Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology

Introduktion

Hånden er det mest almindeligt anvendte vedhæng i dagligdagen og den mest sårbare del af kroppen. En skadet hånd vil sandsynligvis forårsage fysisk dysfunktion, påvirke en persons udseende negativt og producere en psykologisk byrde (Masakatsu et al., 2018; Viktor og Max, 2018; Xu et al., 2018). Dorsale metacarpal arterieflapper bruges til at reparere håndvævsdefekter og især defekter i fingrene. Nogle af fordelene ved den dorsale metacarpal arterieflap omfatter en simpel operation, bekvem vævsoverførsel og ligheder i karakteristika for vævskortex, sejhed og elasticitet (Isaraj, 2011; Schiefer et al., 2012).

Den anden dorsale metacarpal arterie er relativt anatomisk ensartet og sjældent fraværende. Derfor anvendes en anden dorsal metacarpal arterieflap normalt til at dække en huddefekt i hånden. Nuværende forskning viser, at den anden dorsale metacarpal hudflap normalt er udformet således, at den anden metacarpal dorsalarterie kan fungere som vaskulær pedikel ved reparation af huddefekter i hånden med små områder. En ulempe ved dette design er imidlertid, at det ofrer den anden dorsale metacarpal arterie og skader en stor mængde væv (Wang et al., 2011; Chi et al., 2018; Webster og Saint-Cyr, 2020).

Nyere undersøgelser har vist, at den anden dorsale metacarpal arterie udvider kutane grene, der forbindes indbyrdes i den overfladiske fascia for at danne en rig retikulær struktur rig på blodkar. De kutane grene, der udgår fra den dorsale metacarpal arterie, er hovedsageligt fordelt i det distale 1/3 segment og har en gennemsnitlig diameter > 0,2 mm. En kutan gren af den anden dorsale metacarpalarterie kan anvendes som vaskulær pedikel ved reparation af en defekt på et lille område i hånden (Da-Ping og Morris, 2001; Guang-Rong et al., 2005; Zhang et al., 2009; Appleton og Morris, 2014). Det er imidlertid vanskeligt at anvende ultralyd til at verificere de nøjagtige positioner af de kutane grene før operationen på grund af deres manglende skelnen. Derfor er en kvantitativ analyse af den anatomiske fordeling af kutane grene nyttig til udformning af flappen.

Vaskulær perfusion er en almindelig metode til at studere vaskulær konstruktion såsom blodkarrejsende, fordeling og anastomose. Forskellige fyldstoffer kan anvendes til perfusion af blodkar, og derefter kan blodkarrenes rejse vises ved hjælp af anatomi, gennemsigtighed, korrosion og radiografi. Disse fyldstoffer er gummi, plast, gelatine, olie osv. Latex er emulsionen, før gummiet størkner. Blodkarprøverne, der er perfunderet med den røde latex, er elastiske, lette at strække og ikke lette at knække. Denne metode er velegnet til mikroanatomisk observationsforskning. Ethylacetat- og plastikperfusion er en metode til fremstilling af støbte prøver. Blodkarrene perfunderes med ethylacetat og plast blandet med farvestof. Efter hærdning af ethylacetat og plastik ætses prøverne med syre for at efterlade kun ethylacetat- og plastikmodellen af blodkarrene tilbage. Sammenlignet med latexperfusionen kan de afstøbte prøver fremstillet af etylacetat- og plastperfusion vise tredimensionelle blodkarreers vandring og fordeling.

Og selv om talrige undersøgelser har beskrevet anvendelse af kutane grenflapper med den dorsale metacarpalarterie som pedikel, er der ikke foretaget nogen kvantitativ analyse af de kutane grenes fordelingsmønstre, herunder deres radiale og ulnare fordeling. I denne undersøgelse blev der anvendt anatomiske teknikker såsom vaskulær perfusion, afstøbning og gennemsigtighed til at undersøge fordelingsmønstrene for de kutane grene, herunder deres radiale og ulnare fordelinger, for at tilvejebringe et anatomisk grundlag for udformning af en flap.

