By browsing our site you agree to our use of cookies. You will only see this message once.

Find out more

Paul P.M. Van Zuijlen - Perspectives On Burn Scar Evaluation And Artificial Skin

Terug
 
Samenvatting

De laatste decennia is er een aanzienlijke progressie geboekt ten aanzien van de behandeling van brandwonden. Met name de vooruitgang in de shockbehandeling en infectiebestrijding resulteerden in een reductie van de mortaliteit en morbiditeit na een verbranding van de huid. Steeds meer patiënten konden overleven met uitgebreide brandwonden. Ontwikkelingen op het gebied van de wondgenezing hebben ertoe geleid dat er steeds grotere wondoppervlakten behandeld konden worden. Tot op heden zijn er echter geen adequate methoden beschikbaar om littekenvorming te voorkomen zoals die optreedt na de genezing van een diepe tweedegraads of derdegraads brandwond. Littekens zijn niet alleen ontsierend maar kunnen vaak ook leiden tot functionele klachten van de huid en de onderliggende gewrichten.

Momenteel wordt er veel onderzoek gedaan naar het voorkómen van littekenvorming alsook het verbeteren van het resultaat van littekenreconstructies. Desalniettemin zijn er nog vele processen onopgehelderd die bij littekenvorming een rol spelen. Het onderzoek naar littekenvorming wordt bemoeilijkt doordat er tot op heden weinig goede technieken beschikbaar zijn om parameters van littekenvorming nauwkeurig vast te stellen.

Met behulp van het onderzoek dat in dit proefschrift wordt gepubliceerd wordt getracht om meer inzicht te krijgen in de processen die leiden tot littekenvorming is en met welke methoden deze processen het beste geëvalueerd kunnen worden. Daarnaast wordt in dit proefschrift een potentiële nieuwe therapie geëvalueerd voor de behandeling van brandwonden en reconstructieve wonden: een kunstmatig vervaardigde dermis. Van dit zogenaamde dermale substituut wordt niet alleen verwacht dat het de littekenvorming vermindert na een huidtransplantatie maar daarnaast wordt verondersteld dat er dankzij het dermale substituut minder huidtransplantaties van de patiënt zelf noodzakelijk zijn voor de wondbehandeling.

In de eerste drie hoofdstukken van dit proefschrift worden verschillenden technieken beschreven en bestudeerd die van belang zijn voor de klinische en microscopische evaluatie van littekens. In hoofdstuk 4 tot en met 6 worden microscopische en macroscopische aspecten van littekenvorming geanalyseerd mede aan de hand van technieken die in de eerste drie hoofdstukken besproken zijn. Hoofdstuk 7 tot en met 10 zijn gewijd aan de beschrijving, ontwikkeling en de klinische evaluatie van huidvervangende materialen. In het bijzonder wordt hierbij aandacht besteed aan een klinische trial waarbij de toepassing van een dermaal substituut geëvalueerd wordt.

Littekenevaluatie (hoofdstuk 1-3)


Diverse methoden zijn ontwikkeld voor de analyse van huidaandoeningen. Desondanks bestaat er nog geen 'gouden standaard' voor de evaluatie van littekens. In Hoofdstuk 1 wordt daarom een overzicht gegeven van belangrijke macro- en microscopische kenmerken van littekenvorming en worden  methoden om deze parameters te analyseren kritisch geëvalueerd. Belangrijke kenmerken van de littekens zijn de verminderde plooibaarheid, een afwijkende kleur, contractie en hypertrofie. Op microscopisch niveau zijn er ook wezenlijke verschillen tussen normale huid en littekenweefsel te vinden. Littekenweefsel vertoont in het algemeen een afwijkende bouw en dikte van de epidermis, een andere collageenstructuur van de dermis en een verhoogde aanwezigheid van ontstekingscellen.

Methoden voor het evalueren van littekens worden beoordeeld op hun betrouwbaarheid en nauwkeurigheid. Met betrouwbaarheid wordt bedoeld de mate van overeenstemming tussen de meetresultaten van verschillende methoden. De nauwkeurigheid, ook wel validiteit genoemd, geeft aan in welke mate het apparaat daadwerkelijk meet wat het beoogt te meten.

