Die Geschichte der Hauttransplantation und der Hautexpansionstechniken

Die Haut ist nicht nur das größte Organ des menschlichen Körpers, sondern auch die primäre Barriere gegen schädliche Einflüsse wie mechanische Kräfte, Mikroorganismen oder Strahlen. Sie reguliert den Wärme- und Flüssigkeitshaushalt und fungiert als eigenständiges Sinnesorgan, welches in der Lage ist, Druck, Temperatur und Schmerz aufgrund spezifischer Rezeptoren zu registrieren.

Großflächige Hautverluste können die physiologische Integrität des menschlichen Körpers und somit die Aufrechterhaltung der physiologischen Homöostase stören. Die Deckung von Hautdefekten mittels autologer Hauttransplantate gilt immer noch als Goldstandard in der heutigen Verbrennungsmedizin. Der Ursprung der Hauttransplantation liegt mehr als 3500 Jahre zurück. Insbesondere in den letzten 200 Jahren wurden große Erfolge bei der Weiterentwicklung der Hauttransplantationstechniken erzielt. Viele von ihnen kommen immer noch in der Behandlung von Verbrennungsverletzungen zum Einsatz.

Die Geschichte der Hauttransplantation

Die Geschichte des Hauttransplantats lässt sich mehr als 3500 Jahre zurückverfolgen. Die ältesten Aufzeichnungen über Hauttransplantationen gehen ins ägyptische Reich um 1500 v. Chr. zurück. Auch die Hindus führten bereits vor 3000 Jahren Hauttransplantationen durch. Laut dem „Sushruta Samhita“ verwendeten Mitglieder der Koomas-Kaste subkutanes Fett und Haut der Gesäßregion als freie Hauttransplantate. Während des ersten und zweiten Jahrhunderts korrigierten Celsus und Galen Gesichtsdefekte mithilfe von Hauttransplantaten. Ein Großteil des medizinischen Wissens ging während des Mittelalters verloren, so auch die Technik des freien Hauttransplantates. Erst Anfang des 19. Jahrhunderts hatte die freie Hauttransplantation ihr Revival. 1804 führte Giuseppe Baroni erfolgreich Hauttransplantationen an Schafen durch. 17 Jahre später führte Prof. Christian Heinrich Bünger, inspiriert von der indischen Methode, eine erfolgreiche nasale Rekonstruktion mithilfe von Hauttransplantationen durch. Im Jahr 1859 entwickelte der Schweizer Chirurg Jaques-Louis Reverdin eine Hauttransplantationstechnik, die auf der Transplantation von kleinen Hautinseln basiert. International spricht man von „pinch grafting“, während die Technik im deutschsprachigen Raum unter ,,Reverdin-Plastik“ bekannt ist. 1870 führte Georg David Pollock die erste erfolgreiche Hauttransplantation bei einem Brandopfer durch. Pollock führte auch den ersten bekannten Versuch durch, Wunden eines Brandopfers mit allogener Haut zu decken, der jedoch scheiterte. Die erste bekannte Technik der Spalthauttransplantation wurde 1872 von Louis Ollier entwickelt. Eine ähnliche Methode stellte Prof. Karl Thiersch beim Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie vor. Aufgrund der Parallelen zu Olliers Technik ist seine Methode auch als „Ollier-Thiersch-Transplantat“ bekannt. Die ersten Vollhauttransplantate wurden 1870 von Georg Lawson und 1875 von John Reissberg Wolfe vorgestellt. Obwohl Lawson der Erste der beiden war, wird er nur selten mit der Entwicklung des Vollhauttransplantats in Verbindung gebracht, während Wolfe für seine Transplantationstechnik weltbekannt wurde. Fedor Krause, ein deutscher Chirurg, etablierte die Verwendung von Vollhauttransplantaten. Beim 23. Kongress der Deutschen Chirurgischen Vereinigung 1893 empfahl Krause die Verwendung des Wolfe-Transplantats und berichtete über 21 Fälle, in denen Vollhauttransplantate erfolgreich transplantiert wurden. Dadurch wurde das Wolfe-Transplantat national wie auch international bekannt. 1929 stellten Blair und Brown ihre Methode des „Spalthauttransplantats mittlerer Dicke“ vor. Während Ollier und Thiersch dazu rieten, nur wenig mehr als die Epidermis zu transplantieren, bestand Blair und Browns Technik darin, eine dickere Schicht der Dermis mitzutransplantieren. 1941 stellte Earl Padgett, ein amerikanischer Chirurg, eine neue Methode der Spalthauttransplantation unter der Verwendung des ersten Dermatoms vor. Das Dermatom ermöglichte neue Hautspendeareale und die Gewinnung größerer Hauttransplantate, die auf eine vorbestimmte Dicke „kalibriert“ waren.