Materialer og metoder

I alt 24 prøver af øvre lemmer blev lovligt indhentet fra Human Anatomy Department of Southern Medical University i Guangzhou, Kina. 24 prøver af øvre lemmer blev amputeret ved det menneskelige albueled, og straks blev brachialarterien perfunderet med farvede materialer. Prøverne blev opbevaret i et køleskab ved -18 °C. Vi udførte de anatomiske eksperimenter efter 1 uge. Derefter blev 16 af prøverne injiceret med latex til mikroanatomisk undersøgelse, fire prøver blev indlejret med ethylacetat og plastik til brug som afstøbningsprøver, og fire prøver blev injiceret med latex for at skabe gennemsigtige prøver. Undersøgelsesprotokollen blev godkendt af Institutional Review Board of Guangzhou Red Cross Hospital.

Latexprøver til mikroanatomi

Et glaskateter blev forsigtigt indført i brachialarterien, som blev fyldt med en vis mængde rød latex. Dernæst blev der foretaget et langsgående snit mellem anden og tredje metacarpal knogle på håndryggen, og hudvævet blev løftet fra den dybe fascie for at blotlægge kutane grene, der strækker sig fra den anden dorsale metacarpal arterie. Længden, diameteren og placeringen af de kutane grene, der udgår fra den anden dorsale metacarpalarterie, blev målt. Afstanden mellem midtpunktet af den anden svømmehudskant og midtpunktet af den anden metacarpal knogle blev fastsat som en enhed, og vi målte afstanden for alle grene til midtpunktet af den anden svømmehudskant.

Castprøver

Et glaskateter blev forsigtigt ført ind i brachialarterien, som derefter blev injiceret med 10 mL af en ethylacetat- og plastopløsning, der var tilstrækkelig stor til at fylde blodkarret; opløsningen blev genopfyldt med en vis mængde ethylacetat- og plastblanding hver 2. time. Blandingen blev genopfyldt fem gange i alt. Brachialarterien blev fyldt med selvhærdende tandlægeskålsmateriale under den sidste genopfyldning. Efter præparationen blev støbeprøven nedsænket i et bad med 25 % saltsyre og fik lov til langsomt at korrodere i en uge. Positionerne, fordelingen og de anastomotiske forbindelser af de kutane grene, der strækker sig fra den anden dorsale metacarpalarterie, blev observeret.

Transparente prøver til direkte observation

En passende mængde rød latex blev perfunderet ind i brachialarterien. Efter at det var størknet i blodkarrene, blev prøven lagt i blød og efterfølgende fikseret i 75 % alkohol; hvorefter den blev lufttørret på et ventileret sted. Til sidst blev prøven lagt i blød i glycerol for at gøre den gennemsigtig.

Statistisk analyse

Alle data blev analyseret ved hjælp af SPSS Statistics for Windows, version 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA). Afstanden mellem midtpunktet af den anden webrumskant og midtpunktet af den anden metacarpal knogle blev fastsat som standardenhedslængde (100 %) (Figur 1). Afstanden fra hver enkelt kutan gren til midtpunktet af den anden svømmehindekant blev registreret. Dataene blev underkastet K-means-gruppering for at foretage en kvantitativ analyse af de kutane grenes oprindelsesfordeling. Diametrene og pedikellængderne af de radiale og ulnare fordelinger af kutane grene, der strækker sig fra den anden dorsale metacarpalarterie, blev kvantitativt analyseret ved hjælp af den uafhængige t-test.

Resultater

Originfordeling af de kutane grene fra den anden dorsale metacarpal arterie

Alle kutane grene, der strækker sig fra den anden dorsale metacarpal arterie, blev talt i 16 prøver, og der blev identificeret i alt 103 grene. De kutane grene var hovedsageligt grupperet på tre positioner: det andet klyngepunkt var på 43,9 % og omfattede 21 grene, det fjerde klyngepunkt var på 61,2 % og omfattede 22 dermale grene, og det femte klyngepunkt var på 72,1 % og omfattede 22 kutane grene. Det første klyngepunkt var på 30,8 %, og det sjette klyngepunkt var på 85,6 %. Det var tydeligt, at de kutane grene var mindre fordelt ved det andet klyngepunkt; dog var diametrene og pedikellængderne af grenene ved det sjette klyngepunkt størst (tabel 1 og figur 2).

