징(다른 포유류는 덜 발달)

: widely separated, delicate collagenous, elasstic & reticular fiber

2) reticular dermis

: dense, branching, coarse collagenous fiber

b. elastic tissue가 dermis 전체에 분포.  reticular layer에서 interlaced.

c. ground substance와 ISF

1) 구성: ECF(derived from blood plasma)

mps(hyaluronic acid, chondroitin sulfate, glycoprotein)

2) gel-like consistency

: 나이가 들면 ground subs. ↓ → fibrous intercellular tissue로 대치

d. connective tissue cell은 fiber 사이에 산재,

fibroblast가 mast cell과 함께 있기도.

기타 pigmented bearing cell(melanophage)도 존재

3. Dermoepidermal Junction

ridge & rete peg

$ Intradermal epithelial structure: source of additional epidermal layer( 223)

구성: - 이들로부터 skin regeneration 된다.

hair follicle

sebaceous gland

sweat gland

4. Hair Follicles

1) epidermal str. 의 dermis로의 downgrowth는 태생 3개월 초에 시작(Medawar)

→ 6개월에 lanugo hair로 덮힘

→ 출생시 eyebrow, eyelash, scalp만 제외하고 모두 탈모

2) arrector pili의 기능

a. hair follicle pull

b. sebaceous gland expression

5. Sebaceous Gland(holocrine gland)

1) hair follicle과 무관하게 존재 하는 곳 ( 대부분은 hair follicle 과 관련 )

: buccal mucosa, lip, lacrimal caruncle

2) largest size, greatest density

: forehead, nose, cheek

3) sebum

a. lubricant for hair

b. keep the skin supple

c. protect against friction

d. impervious to moist

4) 분비시에 nervous system과는 무관(sweat gland는 nerve와 관련)

6. Sweat gland

1) secretion type

a. eccrine gland  없는 곳: lip, 일부 external genitalia

b. apocrine gland: eyelid, axilla

2) eccrine gland: 2 type

a. palm & sole

i. 계통상 older,

ii. emotion과 mental stress에 반응

b. 그외 전신의 gland

i. 사람과 고등척추동물에 존재

ii. 체온 조절

3) apocrine gland

a. puberty에 활성화되어 계속 분비

b. activity는 emotion과 hormonal change에 변화

7. Hypodermis (fatty layer, panniculus adiposus)

1) panniculus carnosus: fatty layer 심부에 있는 연속성이 없는 근육층

사람에서는 퇴화하고, platysma만이 잔재

2) columnae adiposae : dermis 하층이 fat layer로 돌출한 것

3) reticulum cutis : collagen bundle이 hypodermis로 확장, fat lobule을 분리

8. Skin Thickness

1) thickest : trunk, palm, sole

2) thinnest : eyelid, postauricular area

3) dermis는 40-50대 까지 두꺼워짐, 그후 얇아짐.

cf) facial burn시 epithelization 가능이유

1) irregular junction between dermis & fat

2) deeply seated epithermal structure

Skin Grafts

1. STSG 의 selection(225)

1) 적응증

a. questionable circulation의 wound(poor vascularity)

b. large size, contaminated wound

2) 단점

a. contraction

b. child에서 성장장애

c. abnormal pigmentation

d. lack of durability

3) 두께	: 0.012-0.018 inch(0.3-0.45 mm)

2. FTSG(226)

: acute, uncontaminated wound of small size

장점	1) resistant to contraction

2) grow in children

3) texture, pigment appearance similar to normal skin

3. Choice of doner site

1) STSG in face: blush zone

a. supraclavicular

b. scalp

2) STSG in hand: upper inner arm

3) mucosal split thickness graft

a. low friction, self lubrication이 필요한 곳에 사용

b. Castroviezo dermatome - oral cavity

4) areolar complex reconstruction, FTSG

a. prepuce

b. scrotum

c. labia minora

5) FTSG in finger tip: flexion crease of wrist & elbow

4. Mesh Grafts(237)

1) useful in 2 situation

a. insufficient skin

b. convoluted surface

2) problem

a. defect를 epithelization으로 채워야 하므로 healing에 문제 있음

b. contraction↑: joint, dorsum of hand는 C/I

c. hamatoma 에의한 graft loss 를 방지하지 못함

3) dressing: semiocclusion

→ edge의 curling, dry, wound desication방지

5. Mucosal graft

donor site

a. inner aspect of cheek

b. nasal mucosal memb.