Die Definition von Vollhaut- und Spalthauttransplantaten

Heutzutage haben sich vor allem das Vollhaut- und das Spalthauttransplantat gut etabliert. Unter Vollhauttransplantaten versteht man Hauttransplantate, die sowohl die Epidermis als auch die gesamte Dermis beinhalten. Im Gegensatz zu Vollhauttransplantaten bestehen Spalthauttransplantate nur aus der Epidermis und der „obersten“ Schicht der Dermis. Spalthauttransplantate werden je nach Dicke in dünne (0,15–0,3mm), mittlere (0,3–0,45mm) oder dicke (0,45–0,6mm) Transplantate eingeteilt (Abb. 1). Seit 1970 gelten die frühe Exzision von akuten Brandwunden und die Deckung mit autologen Spalthauttransplantaten als Goldstandard in der Verbrennungsmedizin. Vollhauttransplantate werden nur selten für die Behandlung von akuten Verbrennungen eingesetzt, sie sind jedoch ideal für die Rekonstruktion und Narbenkorrektur nach der Abheilung des initialen Defektes.

Vollhauttransplantate

Vollhauttransplantate eignen sich vor allem für die Korrektur von Deformitäten und Narben. Die Vorteile dabei sind eine geringe Schrumpfungstendenz, gute Plastizität und Elastizität und eine gute Farb- und Texturanpassung. Nach einer Ein- und Verheilungsphase sind sie von der umgebenden Haut kaum zu unterscheiden. Vollhauttransplantate erzielen bessere Ergebnisse als Spalthauttransplantate und werden daher vor allem für ästhetisch und funktionell wichtige Regionen wie das Gesicht und die Handinnenflächen verwendet. Trotz der guten Ergebnisse, die sich mit Vollhauttransplantaten erzielen lassen, gibt es einige Einflussfaktoren, die bei ihrem Einsatz beachtet werden müssen. Zu diesen Einflussfaktoren zählen Hautfarbe, Hautdicke, Textur und andere Faktoren. Hinzu kommt die Tatsache, dass ein Spendeareal nur einmal verwendet werden kann und eigentlich direkt verschlossen werden muss. Daher sollte der Einsatz von Vollhauttransplantaten für die spätere Korrektur von Deformitäten „sensibler“ Körperstellen vorbehalten bleiben.

Spalthauttransplantate

Die Ergebnisse von Spalthauttransplantaten sind funktionell und ästhetisch jenen der Vollhauttransplantate unterlegen. Allerdings können Spalthauttransplantate relativ problemlos und in großer Menge gewonnen werden. Ein großer Vorteil von Spalthauttransplantaten gegenüber Vollhauttransplantaten ist, dass dieselbe Spendestelle im Abstand von 7 bis 14 Tagen, abhängig von der Reepithelisierungszeit, erneut verwendet werden kann. Daher eignen sich Spalthauttransplantate vor allem für die initiale Behandlung von Brandwunden. Außerdem ist die Entnahme von Spalthaut mit einer geringeren Narbenbildung verbunden, als es bei Vollhauttransplantaten der Fall ist. Zu den häufig benutzten Entnahmestellen für Spalthaut zählen die Oberschenkel, die Unterschenkel, das Abdomen, der Rücken, die Arme und die Brust. Bei ausgedehnten Verbrennungen und großflächig geschädigter Haut können auch der Skalp und das Skrotum als Spendeareale fungieren. Man unterscheidet „ungemeshte“ Spalthauttransplantate, sogenannte „sheet grafts“, die für die initiale Behandlung von kleinen Verbrennungsflächen und ästhetisch wichtigen Körperregionen verwendet werden, von expandierten Transplantaten, die vor allem in der Behandlung von großflächigen Verbrennungen eingesetzt werden.

„Sheet graft“

„Sheet grafts“ haben eine geringere Tendenz zur Narbenbildung und Bildung von Kontrakturen. Sie erzielen ästhetischere Ergebnisse, da sie im Gegensatz zu den expandierten Spalthauttransplantaten kein dauerhaftes Netzmuster hinterlassen. Daher sind „sheet grafts“ besonders für die Behandlung von sichtbaren und funktionell wichtigen Bereichen geeignet. Sie gelten als Goldstandard für die Behandlung von kleinen Verbrennungswunden sowie für die initiale Deckung von empfindlichen Stellen wie dem Gesicht und den Händen.