Distributionskarakteristika for diametre og pedikellængder af de radiale og ulnare distributioner af kutane grene, der strækker sig fra den anden dorsale metacarpalarterie

I alt 55 grene var fordelt på den radiale side af den anden dorsale metacarpalarterie, og 48 grene var fordelt på den ulnare side. Der var syv flere grene i den radiale side end i den ulnare side. Den gennemsnitlige diameter af de radiale grene var mindre end de ulnare kutane grene; der var dog ingen signifikant forskel i fordelingen af diameteren af de kutane grene på radial- og ulnarsiden (p = 0,659). Den gennemsnitlige pedikellængde for de radiale grene var signifikant mindre end for de ulnare grene (p = 0,265). Der var derfor ingen signifikant forskel i fordelingen af diametre og pedikellængder af de kutane grene i den radiale og ulnare side (tabel 2 og figur 3).

Figur 3. Fordelingen af diameteren og pedikellængden af den kutane gren mellem den radiale og ulnare side var der ingen signifikant forskel.

Det anatomiske forhold mellem de kutane grene og de dorsale grene af nervus radialis

Den anden dorsale metacarpal arterie bevæger sig mellem den anden og tredje metacarpal knogle og udsender mange kutane grene undervejs. De kutane grene er hovedsageligt koncentreret i de distale dele af andet og tredje seneled. Denne anatomiske undersøgelse viste imidlertid, at den anden dorsale metacarpal arterie også udsender 1-2 kutanforgreninger før seneleddet og danner en blodkaranastomose med de kutanforgreninger, der ligger længere væk fra seneleddet. Diameteren af de kutane grene varierede fra 0,31 til 0,47 mm (figur 4). Den dorsale gren af nervus radialis i hånden forlængede en nervegren ved håndleddet og bevægede sig mellem de kutane grene af den anden dorsale metacarpalarterie for at dominere den tilsvarende hud. Dette anatomiske træk kan give et anatomisk grundlag for udformning af klappen af den anden dorsale metacarpalarterie med en sensorisk nerve (figur 5).

Diskussion

Den anden dorsale metacarpalarterieflap er en vigtig flap, der almindeligvis anvendes til reparation af huddefekter i hånden. Kutane grene af den dorsale metacarpal arterie danner en vaskulær kæde, der forsyner den anden dorsale metacarpal arterieflap med blod. I denne undersøgelse analyserede vi oprindelsesfordelingen af de kutane grene og diameteren og pedikellængden af den radiale og ulnare fordeling af de kutane grene, der udgår fra den anden dorsale metacarpalarterie. De tre placeringer af de samlede kutane grene blev fundet at kunne bruges af klinikere til at designe kutane grenlapper og udføre operationen. Det anatomiske tilstødende forhold mellem de kutane grene og den dorsale kutane nerve blev også observeret.

Den anden dorsale metacarpal arterie stammer fra arteria radialis eller det dorsale karpal arterienetværk. Den bevæger sig derefter på den overfladiske overflade af de dorsale interosseusmuskler og udsender undervejs talrige kutane grene, som nærer det tilsvarende hudvæv (Marx et al., 2001; De Rezende et al., 2004; Al-Baz et al., 2019). Vores undersøgelse viste, at de kutane grene af den anden dorsale metacarpal arterie hovedsageligt var fordelt i seks klynger, hvoraf der var flere kutane grene fordelt på 43,9, 61,2 og 72,1 % af klyngepunkterne. En kliniker kan lokalisere den vaskulære pedikel forud for operationen i denne position. Vores statistiske analyse viste, at der i gennemsnit udsprang 6,4 grene fra den anden dorsale metacarpalarterie. Derfor udførte vi en k-mean klyngeanalyse for at etablere seks kategorier for bedre at evaluere klyngekarakteristika for kutane grene og opnå flere oplysninger, end en totrins klyngeanalyse kunne give (Liu et al., 2015).

Klinisk er den anden dorsale metacarpal arterieklap designet baseret på princippet om punkt, linje og overflade, og den har normalt et symmetrisk design. Mange vaskulære grene er dog ofte anatomisk dominerende (Schaverien og Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al., 2010; Sun et al., 2013). En undersøgelse af den radiale og ulnare fordeling af kutane grene er nyttig til at bestemme størrelsen og formen af en klap. I denne undersøgelse blev der ikke fundet nogen signifikant forskel i fordelingen af diameteren og pedikellængden af den kutane gren i den radiale og ulnare side (figur 6).

