《Ultrasound in Medicine & Biology》：Ultrasound-Enhanced Follicular Penetration in an
Ex Vivo Porcine Skin Model: Proof-of-Principle for Improving Preoperative Skin Preparation and Preventing Surgical Site and Peri-Implant Infections
编辑推荐：
：
目的：手术部位感染（surgical site infections, SSIs）仍是术后主要并发症，约3%的手术发生深部感染，其中高达95%源于毛囊内寄居的内源性皮肤菌群。目前的术前抗菌策略无法稳定到达毛囊储库。研究人员利用离体猪皮肤模型，研究了超声（u
：
目的：手术部位感染（surgical site infections, SSIs）仍是术后主要并发症，约3%的手术发生深部感染，其中高达95%源于毛囊内寄居的内源性皮肤菌群。目前的术前抗菌策略无法稳定到达毛囊储库。研究人员利用离体猪皮肤模型，研究了超声（ultrasound, US）在不同毛发准备条件下能否增强含亚甲蓝的氯己定制剂的毛囊穿透。
方法：将离体猪皮肤分为四组毛发准备条件：蜡脱毛、脱毛膏、剪毛或不脱毛。在超声暴露前局部施加含1%亚甲蓝示踪剂的2%氯己定溶液，使用i8CX1（2.5 MHz）、i18LX5（6 MHz）和i33LX9（10 MHz）换能器。在最佳频率（6 MHz）下，评估超声模式（多普勒vs.剪切波）和暴露时间（2或5分钟）的影响，并设非超声（无操作）对照组。通过冷冻切片分析，量化相对于毛囊长度的穿透深度。
结果：基线穿透率因毛发准备方法不同而显著差异，蜡脱毛产生的穿透率最高（62.3 ± 28.3%，与其他组比较p < 0.01）。超声在所有条件下均显著增强染料穿透（所有p ≤ 0.001），在10 MHz下蜡处理样本中达到80.3 ± 18.2%。超声在未处理皮肤中尽管存在毛囊屏障，仍增强了穿透。在剪毛条件下，6 MHz相比2.5 MHz实现了更优的穿透（64.0 ± 24.4%，p < 0.001），而将处理时间从2分钟延长至5分钟进一步将染料递送增加至73.8 ± 26%（p = 0.01）。
结论：超声能够在多种毛发准备条件下无创增强含染料氯己定制剂的毛囊递送。这些发现为超声辅助增强术前皮肤准备期间毛囊通路提供了原理验证，并支持进一步评估抗菌疗效的研究。
论文解读文章
一、研究背景与问题
手术部位感染（surgical site infections, SSIs）是术后主要并发症之一，尽管采用了无菌手术技术和围手术期抗生素，每年仍有约3%的手术发生深部感染。其中约50%–70%可归类为种植体周围感染（peri-implant infections, PIIs）。SSI/PII的发生率因解剖部位而异，肩部约2%，泌尿生殖区约8%，腹部可达15%–25%；骨科初次关节置换约2%，翻修手术可高达10%，约20%的感染植入物需要取出。值得注意的是，约70%–95%的SSI/PII由患者自身内源性皮肤菌群引起，其中金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、大肠杆菌（Escherichia coli）和链球菌（Streptococci）是最常见病原体。分子研究显示，术前患者微生物组中存在的微生物与超过80%的SSI/PII致病菌相关，且57.5%的SSI/PII对围手术期预防用药具有耐药性。
毛囊是细菌的重要储库。痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes）常深居于毛囊内，是肩部手术感染的重要病原体；毛囊内还含有金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌（S. epidermidis）。手术切口会破坏毛囊，使细菌得以 mobilization 并定植于创面，这是围手术期感染的重要途径之一。然而，目前的术前皮肤准备策略——包括不同脱毛方法、抗菌剂选择、应用时机等——均无法稳定到达毛囊储库。剃刀刮毛效果最差，而剪毛、脱毛膏和不脱毛之间的SSI/PII发生率相近。毛囊作为相对受保护的解剖腔室，限制了局部抗菌制剂在术前皮肤准备中的渗透。此外，毛囊内营养受限的环境可能抑制细菌代谢活性，促使其向静止状态转变，从而增加对抗菌治疗的耐受性，形成临床上难以检测的"沉默"生物膜。
超声（ultrasound, US）已被研究作为一种物理方法来增强局部递送，其机制包括声流和组织的机械扰动。既往大多数声透入研究采用低频（kHz至低MHz）超声，而高频（>2 MHz）超声对毛囊穿透的影响尚缺乏探索。高频和超高频（>30 MHz）超声因波长短、空间分辨率高，越来越多地用于皮肤影像学，且临床上可用于浅表成像，比实验性低频声透入方案更易转化。此外，超声还被证明能增强抗生素疗效并具有声杀菌效应。因此，研究人员提出假设：超声产生的机械效应（包括局部组织位移、声辐射力和流体运动）相比单纯局部涂抹能增强制剂向毛囊的穿透，且该效应取决于脱毛条件、超声频率和声学模式。
二、研究设计与主要结论
