Fronteras en Bioingeniería y Biotecnología

Introducción

La mano es el apéndice más utilizado en la vida diaria y la parte más vulnerable del cuerpo. Una mano lesionada es probable que cause una disfunción física, afecte negativamente a la apariencia de la persona y produzca una carga psicológica (Masakatsu et al., 2018; Viktor y Max, 2018; Xu et al., 2018). Los colgajos de la arteria metacarpiana dorsal se utilizan para reparar los defectos del tejido de la mano, y especialmente los defectos de los dedos. Algunas ventajas del colgajo de la arteria metacarpiana dorsal incluyen una operación sencilla, una transferencia de tejido conveniente y similitudes en las características de la corteza del tejido, la dureza y la elasticidad (Isaraj, 2011; Schiefer et al., 2012).

La segunda arteria metacarpiana dorsal es relativamente consistente desde el punto de vista anatómico y rara vez está ausente. Por lo tanto, se suele utilizar un colgajo de la segunda arteria metacarpiana dorsal para cubrir un defecto cutáneo de la mano. Las investigaciones actuales demuestran que el colgajo cutáneo del segundo metacarpiano suele diseñarse de forma que la arteria dorsal del segundo metacarpiano sirva de pedículo vascular cuando se reparan defectos cutáneos de pequeña superficie en la mano. Sin embargo, una desventaja de ese diseño es que sacrifica la segunda arteria dorsal metacarpiana y lesiona una gran cantidad de tejido (Wang et al., 2011; Chi et al., 2018; Webster y Saint-Cyr, 2020).

Estudios recientes han demostrado que la segunda arteria dorsal metacarpiana extiende ramas cutáneas que se interconectan en la fascia superficial para formar una estructura reticular rica en vasos sanguíneos. Las ramas cutáneas que surgen de la arteria metacarpiana dorsal se distribuyen principalmente en el segmento 1/3 distal, y tienen un diámetro medio > 0,2 mm. Una rama cutánea de la segunda arteria metacarpiana dorsal puede utilizarse como pedículo vascular al reparar un defecto de área pequeña en la mano (Da-Ping y Morris, 2001; Guang-Rong et al., 2005; Zhang et al., 2009; Appleton y Morris, 2014). Sin embargo, es difícil utilizar la ecografía para verificar las posiciones exactas de las ramas cutáneas antes de la cirugía debido a su falta de distinción. Por lo tanto, un análisis cuantitativo de la distribución anatómica de las ramas cutáneas es útil para diseñar el colgajo.

La perfusión vascular es un método común para estudiar la construcción vascular, como el recorrido, la distribución y la anastomosis de los vasos sanguíneos. Se pueden utilizar diferentes rellenos para perfundir los vasos sanguíneos y, a continuación, se puede visualizar el recorrido de los vasos sanguíneos mediante anatomía, transparencia, corrosión y radiografía. Estos rellenos son el caucho, el plástico, la gelatina y el aceite, etc. El látex es la emulsión antes de que el caucho se solidifique. Las muestras de vasos sanguíneos perfundidas con el látex rojo son elásticas, fáciles de estirar y no se rompen fácilmente. Este método es adecuado para la investigación de la observación de la microanatomía. La perfusión de acetato de etilo y plástico es un método para hacer especímenes de molde. Los vasos sanguíneos se perfunden con acetato de etilo y plástico mezclado con agente de tinción. Tras el endurecimiento del acetato de etilo y el plástico, las muestras se corroen con ácido para dejar sólo el modelo de acetato de etilo y plástico de los vasos sanguíneos. En comparación con la perfusión de látex, las muestras de yeso hechas con acetato de etilo y perfusión de plástico pueden mostrar el recorrido y la distribución tridimensional de los vasos sanguíneos.

Aunque se han descrito numerosos estudios en los que se utilizan colgajos de ramas cutáneas con la arteria metacarpiana dorsal como pedículo, no se ha realizado ningún análisis cuantitativo de los patrones de distribución de las ramas cutáneas, incluidas sus distribuciones radial y cubital. En este estudio se utilizaron técnicas anatómicas como la perfusión vascular, el vaciado y la transparencia para estudiar los patrones de distribución de las ramas cutáneas, incluidas sus distribuciones radial y cubital, con el fin de proporcionar una base anatómica para el diseño de un colgajo.