In Hoofdstuk 2 wordt een analyse beschreven van de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van twee praktische methoden voor planimetrie van wonden en littekens: planimetrie met plooibare plastic sheets en planimetrie met behulp van een daarvoor speciaal ontwikkelde fotocamera. Planimetrie betekent letterlijk oppervlaktemeting. Voor deze studie werden door de onderzoekers ‘wonden’ getekend op de rug, het bovenbeen en de onderarm. De afmetingen die bepaald werden met behulp van plastic sheets van deze getekende ‘wonden’ werden vergeleken met de afmetingen van de fotografische afbeeldingen die gemaakt werden met de fotocamera. Er werd verondersteld dat planimetrie door middel van plastic sheets betrouwbaarder en nauwkeuriger zou zijn dan planimetrie met behulp van de fototechniek omdat de natuurlijke kromming van lichaamsoppervlakten wel door plastic sheets maar niet door foto’s vastgelegd kan worden. Planimetrie met de fotocamera was echter betrouwbaarder dan planimetrie met behulp van plastic sheets. Ook de nauwkeurigheid van deze methode bleek beter te zijn dan de meer conventionele planimetrie met behulp van plastic sheets. Een uitzondering hierop waren de metingen van extreem gebogen lichaamsoppervlakten zoals de onderarm. In dergelijke situaties was er sprake van een hoge mate van vertekening op de foto's door de kromming van het oppervlak waardoor de nauwkeurigheid van de meting afnam.

Hoofdstuk 3 handelt over de evaluatie van de collageenstructuur. Collageen is het meest voorkomende eiwit van de dermis en is essentieel voor de sterkte en souplesse van de huid. De structuur van de collageenbundels is daarom een belangrijke histologische parameter. Voor de beoordeling van de collageenstructuur wordt overwegend gebruik gemaakt van de microscopische beoordeling door één of twee beoordelaars. Deze beoordelaars maken dan gebruik van een conventionele licht microscoop in combinatie met gepolariseerd licht. In dit hoofdstuk wordt aangetoond dat de betrouwbaarheid van de conventionele methode pas acceptabel is wanneer drie beoordelaars de metingen verrichten. Met behulp van de confocaal microscoop kunnen duidelijkere afbeeldingen verkregen worden van het collageen waardoor twee beoordelaars al tot een betrouwbare waarneming kunnen komen. Ook wordt een  mathematische techniek geïntroduceerd, de Fourier analyse, die automatisch de collageenstructuur kan meten. Deze techniek blijkt betrouwbaarder te zijn en een hogere nauwkeurigheid te hebben dan het oordeel van de onderzoekers na microscopisch onderzoek.

Littekenvorming (hoofdstuk 4-6)


Vele wondgenezingsprocessen die van belang zijn voor littekenvorming zijn nog onopgehelderd. Dit maakt het zelfs voor de meest ervaren clinici lastig om nauwkeurig in te schatten in welke mate littekenhypertrofie, contractie en andere verschijnselen die passen bij littekenvorming zullen optreden. Deze sectie van het proefschrift bevat een drietal hoofdstukken waarbij verschillende facetten van de littekenvorming geanalyseerd worden.

Hoofdstuk 4 is gewijd aan een retrospectieve studie naar het functionele resultaat van geopereerde verbrande handen. De functie van de hand werd op een lange termijn (één tot zeven jaar) na de transplantatie vastgelegd met behulp van zeven 'objectieve test criteria' zoals die beschreven zijn door Jebsen. Deze gegevens werden benut om factoren te identificeren die een voorspellende waarde hebben voor het resultaat van de operatieve behandeling van de verbrande hand, waaronder het tijdstip van opereren. Twintig procent van de in het totaal 143 geopereerde handen bleek één of meerdere 'objectieve test criteria' niet goed uit te kunnen voeren. De beperking van de handfunctie was gerelateerd aan een hoge leeftijd, de noodzaak tot het amputeren van vingers, slecht aanslaan van het huidtransplantaat, de uitgebreidheid van de derdegraads verbranding aan de hand en het totale verbrand lichaamsoppervlak. De meest opvallende bevinding was dat het tijdstip van opereren niet van invloed was op de uiteindelijke handfunctie, terwijl algemeen wordt aangenomen dat diep tweedegraads en derdegraads brandwonden in een vroeg stadium, dat wil zeggen binnen één tot twee weken, geopereerd dienen te worden om een goed functioneel resultaat te verkrijgen. Op grond van deze studie kan worden gesteld dat de operatie uitgesteld kan worden indien er sprake is van onzekerheid omtrent de noodzaak tot opereren, of indien er complicerende factoren bestaan die uitstel van operatieve behandeling noodzakelijk maken, zonder dat dit nadelige functionele gevolgen heeft voor de handfunctie.