c. conjunctival fornix - conjuctiva 에서는 이부분에서 소량만 얻을수 있다.6. Preparation of wound

1) skin graft failure: 대부분 recipient site 결점이 원인

2) 제한된 blood supply 있는 곳은 graft가 곤란: bone, cartilage, tendon(240)

a. cortical bone: debride하여 granulation차도록

membranous bone: 비교적 vascular tissue

→ 바로 graft 가능

b. exposed cartilage: 제거

c. chronic granulation tissue: better vascular tissue가 보일때 까지 제거

3) choronic wound의 skin graft 가능 조건(240)

a. free of pus

b. healthy, pink to beefy red appearance

c. ideal wound pH > 7.4

d. granulation surface edge에서 epithelial  migration → graft 적기

4) hypertrophic "proud flesh"

a. trimming

b. flattened with hypertrophic saline pressure dressing

7. Graft Immoblization method and Postoperative care

1) tie-over(bolus) dressing: graft와 bed 사이의 contact가 목적

2) circumferential compression dressing

3) inlay method(stent)

4) outlay method: inlay와 유사하나, suture가 있음

* dressing은 7일간 유지후 open 동시에 발사(241)

* rate of graft adherence(by Pork)

1) greatest in the first 8 hr.

2) slower increase through 4th day

* skin graft시 open technique의 조건(242)

1) ideal wound bed without bleeding or fluid production

2) cooperative or sedated patient

8. Initial Healing

1) take

1) def: graft survival on its new blood supply

2) 3-4일 후 graft에 pressure를 줄 경우 blanching → refilling

2) Cause of graft failure(table 8-1)

: inadequate graft bed(poor vascularity): mc

3) Cellular hyperplasia

a. epidermal hyperplasia

i) within first 2 weeks

ii) surface scaling, crusting으로 manifest

iii) 첫주 epidermis의 두께는 7-8배

iv) graft의 edge가 invasive한 특징을 보임

b. dermal fibroblast

i) 3일동안 initial decrease

ii) 7-8일 까지 marked hyperplasia

iii) derived from local tissue & new blood vessel

9. Maturation

가. Graft contraction(243)

1) myofibroblast contract open wound

2) STSG는 FTSG보다 수축 ↑

a. pliable, mobile wound(axilla) 위에서 수축 ↑

b. fixed wound(skull periosteum)위에서 수축 ↓

3) 1o contraction: immediate elastic recoil

2o contraction: contraction of healing graft & wound

a. dermal component가 주작용

b. clinically more important

c. FTSG의 EM study: myofibroblast의 life cycle이 suppression

4) FTSG의 contraction inhibiting effect

: full thickness dermis(deep dermis)

→ myofibroblast population 억제

5) graft contraction 의 임상적 방지

a. FTSG

b. on fresh wound

c. splinting for 4-6 m.:  overcome acute effect of myofibroblast

나. Dermal collagen turnover(244)

1) dermis의 main framework은 collagen

a. FTSG: uniform collagen turnover

b. STSG: epidermis아래에서 greater collagen turnover 일어남

→ epidermis가 collagenase를 형성

2) original collagen의 85-88%가 graft후 140일 내에 소실

a. FTSG: 소실량보다 많은 collagen이 생성

b. STSG: never regained the total amount

3) elastin

- 7일: fragment

-21일: degradation

4-6주: begin to return

4) mps

- 3,4일: initial rise

그후-10일: decrease

다. Pigment change

hyperpigmentation의 방지책

1) well-matched FTSG

2) sun-blocking agent(첫 6개월)

3) serial dermabrasion, chemical peel

라. Epithelial Appendages

# epithelial appendage의 maturation

1. hair follicle: undergo hyperplasia

FTSG → 공여부와 같은 형태로 regrow 가능

: small plugs of hair transplantation 가능

2. Sweat gland

1) FTSG에서 더 완전한 기능으로 돌아옴

2) nerve regeneration에 따라

3) sweating은 donor 보다 recipient의 특징에 따라 일어남

3. Sebaceous gland

1) FTSG에서 더 잘 보존되므로 FTSG는 softer, more pliable

2) STSG

a. dermis에서 horizontal cutting되므로 small milia 발생가능

b. seb. gl. 기능 없어 donor, recipient 모두 scale, itchy, dry

마. Durability & Growth

* Sole of foot(245)

1) flap: fat layer → unstable walking surface

2) STSG가 바람직

바. Innervation of Skin Grafts

1) return 속도는 STSG가 빠르나, FTSG가 better sensation 얻음

2) sensory pattern은 recipient를 따름

3) do not obtaine completely normal sensation

4) pain → touch → heat → cold

5) indicator:	touch,

2 point discrimination

6) sensory recovery: 1-2개월에 시작 → 1-2년까지는 비정상 감각유지

7) incoming fiber는 slow velocity(unmyelinized fiber)

