Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology
Introduction
La main est l’appendice le plus utilisé dans la vie quotidienne et la partie la plus vulnérable du corps. Une main blessée est susceptible de provoquer un dysfonctionnement physique, d’affecter négativement l’apparence d’une personne et de produire un fardeau psychologique (Masakatsu et al., 2018 ; Viktor et Max, 2018 ; Xu et al., 2018). Les lambeaux d’artère métacarpienne dorsale sont utilisés pour réparer les défauts des tissus de la main, et notamment les défauts des doigts. Certains avantages du lambeau d’artère métacarpienne dorsale comprennent une opération simple, un transfert de tissu pratique et des similitudes dans les caractéristiques du cortex tissulaire, de la ténacité et de l’élasticité (Isaraj, 2011 ; Schiefer et al., 2012).
La deuxième artère métacarpienne dorsale est relativement cohérente sur le plan anatomique et rarement absente. Par conséquent, un lambeau d’artère métacarpienne du deuxième dorsal est généralement utilisé pour couvrir un défaut cutané de la main. Les recherches actuelles montrent que le lambeau cutané du deuxième métacarpien dorsal est généralement conçu de manière à permettre à l’artère dorsale du deuxième métacarpien de servir de pédicule vasculaire lors de la réparation de défauts cutanés de petite surface dans la main. Cependant, un inconvénient de cette conception est qu’elle sacrifie l’artère dorsale du deuxième métacarpien et blesse une grande quantité de tissu (Wang et al., 2011 ; Chi et al., 2018 ; Webster et Saint-Cyr, 2020).
Des études récentes ont montré que l’artère dorsale du deuxième métacarpien étend des branches cutanées qui s’interconnectent dans le fascia superficiel pour former une structure réticulaire riche en vaisseaux sanguins. Les branches cutanées issues de l’artère métacarpienne dorsale sont principalement distribuées dans le segment 1/3 distal, et ont un diamètre moyen > 0,2 mm. Une branche cutanée de la deuxième artère métacarpienne dorsale peut être utilisée comme pédicule vasculaire lors de la réparation d’un défaut de petite surface dans la main (Da-Ping et Morris, 2001 ; Guang-Rong et al., 2005 ; Zhang et al., 2009 ; Appleton et Morris, 2014). Cependant, il est difficile d’utiliser l’échographie pour vérifier les positions exactes des branches cutanées avant la chirurgie en raison de leur manque de distinction. Par conséquent, une analyse quantitative de la distribution anatomique des branches cutanées est utile pour concevoir le lambeau.
La perfusion vasculaire est une méthode courante pour étudier la construction vasculaire telle que le déplacement, la distribution et l’anastomose des vaisseaux sanguins. Différentes charges peuvent être utilisées pour perfuser les vaisseaux sanguins, et ensuite le voyage des vaisseaux sanguins peut être visualisé par l’anatomie, la transparence, la corrosion et la radiographie. Ces charges sont le caoutchouc, le plastique, la gélatine et l’huile, etc. Le latex est l’émulsion avant la solidification du caoutchouc. Les échantillons de vaisseaux sanguins perfusés avec le latex rouge sont élastiques, faciles à étirer et ne se cassent pas facilement. Cette méthode est adaptée à la recherche d’observation de la microanatomie. La perfusion d’acétate d’éthyle et de plastique est une méthode de fabrication de spécimens moulés. Les vaisseaux sanguins sont perfusés avec de l’acétate d’éthyle et du plastique mélangé à un agent de coloration. Après le durcissement de l’acétate d’éthyle et du plastique, les spécimens sont corrodés avec de l’acide pour ne laisser que le modèle d’acétate d’éthyle et de plastique des vaisseaux sanguins. Par rapport à la perfusion en latex, les spécimens moulés en acétate d’éthyle et en plastique peuvent montrer le déplacement et la distribution des vaisseaux sanguins en trois dimensions.
Bien que de nombreuses études aient décrit l’utilisation de lambeaux de branches cutanées avec l’artère métacarpienne dorsale servant de pédicule, aucune analyse quantitative n’a été réalisée sur les modèles de distribution des branches cutanées, y compris leurs distributions radiale et ulnaire. Cette étude a utilisé des techniques anatomiques telles que la perfusion vasculaire, le moulage et la transparence pour étudier les schémas de distribution des branches cutanées, y compris leurs distributions radiale et ulnaire, afin de fournir une base anatomique pour la conception d’un lambeau.