In hoofdstuk 5 handelt over het proces van littekencontractie. Littekencontractie komt zeer frequent voor na de behandeling van diep tweedegraads en derdegraads brandwonden ondanks de toepassing van de standaardtherapie: het gespleten autoloog huidtransplantaat. Bewegingsbeperking van een onderliggend gewricht kan optreden door ernstige contractie van de huid waardoor de patiënt ernstig geïnvalideerd kan raken. In een dergelijk geval spreekt men van een contractuur. Er blijkt nauwelijks literatuur beschikbaar te zijn met betrekking tot een nauwkeurige beschrijving van het beloop van contractie na een huidtransplantatie. In dit hoofdstuk vindt een follow-up plaats van wonden die gecreëerd werden om een contractuur van een brandwondenlitteken op te heffen. Al deze wonden werden behandeld met een gespleten autoloog huidtransplantaat. De resultaten van deze studie toonden aan dat littekens de eerste drie maanden contraheren. Na deze fase volgde een fase van relaxatie. Verder kon met behulp van regressie-analyse geen relatie aangetoond worden tussen de mate van contractie in combinatie met de leeftijd van de patiënt, de littekenlocatie alsook de aanwezigheid van myofibroblasten in het litteken.

Hoofdstuk 6 is gewijd aan een analyse van de collageenstructuur van gezonde huid ten opzichte van littekenweefsel. Er wordt nog immer verondersteld dat de collageenbundels van littekenweefsel overwegend lopen in de richting van de meeste mechanische krachten. De collageenstructuur van littekens bij gewrichten, waarvan verondersteld werd dat zij aan veel mechanische krachten blootstaan, werd daarom vergeleken met de collageenstructuur van gebieden waarvan verondersteld was dat zij minder aan mechanische krachten onderhevig waren, zoals bijvoorbeeld van een gebied dat gelegen is tussen twee gewrichten. Daarnaast werden op vergelijkbare plekken van gezonde huid ook biopten genomen die beschikbaar waren voor als controlegroep. De Fourier analyse, die reeds uitvoerig in Hoofdstuk 3 beschreven is, werd toegepast op biopten van littekens en gezonde huid. Het collageen van littekenweefsel was minder ‘random’ georiënteerd dan collageenvezels van normale huid. In tegenstelling tot onze hypothese bleek er geen verschil in oriëntatie tussen collageen van littekenweefsel met betrekking tot gewrichten en controlegebieden. Het collageen van littekenweefsel vertoonde bovendien weinig variatie in structuur voor de oppervlakkige en diepere lagen van de dermis.

Ook ten aanzien van normale huid konden een aantal belangrijke conclusies getrokken worden. Collageen van normale huid was meer 'at random' georiënteerd in de diepere lagen van de dermis dan in de meer oppervlakkige lagen. Daarnaast bleek het collageen van normale huid meer 'at random' georiënteerd te zijn in het vlak parallel aan de epidermis dan in het vlak loodrecht op de epidermis.

De ontwikkeling en de klinische toepassing van kunsthuid (hoofdstuk 7-10)


De laatste jaren is er een toenemende belangstelling vanuit klinisch en wetenschappelijk oogpunt voor de toepassing van kunstmatige vervaardigde huidsubstituten. Met een huidsubstituut zou het functionele en cosmetische resultaat van de huidtransplantatie mogelijk verbeterd kunnen worden. Daarnaast zou de toepassing ervan ook een oplossing kunnen betekenen voor situaties waarbij donorplaatsen voor huidtransplantaties schaars zijn, bijvoorbeeld bij patiënten met uitgebreide verbrandingen.

