Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology

Introduction

Ruka je v každodenním životě nejčastěji používanou a nejzranitelnější částí těla. Poraněná ruka pravděpodobně způsobí fyzickou dysfunkci, nepříznivě ovlivní vzhled člověka a vyvolá apsychologickou zátěž (Masakatsu et al., 2018; Viktor a Max, 2018; Xu et al., 2018). Laloky dorzální metakarpální tepny se používají k reparaci defektů tkání ruky, a to zejména defektů prstů. Mezi výhody laloku z dorzální metakarpální tepny patří jednoduchá operace, pohodlný přenos tkáně a podobnost vlastností tkáňové kůry, houževnatosti a elasticity (Isaraj, 2011; Schiefer et al., 2012).

Druhá dorzální metakarpální tepna je relativně anatomicky konzistentní a zřídka chybí. Proto se k pokrytí kožního defektu ruky obvykle používá lalok z druhé dorzální metakarpální tepny. Současný výzkum ukazuje, že kožní lalok druhé dorzální metakarpální tepny je obvykle navržen tak, aby druhá dorzální metakarpální tepna mohla sloužit jako cévní stopka při opravě kožních defektů malé plochy na ruce. Nevýhodou této konstrukce však je, že obětuje druhou dorzální metakarpální tepnu a poraní velké množství tkáně (Wang et al., 2011; Chi et al., 2018; Webster a Saint-Cyr, 2020).

Nejnovější studie ukázaly, že druhá dorzální metakarpální tepna rozšiřuje kožní větve, které se propojují v povrchové fascii a vytvářejí bohatou retikulární strukturu bohatou na cévy. Kožní větve vycházející z dorzální metakarpální tepny jsou rozloženy především v distální 1/3 segmentu a mají průměr > 0,2 mm. Kožní větev druhé dorzální metakarpální tepny lze použít jako cévní stopku při opravě defektu malé plochy na ruce (Da-Ping a Morris, 2001; Guang-Rong a kol., 2005; Zhang a kol., 2009; Appleton a Morris, 2014). Je však obtížné použít ultrazvuk k ověření přesné polohy kožních větví před operací vzhledem k jejich nedostatečnému rozlišení. Proto je pro návrh laloku užitečná kvantitativní analýza anatomického rozložení kožních větví.

Cévní perfuze je běžnou metodou pro studium cévní stavby, jako je cestování cév, jejich rozložení a anastomóza. K perfuzi cév lze použít různé výplně a poté lze cestování cév zobrazit pomocí anatomie, průsvitu, koroze a radiografie. Těmito výplněmi jsou pryž, plast, želatina, olej atd. Latex je emulze před ztuhnutím kaučuku. Vzorky cév perfundované červeným latexem jsou pružné, snadno se natahují a nesnadno se lámou. Tato metoda je vhodná pro mikroanatomický pozorovací výzkum. Perfúze ethylacetátem a plastem je metoda pro výrobu odlitých vzorků. Cévy se perfundují ethylacetátem a plastem smíchaným s barvivem. Po vytvrzení ethylacetátu a plastu se vzorky zkorodují kyselinou, aby zůstal pouze model cév z ethylacetátu a plastu. Ve srovnání s latexovou perfuzí mohou sádrové vzorky vyrobené z ethylacetátu a plastové perfuze zobrazit trojrozměrné cestování a distribuci krevních cév.

Ačkoli četné studie popsaly použití laloků kožních větví s dorzální metakarpální tepnou sloužící jako pedikl, nebyla provedena žádná kvantitativní analýza vzorců distribuce kožních větví, včetně jejich radiální a loketní distribuce. Tato studie použila anatomické techniky, jako je cévní perfuze, odlitek a průhlednost, ke studiu vzorců distribuce kožních větví, včetně jejich radiální a loketní distribuce, aby poskytla anatomický základ pro návrh laloku.