研究人员在离体猪皮肤模型中系统评估了不同脱毛方法（蜡脱毛、脱毛膏、剪毛、不脱毛）对毛囊可及性的影响，以及超声在不同频率（2.5、6、10 MHz）、模式（彩色多普勒成像CDI vs. 剪切波弹性成像SWE）和暴露时间（2或5分钟）下对含亚甲蓝示踪剂的2%氯己定制剂毛囊穿透的增强效果。研究采用临床可用的超声系统（Aplio i800 Prism）和三种换能器，以含染料抗菌溶液作为声耦合介质。主要结论包括：蜡脱毛在基线条件下产生最高穿透率；超声在所有脱毛条件下均显著增强染料穿透（1.3–1.8倍）；6 MHz CDI模式配合5分钟暴露时间是最有效的参数组合；假超声（仅探头接触不激活声波）对穿透的贡献有限，证实声学激活起主导作用。该研究为超声辅助增强术前皮肤准备期间毛囊通路提供了原理验证。
三、关键技术方法
研究人员采用离体猪皮肤模型，皮肤样本取自汉福德小型猪（Hanford Miniature Swine, Sinclair Bio Resources），每个实验条件至少8个组织片作为技术重复，全部组织来自单只动物。四种脱毛方法包括蜡脱毛、脱毛膏（Nair? Men Hair Remover Cream，含6%巯基乙酸钾）、剪毛和不干预。使用含1%亚甲蓝（319.9 Da，带正电荷的吩噻嗪染料）示踪剂的2%氯己定葡萄糖酸盐（897.76 Da）和70%异丙醇溶液（ChloraPrep）作为测试制剂。超声实验使用Aplio i800 Prism临床超声系统，配备i8CX1（2.5 MHz）、i18LX5（6 MHz）和i33LX9（10 MHz）三种换能器，采用CDI和SWE模式，探头以约0.5 cm/s速度手动扫掠，暴露2或5分钟。穿透评估采用冷冻切片（Leica CM3050 S冷冻切片机）和Olympus MVX10宏观变焦宽场显微镜成像，ImageJ软件量化毛囊全长和染料穿透长度，计算相对毛囊染料穿透率。统计分析采用Brown–Forsythe和Welch ANOVA检验及非配对t检验，Prism 10软件完成。
四、研究结果
基线穿透率在不同脱毛方法间的差异：无超声条件下，蜡脱毛样本的相对毛囊染料穿透率最高（58.4 ± 10.8%），脱毛膏（42.5 ± 7.9%）和剪毛（35.4 ± 9.4%）居中且相近，未处理毛发最低（35.0 ± 12.5%）。统计学上，蜡脱毛显著高于其他所有组（p < 0.05），而未处理、剪毛和脱毛膏三组间无显著差异。
超声对不同脱毛方法染料穿透的影响：10 MHz CDI超声（2分钟）在所有条件下均显著增加染料穿透：未处理毛发（1.5倍，p = 0.0005）、剪毛（1.6倍，p = 0.0002）、脱毛膏（1.8倍，p < 0.0001）和蜡脱毛（1.3倍，p = 0.0005）。蜡脱毛组绝对穿透率最高（78.3 ± 7.2%）。
超声参数的优化：在剪毛条件下，CDI模式2分钟暴露时，6 MHz产生最高穿透率（61.8 ± 9.7%），其次为10 MHz（57.3 ± 10.3%）和2.5 MHz（47.9 ± 12.2%）；6 MHz和10 MHz均显著高于无超声对照（p < 0.001），2.5 MHz仅呈趋势（p = 0.09）。6 MHz下，CDI模式（61.8 ± 9.7%）高于SWE模式（52.2 ± 8.8%），CDI显著高于无超声对照（p < 0.0001）但与SWE差异不显著（p = 0.1）。将暴露时间从2分钟延长至5分钟，穿透率从61.8 ± 9.7%增至71.1 ± 10.9%，显著高于对照（p < 0.0001），但与2分钟相比未达显著差异（p = 0.14）。
探头压力（假超声）效应：6 MHz探头不激活声波接触5分钟的假超声组穿透率（47.9 ± 11.7%）高于无超声对照（35.4 ± 9.4%）但未达显著（p = 0.06）；主动超声组（71.1 ± 10.9%）显著高于假超声组（p < 0.001），证明声学激活在增强毛囊运输中起主导作用。
五、讨论与结论
讨论部分指出，脱毛方法是毛囊可及性的关键决定因素，蜡脱毛通过完全拔除毛干减少毛囊阻塞从而增强被动运输，但其临床适用性受限于侵入性、变异性和潜在微创伤。相比之下，剪毛仍是实用标准，但对毛囊可及性影响有限，这凸显了当前术前方案的缺口。超声在所有脱毛条件下均显著增强毛囊穿透（1.3–1.8倍），即使在未处理皮肤中也能增强穿透，机制上可能涉及声流和瞬时机械扰动的组合。参数优化方面，6 MHz探头在脉冲重复率、脉冲持续时间和单脉冲声能之间达到最佳平衡；2.5 MHz探头虽具有最高峰峰值压力，但帧率最低、脉冲持续时间最长，空间脉冲长度（约46 mm）远超毛囊尺寸，能量递送弥散且不匹配毛囊几何结构；10 MHz探头帧率最高但峰负压最低，单脉冲能量不足以驱动有效的毛囊运输。CDI相比SWE产生更高穿透率，可能归因于更高的峰峰值压力（3.92 vs. 1.49 MPa）和更高帧率（13 vs. 0.4 fps）。假超声实验证实探头接触仅产生轻微贡献，声学激活是主要驱动力。研究局限性包括未直接测量氯己定穿透或评估细菌负荷、亚甲蓝与氯己定理化性质不同可能不完全反映实际递送、毛囊三维结构导致的测量变异、以及未进行组织完整性定量评估。结论指出，该研究在离体猪皮肤模型中证明超声能显著增强含亚甲蓝氯己定制剂在多种术前毛发准备条件下的毛囊穿透，6 MHz CDI脉冲配合较长暴露时间在临床可转化条件下产生最大增强效果，为超声辅助增强术前皮肤准备期间毛囊穿透提供了原理验证，并支持未来在多只动物中开展研究以确定增强的毛囊穿透是否能转化为改善的抗菌疗效和降低的手术部位及种植体周围感染率。