In hoofdstuk 7 wordt een uitgebreid overzicht gegeven van de diverse typen van huidvervangende materialen, hieronder worden verstaan:  'complete' huidvervanging met zowel epidermis als dermis dan wel substitutie van alleen de epidermale of de dermale component. Blijkens de literatuur bestaat er nog geen consensus over klinische effectiviteit van de verschillende toepassingsvormen van kunsthuid. Wij denken dat er twee belangrijke redenen bestaan voor het uitblijven van deze consensus. Allereerst is er een gebrek aan klinische trials met grote patiëntenpopulaties. Daarnaast wordt er te weinig gebruikt gemaakt van adequate evaluatiemethoden waardoor de conclusies van studies niet afdoende onderbouwd kunnen worden.

In het Rode Kruis Ziekenhuis te Beverwijk werd een klinische studie gestart naar de toepasbaarheid van een dermale substituut bij brandwonden en reconstructieve wonden. Het betrof een acellulair substituut gebaseerd op type I rundercollageen in combinatie met elastine-hydrolysaat. Het dermale substituut was geselecteerd naar aanleiding van uitgebreide dierproefstudies en een klinische studie met betrekking tot ongecompliceerde kleine acute wonden die verricht zijn door de vakgroep Dermatologie van het Academisch Medisch Centrum te Amsterdam. De resultaten van onze studie naar de toepassing het dermale substituut voor brandwonden en reconstructieve wonden zijn respectievelijk beschreven in hoofdstuk 8 en 9. Voor deze klinische studie werd het substituut aangebracht in combinatie met een autoloog gespleten huidtransplantaat. Deze experimentele therapie werd vergeleken de standaardbehandeling voor dergelijke wonden: het autoloog gespleten huidtransplantaat alleen.

In de categorie acute brandwonden werd een significante reductie van overleving gevonden voor het autoloog gespleten transplantaat bij wonden die behandeld zijn met het dermale substituut ten opzichte van wonden van de controle behandeling. Deze vermindering van de overleving van het transplantaat met ongeveer negen procent leidde niet tot een toename van de noodzaak tot een nieuwe transplantatie. Een statistisch significante toename van de huidelasticiteit werd gemeten met behulp van de Cutometer drie maanden postoperatief in de groep van reconstructieve behandelingen wanneer de experimenteel behandelde gebieden vergeleken werden met de controle gebieden. De klinische effectiviteit bleek relatief gezien op de langere termijn af te nemen omdat zowel de experimenteel behandelde wonden alsook de conventioneel behandelde wonden soepeler werden. Tijdens elasticiteitsmetingen na twaalf maanden werden weliswaar nog positieve verschillen aangetroffen in de reconstructieve groep maar deze verschillen bleken niet meer statisch significant te zijn.

Met betrekking tot de littekencontractie, de Vancouver Scar Scale (een algemeen geaccepteerde subjectieve litteken scorelijst voor roodheid, dikte, pigmentatie en soepelheid) en het patiëntoordeel werden na twaalf maanden vergelijkbare uitkomsten verkregen voor de experimentele en controle behandeling voor zowel de groep met acute brandwonden alsook reconstructieve wonden.

Hoofdstuk 9 heeft betrekking op de histologische evaluatie van de klinische studie die beschreven is in hoofdstuk 8. Hierbij werd gebruik gemaakt van biopten die één jaar na de operatie afgenomen waren. Er werd geen statistisch significant effect gevonden tussen de behandelingen met het dermale substituut voor acute brandwonden en reconstructieve wonden voor parameters als de epidermale dikte, de mate van rete ridge vorming, de uitrijping van de basaal membraan, het aantal (myo-)fibroblasten en de uitrijping van de extracellulaire matrix. Fourier analyse werd toegepast voor de analyse van de collageen structuur. Ondanks dat het dermale substituut een positief effect leek te hebben op de collageen structuur van de diepe dermis was echter in beide categorieën geen statistisch significant verschil te vinden tussen de gesubstitueerde wonden en de conventioneel behandelde wonden.

Op basis van het onderzoek dat beschreven is in Hoofdstuk 8 en 9 kon daarom geconcludeerd worden dat er geen wezenlijke verschillen werden gevonden tussen de experimentele en controle behandeling die de klinische toepassing van het dermale substituut in de huidige vorm rechtvaardigen.