Materiál a metody

Celkem 24 vzorků horní končetiny bylo legálně získáno z oddělení lidské anatomie Jižní lékařské univerzity v Guangzhou v Číně. U 24 vzorků horní končetiny byla provedena amputace v oblasti lidského loketního kloubu a ihned byla brachiální tepna perfundována barevnými materiály. Tyto vzorky byly uloženy k uskladnění do chladničky o teplotě -18 °C. Anatomické experimenty jsme provedli po 1 týdnu. Dále bylo 16 vzorků napuštěno latexem pro mikroanatomické vyšetření, čtyři vzorky byly zality ethylacetátem a plastem pro použití jako sádrové vzorky a čtyři vzorky byly napuštěny latexem pro vytvoření průhledných vzorků. Protokol studie byl schválen Institutional Review Board of Guangzhou Red Cross Hospital.

Latexové vzorky pro mikroanatomii

Skleněný katétr byl opatrně zaveden do brachiální tepny, která byla naplněna určitým množstvím červeného latexu. Poté byl proveden podélný řez mezi druhou a třetí záprstní kostí na hřbetě ruky a kožní tkáň byla vyzdvižena z hluboké fascie, aby byly odhaleny kožní větve vycházející z druhé dorzální záprstní tepny. Byla změřena délka, průměr a poloha kožních větví vycházejících z druhé dorzální metakarpální tepny. Vzdálenost mezi středem okraje druhého pánevního prostoru a středem druhé záprstní kosti byla stanovena jako jednotka a měřili jsme vzdálenost všech větví od středu okraje druhého pánevního prostoru.

Vzorky

Skleněný katétr byl opatrně zaveden do brachiální tepny, do které bylo poté vstříknuto 10 ml roztoku ethylacetátu a plastu v množství dostatečném k naplnění cévy; roztok byl každé 2 h doplněn určitým množstvím směsi ethylacetátu a plastu. Směs byla doplněna celkem pětkrát. Při posledním doplnění byla brachiální tepna vyplněna samotuhnoucím materiálem zubní vaničky. Po její přípravě byl odlitek ponořen do lázně s 25% kyselinou chlorovodíkovou a týden se nechal pomalu korodovat. Byly pozorovány polohy, rozložení a anastomotická spojení kožních větví vycházejících z druhé dorzální metakarpální tepny.

Transparentní vzorky pro přímé pozorování

Přiměřené množství červeného latexu bylo perfundováno do brachiální tepny. Po jeho ztuhnutí v cévách byl vzorek namočen a následně fixován v 75% alkoholu; poté byl vysušen na vzduchu na větraném místě. Nakonec byl vzorek namočen do glycerolu, aby byl průhledný.

Statistická analýza

Všechna data byla analyzována pomocí programu SPSS Statistics for Windows, verze 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, Spojené státy). Vzdálenost mezi středem okraje druhého pánevního prostoru a středem druhé záprstní kosti byla stanovena jako standardní jednotková délka (100 %) (obrázek 1). Byla zaznamenána vzdálenost každé kožní větve od středu druhého okraje pánevního prostoru. Data byla podrobena shlukování K-means, aby bylo možné kvantitativně analyzovat rozložení původu kožních větví. Průměry a délky stopek radiální a ulnární distribuce kožních větví vycházejících z druhé dorzální metakarpální tepny byly kvantitativně analyzovány pomocí nezávislého t-testu.

Výsledky

Rozdělení kožních větví z druhé dorzální metakarpální tepny

Všechny kožní větve vycházející z druhé dorzální metakarpální tepny byly spočítány u 16 vzorků a celkem bylo identifikováno 103 větví. Kožní větve byly seskupeny převážně ve třech polohách: druhý bod seskupení byl na 43,9 % a zahrnoval 21 větví, čtvrtý bod seskupení byl na 61,2 % a zahrnoval 22 kožních větví a pátý bod seskupení byl na 72,1 % a zahrnoval 22 kožních větví. První shlukový bod měl hodnotu 30,8 % a šestý shlukový bod 85,6 %. Bylo zřejmé, že kožní větve byly méně rozšířeny ve druhém shlukovém bodě, nicméně průměry a délky stopek větví v šestém shlukovém bodě byly největší (tabulka 1 a obrázek 2).