Materiales y métodos

Un total de 24 especímenes de miembros superiores se obtuvieron legalmente del Departamento de Anatomía Humana de la Universidad Médica del Sur en Guangzhou, China. Se amputaron 24 especímenes de miembro superior en la articulación del codo humano e inmediatamente se perfundió la arteria braquial con materiales coloreados. Estos especímenes se colocaron en un refrigerador a -18°C para su almacenamiento. Se realizaron los experimentos anatómicos al cabo de 1 semana. A continuación, 16 de los especímenes se inyectaron con látex para examinar la microanatomía, cuatro especímenes se incrustaron con acetato de etilo y plástico para utilizarlos como especímenes de yeso, y cuatro especímenes se inyectaron con látex para crear especímenes transparentes. El protocolo del estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Hospital de la Cruz Roja de Guangzhou.

Especímenes de látex para microanatomía

Se insertó cuidadosamente un catéter de vidrio en la arteria braquial, que se llenó con una cierta cantidad de látex rojo. A continuación, se realizó una incisión longitudinal entre el segundo y el tercer hueso metacarpiano en el dorso de la mano, y se elevó el tejido cutáneo de la fascia profunda para exponer las ramas cutáneas que se extendían desde la segunda arteria metacarpiana dorsal. Se midieron las longitudes, los diámetros y las posiciones de las ramas cutáneas que se extienden desde la segunda arteria metacarpiana dorsal. Se estableció como unidad la distancia entre el punto medio del borde del segundo espacio web y el punto medio del segundo hueso metacarpiano, y se midió la distancia de todas las ramas al punto medio del borde del segundo espacio web.

Muestras de yeso

Se introdujo cuidadosamente un catéter de vidrio en la arteria braquial, que se inyectó con 10 mL de una solución de acetato de etilo y plástico suficiente para llenar el vaso sanguíneo; la solución se repuso con una cierta cantidad de mezcla de acetato de etilo y plástico cada 2 h. La mezcla se repuso cinco veces en total. La arteria braquial se rellenó con material de bandeja dental autofraguante durante la última reposición. Tras su preparación, la muestra de fundición se sumergió en un baño de ácido clorhídrico al 25% y se dejó corroer lentamente durante una semana. Se observaron las posiciones, la distribución y las conexiones anastomóticas de las ramas cutáneas que se extienden desde la segunda arteria metacarpiana dorsal.

Muestras transparentes para observación directa

Se perfundió una cantidad adecuada de látex rojo en la arteria braquial. Después de que se solidificara en los vasos sanguíneos, la muestra se empapó y posteriormente se fijó en alcohol al 75%; después se secó al aire en un lugar ventilado. Por último, la muestra se empapó en glicerol para hacerla transparente.

Análisis estadístico

Todos los datos se analizaron utilizando el programa SPSS Statistics for Windows, versión 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, Estados Unidos). La distancia entre el punto medio del borde del segundo espacio web y el punto medio del segundo hueso metacarpiano se estableció como longitud unitaria estándar (100%) (Figura 1). Se registró la distancia de cada rama cutánea al punto medio del segundo borde del espacio web. Los datos se sometieron a una agrupación de K-means para analizar cuantitativamente la distribución del origen de las ramas cutáneas. Los diámetros y las longitudes de los pedículos de las distribuciones radial y cubital de las ramas cutáneas que se extienden desde la segunda arteria metacarpiana dorsal se analizaron cuantitativamente mediante la prueba t independiente.

Resultados

Distribución del origen de las ramas cutáneas de la segunda arteria metacarpiana dorsal

Se contaron todas las ramas cutáneas que se extendían desde la segunda arteria metacarpiana dorsal en 16 especímenes, y se identificaron un total de 103 ramas. Las ramas cutáneas se agrupaban principalmente en tres posiciones: el segundo punto de agrupación estaba en el 43,9%, e incluía 21 ramas, el cuarto punto de agrupación estaba en el 61,2%, e incluía 22 ramas dérmicas, y el quinto punto de agrupación estaba en el 72,1%, e incluía 22 ramas cutáneas. El primer punto de agrupación se situó en el 30,8% y el sexto en el 85,6%. Era evidente que las ramas cutáneas estaban menos distribuidas en el segundo punto de agrupación; sin embargo, los diámetros y las longitudes de los pedículos de las ramas en el sexto punto de agrupación eran los mayores (Tabla 1 y Figura 2).