Desalniettemin leverde het onderzoek enkele positieve bevindingen op die verder onderzoek naar de toepassing van het dermale substituut wenselijk maken. Zo is tijdens het onderzoek aangetoond dat het substituut de capaciteit heeft om littekenvorming gunstig te beïnvloeden daar bijvoorbeeld de elasticiteitsparameters van de groep met reconstructieve wonden significant waren verbeterd drie maanden na de operatie. Voor de nabije toekomst zal het onderzoek zich dus dienen te concentreren op technieken waarmee effectiviteit van het substituut verbeterd kan worden en waarmee de wondcondities verbeteren.

Een andere relevante bevinding van het klinische onderzoek was dat er relatief goede resultaten verkregen werden van het dermale substituut bij brandwonden in combinatie met wijd gespreide huidtransplantaties (expansie ratio 1:3 en groter). In deze kleine groep (n=13) waren de verschillen tussen de experimentele behandeling en de controle behandelingen nagenoeg statistisch significant ten gunste van het dermale substituut. De wond die behandeld was met het dermale substituut was daarnaast klinisch vlakker en soepeler. Dit fenomeen zou verklaard kunnen worden doordat het dermale substituut de tussenruimten in het uitgerekte transplantaat met kunstmatig dermale weefsel overbrugt. In hoofdstuk 10 wordt beschreven welke typen weefsels kunnen functioneren als bron voor fibroblasten. Door het combineren van fibroblasten met het dermale substituut wordt een 'levend' huidvervangend materiaal verkregen. Eerder uitgevoerde dierproeven toonden aan de combinatie van het dermale substituut met fibroblasten de kwaliteit van de wondgenezing gunstig beïnvloed. Bij voorkeur dienen de gekweekte fibroblasten van de patiënt zelf afkomstig te zijn aangezien allogene fibroblasten een immunologische afstotingsreactie op kunnen wekken. Naast fibroblasten die geïsoleerd waren uit het dermale weefsel, werd subcutaan vet en eschar van brandwonden onderzocht als mogelijke isolatiebron voor fibroblastenkweken. Zowel het subcutane vet alsook eschar bleken optionele bronnen voor het kweken van autologe fibroblasten. Zoals vooraf verondersteld was bleken de dermale fibroblasten de beste bron voor de gekweekte autologe fibroblast gelet op isolatie, groei en contractie aspecten.


Summary


Conventional split skin graft treatment for full thickness wounds, such as burns and reconstructive wounds lead to functional, cosmetic and psychological disorders due to scar formation. Although the severity of consequences like contracture and hypertrophy is well recognised, much of the underlying mechanisms remain elusive. A paucity of suitable scar evaluation tools counteracts adequate evaluation of normal wound healing and experimental treatments.

This dissertation concerns the evaluation of different techniques for their suitability in burn scar assessment (chapter 1-3), which is followed by an objective evaluation of different aspects of scar formation after current split skin graft treatment (chapter 4-6) and after an experimental treatment involving a dermal substitute (chapter 7-9). Chapter 10 considers the suitability of different sources of autologous fibroblasts for tissue engineered skin substitution.

Perspectives on scar evaluation (chapter 1-3)


Although many devices and reliable assessment tools are available for scar analysis, there is no general agreement as to the most appropriate tools for scar evaluation, because few methods have been studied sufficiently with respect to their suitability.

Chapter 1 reviews the aspects of scar formation that are essential for scar evaluation and critically discusses currently available measurement tools as well as potential devices that may be available in the future that make up the scar assessment.

Chapter 2 employs a suitability study on two practical techniques for planimetry by means photography or by tracings. Planimetry means surface area measurement, and is useful for the recording and documentation of different types of pathologic conditions of the skin, like the quantification of scar contraction over time. Although some studies already have evaluated the inter-observer reliability, the accuracy of planimetric methods for clinical application has never been evaluated sufficiently. Our study shows that the inter-observer reliability of planimetry by photography is equal or superior to planimetry by tracing and has a better accuracy than tracings except for extremely curved body parts such as the forearm, which is probably due to distortion.

The analysis of collagen structure in is a crucial histologic parameter of scar evaluation, because collagen is the most prevalent protein of the dermis. It provides a structural template for strength and pliability of the skin. Nevertheless, still no uniform evaluation method is available for measurement of collagen orientation.