Charakteristika distribuce průměrů a délek stopek radiální a ulnární distribuce kožních větví vycházejících z druhé dorzální metakarpální tepny

Na radiální straně druhé dorzální metakarpální tepny bylo distribuováno celkem 55 větví a na loketní straně 48 větví. Na radiální straně bylo o sedm větví více než na loketní straně. Průměrný průměr radiálních větví byl menší než průměr ulnárních kožních větví; nebyl však zjištěn významný rozdíl v rozložení průměru kožních větví na radiální a ulnární straně (p = 0,659). Průměrná délka stopky radiálních větví byla významně menší než délka loketních větví (p = 0,265). Nebyl tedy zjištěn významný rozdíl v rozložení průměrů a délek pediklů kožních větví na radiální a ulnární straně (tabulka 2 a obrázek 3).

Anatomický vztah mezi kožními větvemi a dorzálními větvemi radiálního nervu

Druhá dorzální metakarpální tepna prochází mezi druhou a třetí metakarpální kostí a cestou vysílá četné kožní větve. Kožní větve jsou soustředěny především v distálních částech druhého a třetího šlachového kloubu. Tato anatomická studie však zjistila, že druhá dorzální metakarpální tepna vysílá 1-2 kožní větve také před šlachovým kloubem a vytváří cévní anastomózu s kožními větvemi umístěnými dále od šlachového kloubu. Průměr kožních větví se pohyboval od 0,31 do 0,47 mm (obrázek 4). Dorzální větev radiálního nervu na ruce prodloužila nervovou větev v zápěstním kloubu a putovala mezi kožními větvemi druhé dorzální metakarpální tepny, aby ovládla příslušnou kůži. Tato anatomická vlastnost může poskytnout anatomický základ pro návrh laloku druhé dorzální metakarpální tepny se senzorickým nervem (Obrázek 5).

Diskuse

Lap druhé dorzální metakarpální tepny je důležitý lalok běžně používaný k opravě kožních defektů na ruce. Kožní větve dorzální metakarpální tepny tvoří cévní řetězec, který zásobuje krví lalok druhé dorzální metakarpální tepny. V této studii jsme analyzovali rozložení původu kožních větví a průměry a délky stopek radiálního a ulnárního rozložení kožních větví vycházejících z druhé dorzální metakarpální tepny. Bylo zjištěno, že tři místa seskupení kožních větví slouží klinickým lékařům k návrhu laloku kožních větví a k provedení operace. Byl také sledován anatomický sousedský vztah mezi kožními větvemi a dorzálním kožním nervem.

Druhá dorzální metakarpální tepna vychází z radiální tepny nebo ze sítě dorzálních karpálních tepen. Poté putuje po povrchovém povrchu dorzálních interoseálních svalů a cestou vysílá četné kožní větve, které vyživují příslušnou kožní tkáň (Marx et al., 2001; De Rezende et al., 2004; Al-Baz et al., 2019). V naší studii jsme zjistili, že kožní větve druhé dorzální metakarpální tepny jsou rozmístěny převážně v šesti shlucích, z nichž je více kožních větví rozmístěno ve 43,9, 61,2 a 72,1 % bodů shluku. Klinik může v této poloze lokalizovat cévní stopku před operací. Naše statistická analýza ukázala, že z druhé dorzální metakarpální tepny vychází v průměru 6,4 větví. Proto jsme provedli k-mean shlukovou analýzu, abychom vytvořili šest kategorií pro lepší vyhodnocení shlukových charakteristik kožních větví a získali více informací, než by mohla poskytnout dvoustupňová shluková analýza (Liu et al., 2015).

Klinicky je lalok druhé dorzální metakarpální tepny navržen na principu bodu, linie a povrchu a obvykle má symetrický design. Mnohé cévní větve jsou však často anatomicky dominantní (Schaverien a Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al., 2010; Sun et al., 2013). Studium radiální a ulnární distribuce kožních větví je užitečné pro určení velikosti a tvaru laloku. Tato studie nezjistila žádný významný rozdíl v rozložení průměru a délky stopky kožní větve na radiální a ulnární straně (Obrázek 6).

Přestože se většina předchozích studií zaměřovala na kožní větve v distální části od šlachového kloubu, před šlachovým kloubem se obvykle nacházejí 1-2 kožní větve o průměru 0,37 ± 0,11 mm (Yoon et al., 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016). Kožní větve distální a proximální části druhé dorzální metakarpální tepny se vzájemně propojují, což může zvětšit délku cévního pediklu laloku a zvětšit jeho rotační pokrytí. Dorzální větev radiálního nervu prochází mezi radiální a loketní kožní větví. Tato anatomická vlastnost může klinikům pomoci navrhnout lalok z druhé dorzální metakarpální tepny tak, aby zahrnoval senzorické nervy, které obnovují senzorickou funkci povrchu rány a zlepšují hmatovou funkci konečků prstů.