Características de distribución de los diámetros y longitudes de los pedículos de las distribuciones radial y cubital de las ramas cutáneas que se extienden desde la segunda arteria metacarpiana dorsal

Un total de 55 ramas se distribuyeron en el lado radial de la segunda arteria metacarpiana dorsal y 48 ramas se distribuyeron en el lado cubital. Había siete ramas más en el lado radial que en el cubital. El diámetro medio de las ramas radiales era menor que el de las ramas cutáneas cubitales; sin embargo, no había diferencias significativas en la distribución del diámetro de las ramas cutáneas en los lados radial y cubital (p = 0,659). La longitud media del pedículo de las ramas radiales fue significativamente menor que la de las ramas cubitales (p = 0,265). Por lo tanto, no hubo diferencias significativas en la distribución de los diámetros y las longitudes de los pedículos de las ramas cutáneas en el lado radial y cubital (Tabla 2 y Figura 3).

La relación anatómica entre las ramas cutáneas y las ramas dorsales del nervio radial

La segunda arteria metacarpiana dorsal viaja entre el segundo y el tercer hueso metacarpiano, y emite numerosas ramas cutáneas a lo largo de su recorrido. Las ramas cutáneas se concentran principalmente en las partes distales de la segunda y tercera articulaciones tendinosas. Sin embargo, este estudio anatómico descubrió que la segunda arteria metacarpiana dorsal también emitía 1-2 ramas cutáneas antes de la articulación tendinosa, y formaba una anastomosis de vasos sanguíneos con las ramas cutáneas situadas más lejos de la articulación tendinosa. El diámetro de las ramas cutáneas oscilaba entre 0,31 y 0,47 mm (Figura 4). La rama dorsal del nervio radial de la mano extendía una rama nerviosa en la articulación de la muñeca y viajaba entre las ramas cutáneas de la segunda arteria metacarpiana dorsal para dominar la piel correspondiente. Esta característica anatómica puede proporcionar una base anatómica para diseñar el colgajo de la segunda arteria metacarpiana dorsal con un nervio sensorial (Figura 5).

Discusión

El colgajo de la segunda arteria metacarpiana dorsal es un importante colgajo utilizado habitualmente para reparar defectos cutáneos en la mano. Las ramas cutáneas de la arteria metacarpiana dorsal forman una cadena vascular que suministra sangre para el colgajo de la segunda arteria metacarpiana dorsal. En este estudio, analizamos la distribución del origen de las ramas cutáneas y los diámetros y longitudes de los pedículos de la distribución radial y cubital de las ramas cutáneas que se extienden desde la segunda arteria metacarpiana dorsal. Se comprobó que las tres localizaciones de las ramas cutáneas agrupadas servían a los clínicos para diseñar el colgajo de ramas cutáneas y realizar la operación. También se observó la relación anatómica adyacente entre las ramas cutáneas y el nervio cutáneo dorsal.

La segunda arteria metacarpiana dorsal se origina a partir de la arteria radial o red arterial dorsal del carpo. A continuación, viaja por la superficie superficial de los músculos interóseos dorsales y emite numerosas ramas cutáneas a lo largo de su recorrido que nutren el tejido cutáneo correspondiente (Marx et al., 2001; De Rezende et al., 2004; Al-Baz et al., 2019). En nuestro estudio se observó que las ramas cutáneas de la segunda arteria metacarpiana dorsal se distribuían principalmente en seis racimos, de los cuales había más ramas cutáneas distribuidas en el 43,9, el 61,2 y el 72,1% de los puntos del racimo. Un clínico puede localizar el pedículo vascular antes de la cirugía en esta posición. Nuestro análisis estadístico mostró que una media de 6,4 ramas se originaban en la segunda arteria metacarpiana dorsal. Por lo tanto, realizamos un análisis de agrupación k-mean para establecer seis categorías para evaluar mejor las características de agrupación de las ramas cutáneas, y obtener más información de la que podría proporcionar un análisis de agrupación de dos pasos (Liu et al., 2015).

Clinicamente, el colgajo de la segunda arteria metacarpiana dorsal se diseña basándose en el principio de punto, línea y superficie, y suele tener un diseño simétrico. Sin embargo, muchas ramas vasculares suelen ser anatómicamente dominantes (Schaverien y Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al., 2010; Sun et al., 2013). Un estudio de la distribución radial y cubital de las ramas cutáneas es útil para determinar el tamaño y la forma de un colgajo. En este estudio no se encontraron diferencias significativas en la distribución del diámetro y la longitud del pedículo de la rama cutánea en el lado radial y cubital (Figura 6).