In Chapter 3, we compare conventional polarised light microscopic ratings by observers with an image analysis based technique, Fourier analysis, for their suitability. Therefore the reproducibility (reliability) and the accuracy (validity) was evaluated by both methods with respect to collagen orientation assessment. The Fourier analysis was performed on images of scar tissue and normal skin acquired by confocal laser-scanning microscopy. Four trained observers rated both the polarised light images of sections stained with hematoxylin-eosin and the confocal microscopy images. The inter-observer reliability of the conventional light microscopy was acceptable when at least 3 observers rated polarised light images whereas already two observers were sufficient for rating confocal microscopy images. The reproducibility of the Fourier analysis is perfect when the same image is used because it employs a mathematical calculation of exactly the same data (image). The accuracy of both methods was established by means rating computer-generated images with a fixed orientation. Fourier analysis was more accurate than 4 observers for the evaluation of the 'true' collagen orientation for almost all types of computer generated images. We advocate the use of Fourier analysis for collagen orientation evaluation, as it is convenient, objective and more accurate than observer ratings. However, if observers perform an evaluation by conventional light microscopy, at least 3 observers are required to attain an acceptable inter-observer reliability.


Perspectives on scar formation (chapter 4-6)


It is generally assumed that burn wounds should be grafted with a split skin graft within one to two weeks post-burn to obtain the best functional result in the long-term.

In chapter 4, the long-term functional result of 143 burned hands and factors that were considered prognostic variables for the functional outcome, such as timing of surgery, are discussed. We concentrated on the hand because the burned hand has a crucial effect on the performance of patients during daily activities. Twenty percent of the hands did not regain a normal function for daily activities on the long term when tested with the objective test criteria following Jebsen. Impaired function was related to advanced age, the necessity for amputations, poor graft take, and the severity of the third degree hand burn as well as the percentage for third degree burned total body surface area. The time to skin transplantation did not effect the functional outcome of hand burns, therefore we advocate the following approach to hand burns: if a full thickness burn of the hand exist, a primary excision and transplantation is advocated. Rehabilitation is commenced as early as possible and the length of hospital stay is reduced resulting in improvements in cost-effectiveness for those patients with a small TBSA. If the assessment of the burn depth is difficult to ascertain, the operation can be postponed to prevent excision of vital tissue, allowing those areas with partial thickness burns to heal spontaneously within a time limit of 2 to 3 weeks.

   In the next chapter, chapter 5, a closer look is taken at the phenomenon of scar contraction after split skin grafting. Contraction of the wounded area is a beneficial process which allows fast wound closure. Unfortunately, the contraction process continues beyond the point that complete epithelialization is reached, which then leads to the development of unwanted sequels such as joint contractures and other morbidities. Although contraction of a scar is easy to perceive, it is difficult to quantify the extent of contraction in clinical situations. The study that is discussed in chapter 5 describes the course of scar contraction over time in a 'human scar model' and potential prognostic factors for the outcome of scar contraction were put into a regression model. We established a general trend that scars contract during the first months, which is followed by expansion of the surface area as the scars mature. The range of the contraction rate was enormous for different scars. Contraction in the short term appeared to be the only predictive parameter for the long-term outcome of contraction. No other independent variables (age, location, and presence of myofibroblasts) could be correlated with long-term outcome.

A quantitative analysis on collagen structure was performed by means of Fourier analysis, to gain a better understanding of the 3-dimensional organisation of scar and normal dermis. It is generally hypothesised that collagen bundles become aligned in the direction of mechanical tension during scar formation. These conclusions were based on simple observations instead of experimental or clinical studies.

Our data, which are discussed in chapter 6, do not support the dogma that mechanical tension over joints polarises collagen bundle orientation in the direction of stress. Novel findings of this quantitative analysis include that there was more random collagen organisation in deeper layers compared to superficial layers and that there was more random organisation in the plane parallel to the epidermis when compared to the perpendicular plane.

Perspectives on the development and application of artificial skin (chapter 7-10)


Skin substitutes might be the solution for complicated wound healing problems in order to improve the outcome of current traditional treatments, or when donor sites are lacking. However, the status of skin substitutes remains unclear.

As reviewed in chapter 7 still no general agreement exist on the effectiveness of full thickness skin replacements, epidermal substitutes or dermal substitutes. We believe that there are mainly two reasons for the lack of clarity. Firstly, studies so far seldomly employed adequate evaluation tools, and secondly, there is paucity of large clinical trials that might provide the evidence for clinical effectiveness.