„Mesh graft“-Hauttransplantate

Die erste bekannte Expansionsmethode für Spalthaut stammt aus dem Jahr 1908 und wurde von Prof. Otto Lanz entwickelt. Diese Methode hat sich jedoch nie durchgesetzt. 1964 erfand der plastische Chirurg James C. Tanner das „Tanner-Vandeput Mesh Dermatome“. Dieses Gerät ermöglichte die Expansion von Spalthauttransplantaten in einem Verhältnis bis 1:3. Heutzutage sind sogar Expansionsverhältnisse von 1:6 oder sogar 1:9 möglich. Durch die rasche Epithelisierung kann eine infektionslose Heilung von großen Wunden innerhalb von zehn Tagen erfolgen. Zusätzlich fördert das netzartige Gitter das „Abrinnen“ von Wundexsudat und verhindert so die Hämatombildung. Das „mesh graft“ ermöglicht die Deckung von großflächigen Verbrennungen und weist grundsätzlich eine gute Einheilungsrate auf. Durch diese Vorteile und die leichte Handhabung ist die „Mesh graft“-Technik bis heute der Goldstandard für die Behandlung von großflächigen Brandwunden.

Meek-Technik

1958 entwickelte Cicero Parker Meek, ein sich für die Verbrennungsmedizin interessierender Allgemeinmediziner, eine weitere Expansionstechnik. Die Meek-Technik ermöglichte es, Spalthauttransplantate mithilfe des „Meek-Wall-Mikrodermatoms“ in einheitliche Quadrate von 1/16 Zoll (40mm²) zu schneiden. Anschließend wurden die Spalthautquadrate in Plasma „gesättigt“ und gleichmäßig auf vorgefaltete Seidenbinden verteilt, die nach dem Aufbringen der Transplantate in einem Verhältnis von 1:9 auseinandergezogen und direkt auf der Wunde platziert wurden. Dadurch konnte die Deckung von großflächigen Brandwunden erreicht werden. Gegen die Tanner’sche Vermaschungstechnik, die eine einfachere Handhabung aufweist, konnte sich die aufwendigere Meek-Technik nicht durchsetzen. Erst in den 1990er-Jahren wurde die Meek-Technik durch niederländische Chirurgen der Verbrennungseinheit des Krankenhauses des Roten Kreuzes in Beverwijk modifiziert. Durch diese Modifizierung fand die Meek-Technik Einzug in die moderne Verbrennungsmedizin und wurde seitdem von vielen Verbrennungszentren übernommen. Die Meek-Technik eignet sich durch ihre Expansionsrate von bis zu 1:9 vor allem zur Behandlung von schwerstverbrannten Patienten, bei denen nur wenig gesunde Hautareale als Spendeareale zu Verfügung stehen. Insgesamt zeigt diese Technik eine schnellere und gleichmäßigere Epithelisierung und ist leichter handzuhaben als „weit expandierte“ „Mesh“-Transplantate (1:6–1:9). Ein weiterer Vorteil ist, dass die Meek-Technik die Expansion von kleineren Spalthauttransplantaten und somit kleinere Areale als Spendestellen ermöglicht, die mit dem „mesh“ nicht zu erreichen sind. Durch die Abgrenzung der einzelnen Hautinseln können sich Infektionen nicht großflächig ausbreiten und betreffen im Falle einer Infektion zumindest nur einzelne Mikrotransplantate. Die in der Literatur beschriebene Einheilungsrate variiert zwischen 82,3% und 90%. Die Meek-Technik ist jedoch mit einem operativen Mehraufwand verbunden, der eine größere OP-Mannschaft erfordert.

Entnahmestellen-Morbidität

Die Entnahmestellen-Morbidität stellt ein erhebliches Problem in der plastisch-chirurgischen Versorgung von Brandwunden dar und gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Trotz der vielen Vorteile der Spalthauttransplantation verursacht man durch die Gewinnung der Spalthaut „sekundäre“ Verletzungen. Die Entnahmestellen benötigen eine zusätzliche Wundbehandlung und können mit Schmerzen, Juckreiz, Wundinfektion, Hyperpigmentierung sowie unästhetischen und unangenehmen hypertrophen Narben einhergehen. Während Schmerzen und Narbenbildung eine häufige Morbidität darstellen, ist die Infektionsrate der Entnahmestellen eher gering.