Mientras que la mayoría de los estudios anteriores se han centrado en las ramas cutáneas en la parte distal desde la articulación del tendón, suele haber 1-2 ramas cutáneas con un diámetro de 0,37 ± 0,11 mm antes de la articulación del tendón (Yoon et al, 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016). Las ramas cutáneas de las partes distal y proximal de la segunda arteria metacarpiana dorsal se unen entre sí, lo que puede aumentar la longitud del pedículo vascular del colgajo y ampliar su cobertura rotacional. La rama dorsal del nervio radial viaja entre las ramas cutáneas radial y cubital. Esta característica anatómica puede ayudar a los clínicos a diseñar el colgajo de la segunda arteria metacarpiana dorsal para incluir nervios sensoriales que restauren la función sensorial de la superficie de la herida y mejoren la función táctil de las yemas de los dedos.

Basado en nuestras observaciones anatómicas y estudios estadísticos, las ramas cutáneas cercanas o en los puntos de agrupación de la segunda arteria metacarpiana dorsal se utilizaron como pedículo del colgajo, y la proyección superficial de la segunda arteria metacarpiana dorsal sirvió como eje del colgajo. Un colgajo de ramas cutáneas está diseñado para cortar el plano entre la fascia superficial y la profunda (Figura 7). Durante el procedimiento quirúrgico, conservamos el tejido fascial alrededor del pedículo en la medida de lo posible para evitar el espasmo vascular causado por una distorsión o rotación excesiva de las ramas cutáneas. Durante el proceso de elevación del colgajo, no fue necesario cortar la fascia profunda para proteger tanto la segunda arteria metacarpiana dorsal como la raíz original de las ramas cutáneas. Después de la operación, el movimiento de los dedos índice y medio del paciente era normal y la función sensorial de los dedos era buena, a juzgar por una discriminación de dos puntos de 2 mm (Delikonstantinou et al., 2011; Figura 8).

Sin embargo, los diámetros de las ramas cutáneas son lo suficientemente pequeños como para que las ramas desnudas sean extremadamente propensas al vasoespasmo. Antes de la operación es muy importante realizar una exploración Doppler. Durante la operación, es necesario prestar atención a la anastomosis de las ramas cutáneas, y proteger la anastomosis que une las ramas cutáneas tanto como sea posible.

Conclusión

Las ramas cutáneas de la segunda arteria metacarpiana dorsal se agruparon principalmente en tres posiciones: 43,9, 61,2 y 72,1% en la segunda arteria metacarpiana dorsal distal, que se eligió como pedículo del colgajo con un nervio cutáneo para reparar el defecto cutáneo en la mano y los dedos de un paciente.

Declaración de disponibilidad de datos

Todos los conjuntos de datos generados para este estudio se incluyen en el artículo/material suplementario.

Declaración de ética

Los estudios en los que participaron personas fueron revisados y aprobados por la Junta de Revisión Institucional del Hospital de la Cruz Roja de Guangzhou. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de los familiares.

Contribuciones de los autores

Al principio del trabajo, XL dio la idea de observar la relación de anastomosis y la distribución de las perforadoras que surgen de la segunda arteria metacarpiana dorsal. TZ, ZD y PL diseccionaron cuidadosamente la segunda arteria metacarpiana dorsal y sus perforadoras, incluyeron el enlace entre las perforadoras en la fascia superficial y la dermis. TZ hizo que la muestra pelúcida revelara el curso de las perforadoras y la anastomosis entre las ramas adyacentes. Al mismo tiempo, medimos el diámetro y la longitud del pedículo de las perforadoras en el curso de la disección, y luego ZD y PL realizaron no sólo una prueba de chi-cuadrado para comparar las cantidades de las ramas cubital y radial de la segunda arteria metacarpiana dorsal en dos grupos con SPSS 17.0, sino también el análisis de conglomerados, que era un procedimiento de conglomerados de dos pasos para observar la distribución integrada de las perforadoras. ZD y PL diseñaron el colgajo para cubrir el defecto del dedo basándose en la anatomía de las perforadoras de la segunda arteria metacarpiana dorsal. En todo el curso, XL nos proporcionó una gran ayuda para completar esta investigación. Todos los autores contribuyeron al artículo y aprobaron la versión presentada.

Financiación

Este trabajo fue apoyado por la beca de investigación 20191A011015 (PL) del Proyecto de Orientación General del Comité Municipal de Salud de Guangzhou, la beca de investigación A2019273 (PL) del Fondo de Investigación de Ciencia y Tecnología Médica de Guangdong, la beca de investigación del Fondo de Construcción de Especialidades Clave Clínicas de Alto Nivel de Guangzhou (XL), la beca de investigación del Proyecto de Tecnología Especial 59 de Guangzhou (XL), la beca de investigación del Fondo de Investigación Científica de la Estación de Trabajo de Doctorado 2019 de Guangzhou.D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital, y beca de investigación de 2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospital.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un potencial conflicto de intereses.