We initiated a clinical trial to evaluate an acellular collagen/elastin dermal substitute for burn wounds and scar reconstructions by means of objective and subjective clinical and microscopic parameters, which are discussed in chapter 8 and 9. This substitute was selected after extensive animal studies and a clinical study on uncomplicated, small acute wounds at the Department of Dermatology of the Academic Medical Centre, Amsterdam, the Netherlands. The dermal substitute was combined with a split skin graft and compared to the conventional split skin autograft. We showed that the dermal substitute could be applied in a one step procedure, as it did not impair survival of the autograft on top of the substitute for reconstructive wounds and only gave a small reduction of the take in burn wounds. In the short term (i.e. three months after surgery) a statistically significant increase of skin elasticity parameters was found in the reconstructive wounds category. The clinical effectiveness of the collagen/elastin dermal substitute in terms of improving skin elasticity is diminished in time as both substituted and control areas become suppler and approached elastic qualities of normal skin over the long term. We could not establish statistical evidence for long-term clinical effectiveness in neither acute burns nor scar reconstructions with respect to elasticity measurements, scar contraction, the Vancouver Scar Scale, and also for the opinion of the patient outcome. Several findings of this clinical trial merit highlighting for the discussion on dermal substitution and future wound healing research. Firstly, it has been shown that the substitute has the qualities to interfere with tissue repair as statistically significant differences were found in the short term for reconstructive wounds in favor of the substituted area. Further adaptations might increase its effectiveness in the long-term. The second detail worth mentioning is the clinical impression that the dermal substitute was more effective in combination with larger expansion of the overlying graft compared to small expansion ratios. The need for dermal substitution increases in case of extensive wounds, when large expansion ratios are used. The dermal substitute 'replaces' the dermis of the graft, which is otherwise lacking in these gaps. Further studies are required to focus on the application of the dermal substitute together with widely expanded autografts.

Chapter 9 concerns the microscopic evaluation of the study on dermal substitution described in chapter 8. Biopsies were taken of the control and substituted site approximately one year after surgery and were analysed by conventional light microscopy and confocal laser-scanning microscopy in combination with Fourier analysis. Parameters evaluated by conventional light microscopy (thickness of epidermis, rete ridge formation, maturation of basement membrane, myofibroblasts, fibroblasts, and maturation of the extracellular matrix) did not show a statistically significant beneficial effect of the acellular dermal substitute for acute burn wounds and burn scar reconstructions. Fourier analysis was employed for structural analysis of collagen. The dermal substitute seemed to be beneficial with respect to collagen structure of the deep dermis, however, despite the fact that our study is one of the largest on this topic we did not reach statistical significance in these areas.

Extensive evaluation on the effectiveness of the collagen/elastin dermal substitute in the animal model indicated a beneficial effect of adding cultured fibroblasts to the substitute. Preferably the fibroblasts have to be of autologous origin for the preparation of a 'living dermal substitute' as allogenous fibroblasts might evoke immunogenic rejection.

Chapter 10 discusses different sources for autologous fibroblasts with respect to isolation, growth, and contraction characteristics. Obviously, dermal tissue is the logical choice as source for fibroblast harvesting, but then a donor site is needed which may leave a scar. Extensively burned patients who require large donor sites to prepare a living dermal substitute paradoxically have the fewest sites available. Fat tissue, which is easy accessible, and burn eschar, which is normally discarded after burn surgery, have shown to be optional sources for culturing autologous fibroblasts. The best source however remains dermal tissue as it results in the highest yield per gram tissue. This type of tissue contained the lowest number of myofibroblasts and gave the lowest contraction of the collagen/elastin dermal substitute in an in vitro model. At present, a clinical trial is being conducted to test the fibroblast seeded dermal substitute for acute burns and reconstructive surgery.

In the general discussion, conclusions of this thesis are reviewed and integrated into future perspectives. The importance of both objective scar evaluation tools and subjective scores by experts and patients is stressed. Generally accepted ideas on scar formation are discussed with respect to the conclusions of this thesis such as functional outcome and timing of surgery, scar contraction and relaxation, and the relationship between collagen orientation and mechanical forces. Mathematical computer models are discussed which allow the study of contraction and tissue organisation. Lastly, our clinical experience with the collagen/elastin dermal substitute is reviewed and recommendations for future research are made. 
Powered By: webCiters