→ 시간이 지나 myelinization↑ → fast conduction

8) Reinnervation 은 existing emptying neurolemma sheaths 따라서 생성

^ graft 후 sensation이 잘 돌아오지 않는 곳: periosteum, muscle

^^ STSG cutting시 blood loss: 46 cc/ 4x8 inch

cf) donor site 특징 안갖는 것

sensation & sweating

사. Donor Site Healing

* previous harvested area STSG

1) recipient: less likely to develop hyperpigmentation

2) donor: epidermis는 계속 regeneration, dermis는 thinning

아. Storage

* Autograft 저장(247)

1) return to donor site: 5일 내 harvest(10일 까지 마취 없이 가능)

2) refrigerated(sterile saline + antibiotics): 3 주까지 viable

3) glycerol 넣어 refrigerate

: cell concentration 방지

freezing rate조절 → intracellular crystal에 의한 손상 감소

* allograft 저장: glycerol + liquid nitrogen → rapid freezing

자. Dermal overgrafting(247)

1. principle of method

1) mature scar는 그 위의 skin graft의 vascularizing이 가능할 정도의

capillary circulation을 가짐 → become rapidly adherent(Hynes)

2) dermal overgraft 내에 lymphatic circulation이 발생(Thompson 등)

3) normal dermis를 가진 STSG

→ elastic dermal pad(missing in scar) restore

4) dense scar often is relatively unyieling and inelastic, epithelium may	be easily stripped by trauma

→ thick STSG can reduce this problem

2. histologic studies

1) microscopic epidermoid cyst → 대부분 case에서 1년내 dissolution

2) 부속기 중에 sweat gl. 만이 잔존(hair follicle, seb. gl 소실)

3. indication

1) extensive unstable, contracted, depressed, pigmented or hypertrophic

scars that are matured

2) foot의 weight bearing capacity↑

3) venous stasis ulcer

4) extensive pigmented nevi: giant hairly nevus C/I(악성화 경향)

5) chronic radiodermatitis

: superficial chronic radiodermatitis(심한 경우는 flap)

BIOLOGIC BEHAVIOR

□ transplated cells 의 생존과 recipient site에서의 lineage of living cells의

propagation에 관여하는 factor

1) accessibility of nutritive material

2) metabolic waste product의 처리

3) donor와 recipient 조직 사이의 해부학적 차이

4) donor와 recipient사이의 taxonomic & immuno-genetic relationship

□ skin graft의 vascularization mode

1) inosculation: direct connection

2) host vessel ingrowth into endothelial channel of graft

3) random penetration of host vessel into graft dermis

(new endothelial channel formation)

→ 세가지 중 하나, 혹은 이들의 combination으로 발생

Phase of Skin Graft Survival

가. serum imbibition의 기능: no main role of nutrition(Clemmesen)

1) graft desication방지

2) graft vessel의 open 상태 유지

→ 2일간 nutrition과 oxygenation 담당(Henry)

나. plasmatic circulation phase의 existence, condition, duration에 관여하는 factor

1) graft thickness

2) recipient bed에 graft를 apply 하기전, open되어있는 시간과 healing에

걸리는 시간

3) skin graft excision과 recipient로 apply하는데 걸리는 time lag

다. Biochemical studies(251)

1. Marckmann의 연구: graft dermis의 반응

→ 1st 5 critical day동안 graft의 반응

1) edema

2) sulfo-mps의 metabolic activity 변화

3) hexosamine, hydroxyproline, uronic acid, histamine level의 변화

2. Psillakis의 연구: 첫 5일간 water, electolyte의 변화

1) water: 첫날 ↑↑ →  5일 까지

2) Na+: 첫날↑↑↑ →  서서히↓

3) K+: 첫 2일 ↓↓↓ →  3일 동안 ↑↑↑

라. vital microscopic and microangiographic study

→ 즉시 edema가 발생: POD 3일에 max

edema의 원인

1) graft dermis에서 ground substance depolymerization

2) graft extracellular compartment로의 tissue fluid 흡수

3) capillary pressure ↑

4) inflammed host bed의 permieability 증가

→ blood & lymphatic circulation이 재개되면서 edema는 서서히 사라짐

마. Studies of Experimental Orthotopic grafts

1) graft weight 증가시기: 24 - 48시간 사이(graft에 visible blood cir. 보이는시기)