Na základě našich anatomických pozorování a statistických studií byly jako pedikl laloku použity kožní větve v blízkosti nebo v místech shluku druhé dorzální metakarpální tepny a jako osa laloku sloužil povrchový výběžek druhé dorzální metakarpální tepny. Lalok z kožních větví je navržen tak, aby protínal rovinu mezi mělkou a hlubokou fascií (obrázek 7). Během operačního zákroku jsme co nejvíce zachovali fasciální tkáň kolem pediklu, abychom se vyhnuli cévnímu spasmu způsobenému nadměrnou deformací nebo rotací kožních větví. Při zvedání laloku nebylo nutné přetínat hlubokou fascii, aby byla chráněna jak druhá dorzální metakarpální tepna, tak původní kořen kožních větví. Po operaci byl pohyb ukazováku a prostředníku pacienta normální a senzorická funkce prstů byla dobrá, jak bylo posouzeno na základě dvoubodové diskriminace 2 mm (Delikonstantinou et al., 2011; obr. 8).

Průměry kožních větví jsou však natolik malé, že nahé větve jsou extrémně náchylné k vazospazmu. Před operací je velmi důležité provést dopplerovskou exploraci. Během operace je nutné věnovat pozornost anastomóze kožních větví a co nejvíce chránit anastomózní spojení mezi kožními větvemi.

Závěr

Kožní větve druhé dorzální metakarpální tepny byly seskupeny především ve třech polohách: 43,9 %, 61,2 % a 72,1 % v distální části druhé dorzální metakarpální tepny, která byla vybrána jako stopka laloku s kožním nervem pro opravu kožního defektu na ruce a prstech pacienta.

Prohlášení o dostupnosti dat

Všechny soubory dat vytvořené pro tuto studii jsou součástí článku/doplňkových materiálů.

Etické prohlášení

Studie zahrnující lidské účastníky byly přezkoumány a schváleny Institucionální revizní komisí nemocnice Červeného kříže v Guangzhou. Písemný informovaný souhlas získán od nejbližších příbuzných.

Příspěvky autora

Na začátku práce dal XL podnět ke sledování vztahu anastomózy a rozložení perforátorů vycházejících z druhé dorzální metakarpální tepny. TZ, ZD a PL pečlivě vypreparovali druhou dorzální metakarpální tepnu a její perforátory, zahrnuli propojení mezi perforátory v povrchové fascii a dermis. TZ provedl pelikulární preparát, který odhalil průběh perforátorů a anastomózy mezi přilehlými větvemi. Současně jsme změřili průměr a délku pediklů perforátorů v průběhu disekce, poté ZD a PL provedli nejen chí-kvadrát test k porovnání množství loketních a radiálních větví z druhé dorzální metakarpální tepny ve dvou skupinách pomocí programu SPSS 17.0, ale také shlukovou analýzu, což byl dvoustupňový postup shlukování ke sledování integrovaného rozložení perforátorů. ZD a PL navrhují lalok k pokrytí defektu prstu na základě anatomie perforátorů druhé dorzální metakarpální tepny. V celém průběhu nám XL poskytl velkou pomoc při dokončení tohoto výzkumu. Všichni autoři se podíleli na vzniku článku a schválili předloženou verzi.

Financování

Tato práce byla podpořena výzkumným grantem 20191A011015 (PL) z General Guidance Project of Guangzhou Municipal Health Committee, výzkumným grantem A2019273 (PL) z Guangdong Medical Science and Technology Research Fund, výzkumným grantem z Guangzhou high-level clinical key specialty construction fund (XL), výzkumným grantem z 59-special technology project of Guangzhou (XL), výzkumným grantem 2019 Ph.D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital a výzkumný grant z 2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospital.

Konflikt zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl prováděn bez jakýchkoli komerčních nebo finančních vztahů, které by mohly být chápány jako potenciální konflikt zájmů.

.