Die Datenlage über die Prävalenz von hypertrophen Narben an den Hautentnahmestellen ist gering. Laut einer retrospektiven Analyse waren 34% der überprüften Patienten von permanenten hypertrophen Narben betroffen. In einer randomisierten klinischen Langzeitstudie zeigten Karlsson et al., dass 28% der Patienten hypertrophe Narben an den Entnahmestellen entwickelt hatten. Diese Narbenbildung kann ein großes Problem für die Betroffenen darstellen. In einer Studie überprüften Legemate et al. die Zufriedenheit von Verbrennungsopfern mit der langfristigen Narbenqualität an den Spalthautentnahmestellen. Das Befinden bezüglich der Narbenqualität wurde von den Patienten zwölf Monate nach ihrer Operation mithilfe der POSAS-2.0-Skala (Patient and Observer Scar Assessment Scale) bewertet. Die Beurteilung der Betroffenen war auffällig schlecht. Der Durchschnitt der POSAS-Auswertung lag selbst ein Jahr nach der Operation bei 3,2 (1–10).

Allogene und xenogene Transplantate

Die ersten Versuche, Brandwunden mit allogener Haut oder Tierhaut zu decken, wurden im 19. Jahrhundert durchgeführt, scheiterten jedoch. Erste erfolgreiche Versuche, fremde Haut zu transplantieren, gelangen in der Mitte des 20. Jahrhunderts. Auch heute werden Allografts, die üblicherweise von Leichen stammen, und Xenografts, meist aus Schweinehaut, als temporärer Hautersatz in der Versorgung von Brandwunden eingesetzt, falls zu wenig autologe Haut aufgrund großflächiger Verbrennungen zur Verfügung steht. Der Einsatz von Schweinehaut als temporärem Hautersatz wurde in den 1960er-Jahren populär. Ein großer Vorteil von Schweinehaut ist, dass sie der menschlichen Haut histopathologisch sehr ähnelt und leicht erhältlich ist. Aufgrund dessen stellt Schweinehaut auch heute noch die am häufigsten verwendete Form des Xenografts dar.

Neue Ansätze erproben den Einsatz von Fischhaut als temporärem Hautersatz. Laut Bruno et al. ist die Haut des Nilbuntbarsches eine kostengünstige und vielfältig verfügbare Xenograft-Variante. Alam und Jeffery zeigten eine vollständige Reepithelisierung ohne Infektion oder andere Komplikationen bei einem Case Report von zehn Patienten mit partiellen Verbrennungen, die mit Fischhaut behandelt wurden. Durch den Einsatz der Haut des Nilbuntbarsches konnten im Vergleich zur Verwendung von Silbersulfadiazin in der zweiten Phase einer randomisiert kontrollierten Studie gute Ergebnisse in der Reepithelisierung sowie eine Reduktion von Schmerzen und Verbandwechseln erzielt werden. Aufgrund dieser Tatsachen scheint Fischhaut eine kostengünstige und wirksame Behandlungsmethode für Brandwunden zu sein. Vor allem Niedriglohnländer könnten von dieser kostengünstigen Variante profitieren. Allerdings steckt die Erforschung von Fischhaut als temporärem Wundverband noch in den Kinderschuhen und benötigt viele weitere Studien, bis sie als Standardmethode eingesetzt werden kann.

Sandwich-Technik

Weitmaschige autologe Spalthaut in einem Expansionsverhältnis von bis zu 1:6 in Kombination mit gering gemeshter allogener Leichenhaut ist eine weitere Option zur Behandlung von massivem Hautverlust durch großflächige Verbrennungen. Diese Methode wurde erstmals 1981 von Alexander et al. beschrieben. Obwohl weit expandierte Spalthauttransplantate normalerweise aufgrund geringer Einheilungschancen ein schlechtes Outcome haben, ermöglicht diese Kombination selbst bei nur sehr beschränkt verfügbaren Spendearealen die Behandlung von großflächigen Verbrennungen. Die klinischen Ergebnisse sind gut und weisen eine hohe Epithelisierungsrate auf.

Zusammenfassung

Trotz der großartigen Erfolge in Bezug auf die Hautexpansionstechniken von Tanner und Meek stellt die Behandlung großflächiger Verbrennungen (über 70% Körperoberfläche) immer noch eine große Herausforderung für die behandelnden Ärzte dar. Limitierender Faktor bei diesen schweren Verbrennungen ist und bleibt der Mangel an vorhandenen Hautentnahmestellen und damit der Mangel des autologen Hautersatzes. Daher wird in den letzten Jahren vermehrt an neuen Hautersatzmaterialien und Hautersatztechniken gearbeitet.