Mens de fleste tidligere undersøgelser har fokuseret på de kutane grene på den distale del fra seneleddet, er der normalt 1-2 kutane grene med en diameter på 0,37 ± 0,11 mm før seneleddet (Yoon et al, 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016). De kutane grene af de distale og proximale dele af den anden dorsale metacarpal arterie forbindes med hinanden, hvilket kan øge længden af klappens vaskulære pedikel og udvide dens rotationsdækning. Den dorsale gren af nervus radialis bevæger sig mellem de radiale og ulnare kutane grene. Denne anatomiske egenskab kan hjælpe klinikere med at designe den anden dorsale metacarpal arterieklap til at inkludere sensoriske nerver, der genopretter den sensoriske funktion af såroverfladen og forbedrer fingerspidernes taktile funktion.

Baseret på vores anatomiske observationer og statistiske undersøgelser blev de kutane grene nær eller i klyngepunkterne af den anden dorsale metacarpal arterie brugt som klappens pedikel, og overfladeprojektionen af den anden dorsale metacarpal arterie tjente som klapakse. En kutan grenklap er udformet til at skære planet mellem den overfladiske og den dybe fascie (figur 7). Under den kirurgiske procedure bevarede vi fascievævet omkring pediklen så meget som muligt for at undgå vaskulær spasme forårsaget af overdreven forvridning eller rotation af de kutane grene. Under løft af klappen var det ikke nødvendigt at skære i den dybe fascie for at beskytte både den anden dorsale metacarpal arterie og den oprindelige rod af de kutane grene. Efter operationen var patientens pegefinger- og langfingerbevægelse normal, og fingersensorisk funktion var god, vurderet ved en 2 mm topunktsdiskrimination (Delikonstantinou et al., 2011; figur 8).

Derimod er diametrene af kutane grene små nok til, at nøgne grene yderst er tilbøjelige til vasospasme. Før operationen er det meget vigtigt at foretage en Doppler-undersøgelse. Under operationen er det nødvendigt at være opmærksom på anastomosen af kutane grene og at beskytte anastomoseforbindelsen mellem de kutane grene så meget som muligt.

Slutning

Kutane grene af den anden dorsale metacarpal arterie var hovedsageligt grupperet på tre positioner: Det var en af de tre arterier, som blev valgt som klappeskaft med en kutan nerve til at reparere huddefekten i en patients hånd og fingre.

Datatilgængelighedserklæring

Alle datasæt genereret til denne undersøgelse er inkluderet i artiklen/det supplerende materiale.

Ethisk erklæring

Studierne, der involverer menneskelige deltagere, blev gennemgået og godkendt af Institutional Review Board of Guangzhou Red Cross Hospital. Skriftligt informeret samtykke indhentet fra de nærmeste pårørende.

Author Contributions

I begyndelsen af arbejdet gav XL ideen til at observere anastomoseforholdet og fordelingen af perforatorerne, der stammer fra den anden dorsale metacarpal arterie. TZ, ZD og PL dissekerede omhyggeligt den anden dorsale metacarpal arterie og dens perforatorer, inkluderede forbindelsen mellem perforatorerne i den overfladiske fascia og dermis. TZ gjorde det pellucide prøveeksemplar klar til at afsløre perforatorernes forløb og anastomosen mellem de tilstødende grene. Samtidig målte vi diameteren og længden af perforatorernes pedikel under dissektionen, hvorefter ZD og PL ikke blot foretog en chi2-test for at sammenligne mængden af ulnare og radiale grene fra den anden dorsale metacarpalarterie i to grupper med SPSS 17.0, men også en klyngeanalyse, som var en totrins klyngeprocedure for at observere den integrerede fordeling af perforatorerne. ZD og PL udformer flappen til at dække fingerens defekt på grundlag af anatomien af perforatorerne i den anden dorsale metacarpalarterie. I hele forløbet var XL en stor hjælp for os til at gennemføre denne forskning. Alle forfattere bidrog til artiklen og godkendte den indsendte version.

Funding

Dette arbejde blev støttet af forskningsbevilling 20191A011015 (PL) fra General Guidance Project of Guangzhou Municipal Health Committee, forskningsbevilling A2019273 (PL) fra Guangdong Medical Science and Technology Research Fund, forskningsbevilling fra Guangzhou high-level clinical key specialty construction fund (XL), forskningsbevilling fra 59-special technology project of Guangzhou (XL), forskningsbevilling fra 2019 Ph.D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital, og forskningsbevilling fra 2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospital.

Interessekonflikter

Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført uden kommercielle eller finansielle relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.