증가 이유

a. filling of graft vascualr system

b. inadequate venous & lymphatic drain

2) graft후 첫 2일 동안 plasma leakage

: 주로 graft site venule로 부터

3) graft가 host에 고정될 때 fibrin 에의해 고정이된다. 그러므로 들어가는 것은 serum

: graft를 penetration하는 fluid는 serum

→ plasmatic circulation이 아니라 serum imbibition phase

바. Color change

1) donor excision 시 → chalk white and blanched

2) few hr. after graft → pinkish hue

3) during next few day → bright pink

사. blood vessel observation(Hynes)

1) freshly cut → collapsed and empty

: donor separation시 spasm때문에 hemic element의 배출

2) 24 hr. after grafting

: vessel dilated again

→ 48 hr까지 더욱 dilated → 더 많은 RBC 함유하게 됨

아. graft revascularization

1. Bert: abouchment(mouth to mouth apposition)

2. Thiersch: inosculation

3. Garre: actual revascularization은 host capillary bud가 graft로 invasion하는 것

(3-4일 에 시작)

4. Braun: dual process(invasion & inosculation)

자. Autograft의 revascularization(253)

- 1일: 비교적 적은 vessel 보임

1일: distention & rapid filled with static blood

2일: 계속 distention,  no blood circulation

3-4일: slow blood flow → 5-6일 까지

6-7일: normal caliber vessel, circulation발생

차 herald sign of allograft rejection

1) vascular system distention↑

2) sluggish circulation with clumped element

: allograft시 7-10일 사이에 blood flow가 멈추고 vascular disruption발생

카. human skin graft의 vascularization 정도를 결정하는 요소(256)

1) primarily depend on: vascularity of donor site

2) secondarily depend on: thickness of graft

타. suprapannicular bed에 놓인 STSG가 FTSG보다 revascularization이 빠르다(258)

이유

1) STSG가 얇아 invading vessel 이 travel 할 거리가 짧다

2) suprapannicular host site는 blood supply↑↑

^ The complete revascularization with active circulation of the STSG

occur at the same rate as in the FTSG on a suprapannicular bed

파. grafting 1st 12 hr.s 내의 피부색은 pinkish

이유

1) RBC trapping in capillary

2) edema →  transucent

→ gradually to a  cherry-red hue in vascularized grafts with the development

of a blood circulation

하. xenograft는 vascularization이 안됨(Woodruff)

: immunologic rejection이 아니라 ischemic event가 원인

cf) 최근 rodent 와 몇 species사이의 xenograft사이에서 allograft와 유

사한 소견 보이는 실험 보고가 있다.

Indications for Allografts and Xenografts

가. Allogrfts indication ; Biologic dressing 의 역할

1) to clean granulating areas prior to autografting

2) water, protein loss protection from open wound

3) surface bacterial count와 pain감소 위해

4) vital organ cover

5) affected portion의 early motion 필요시

나. Burn pt에서 allograft의 생존이 연장되는 이유

1) delayed type allergic response↓

2) immunologic paralysis

3) antigen competition

4) MHC Ag 의 shearing chance

다. Xenograft의 indication(263)

1) large burn wound

2) temporary coverage of exposed vessel. tendon

3) leg ulcer

4) flap donor site

5) skin graft donor site

라. Xenograft 의 complication

1) inflammation

2) delayed repair

3) antibiotics induced Cx

: NM → nephrotoxicity, ototoxicity

Behavior of Preserved Skin Grafts

가. Preserved xenograft의 장점

1) Pain 감소

2) Bacterial counts 감소

3) enhancing early appearance of healthy and highly vascular

granulation tissue in the recipient bed

나. clinically, the freeze drying process consists of(264)

1) procurement of skin from patients, volunteers or cadavers

2) rapid freezing of the tissue to low temperature

3) dehydration of skin from the frozen state

4) long-term storage of the freeze dried grafts at room temperature

5) rehydration at the time of clinical application

다. 3 methods of skin storage

1) nutrient media refrigeration

2) preservation of skin in frozen state

3) freeze drying of skin at room temperature

STORAGE AT TEMP. ABOVE FREEZING

가. graft storage의 optimal condition

1) medium: 10-30% serum,. balanced salt solution

2) presence of air

3) 5 oC의 온도

→ 1주 - 2개월까지 저장 가능, 14일후 resp. activity가 만으로 줄어든다.

STORAGE BY FREEZING AND FREEZING DRYING

가. cryoprotective agent

1) glycerol

2) ethylene glycol

3) DMSO ( dimethyl sulfoxide )

나. Lawrence의 실험(STSG의 metabolic activity)(266)

: 15% glycerol + stored in liquid nitrogen

→ 28일: 60-70% of its original activity

다. freezing injury를 막기위해

1) freshly excised donor skin

2) suitable protective media

3) slowly frozen

4) rapidly thawed