Matériels et méthodes
Un total de 24 spécimens de membres supérieurs a été obtenu légalement du département d’anatomie humaine de l’Université médicale du Sud à Guangzhou, en Chine. 24 spécimens de membres supérieurs ont été amputés au niveau de l’articulation du coude humain et immédiatement l’artère brachiale a été perfusée avec des matériaux colorés. Ces spécimens ont été placés dans un réfrigérateur à -18°C pour être conservés. Nous avons réalisé les expériences anatomiques après 1 semaine. Ensuite, 16 des spécimens ont été injectés avec du latex pour un examen de microanatomie, quatre spécimens ont été enrobés d’acétate d’éthyle et de plastique pour être utilisés comme spécimens moulés, et quatre spécimens ont été injectés avec du latex pour créer des spécimens transparents. Le protocole d’étude a été approuvé par le conseil d’examen institutionnel de l’hôpital de la Croix-Rouge de Guangzhou.
Spécimens de latex pour la microanatomie
Un cathéter en verre a été soigneusement inséré dans l’artère brachiale, qui a été remplie d’une certaine quantité de latex rouge. Ensuite, une incision longitudinale a été pratiquée entre les deuxième et troisième os métacarpiens sur le dos de la main, et le tissu cutané a été soulevé du fascia profond pour exposer les branches cutanées s’étendant de la deuxième artère métacarpienne dorsale. Les longueurs, les diamètres et les positions des branches cutanées s’étendant à partir de la deuxième artère métacarpienne dorsale ont été mesurés. La distance entre le point médian du deuxième bord de l’espace web et le point médian du deuxième os métacarpien a été fixée comme unité, et nous avons mesuré la distance de toutes les branches au point médian du deuxième bord de l’espace web.
Spécimens moulés
Un cathéter en verre a été soigneusement inséré dans l’artère brachiale, qui a ensuite été injectée avec 10 mL d’une solution d’acétate d’éthyle et de plastique suffisante pour remplir le vaisseau sanguin ; la solution a été réapprovisionnée avec une certaine quantité de mélange d’acétate d’éthyle et de plastique toutes les 2 h. Le mélange a été réapprovisionné cinq fois au total. L’artère brachiale a été remplie de matériau pour plateau dentaire autodurcissant lors du dernier remplissage. Après sa préparation, le spécimen coulé a été immergé dans un bain d’acide chlorhydrique à 25 % et laissé se corroder lentement pendant une semaine. Les positions, la distribution et les connexions anastomotiques des branches cutanées s’étendant de la deuxième artère métacarpienne dorsale ont été observées.
Spécimens transparents pour l’observation directe
Une quantité appropriée de latex rouge a été perfusée dans l’artère brachiale. Après qu’il se soit solidifié dans les vaisseaux sanguins, le spécimen a été trempé et ensuite fixé dans de l’alcool à 75% ; après quoi, il a été séché à l’air dans un endroit ventilé. Enfin, le spécimen a été trempé dans du glycérol pour le rendre transparent.
Analyse statistique
Toutes les données ont été analysées à l’aide de SPSS Statistics for Windows, version 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, États-Unis). La distance entre le point médian du deuxième bord de l’espace web et le point médian du deuxième os métacarpien a été établie comme étant la longueur unitaire standard (100%) (figure 1). La distance de chaque branche cutanée au point médian du deuxième bord de l’espace web a été enregistrée. Les données ont été soumises à un regroupement de type K-means pour analyser quantitativement la distribution de l’origine des branches cutanées. Les diamètres et les longueurs des pédicules des distributions radiale et ulnaire des branches cutanées s’étendant à partir de la deuxième artère métacarpienne dorsale ont été analysés quantitativement par le test t indépendant.
Figure 1. La distance entre le point médian du deuxième bord de l’espace web et le point médian du deuxième os métacarpien a été définie comme la longueur unitaire standard (100%).
Résultats
Distribution de l’origine des branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale
Toutes les branches cutanées s’étendant à partir de la deuxième artère métacarpienne dorsale ont été comptées dans 16 spécimens, et un total de 103 branches a été identifié. Les branches cutanées étaient principalement regroupées en trois positions : le deuxième point de regroupement était à 43,9%, et comprenait 21 branches, le quatrième point de regroupement était à 61,2%, et comprenait 22 branches dermiques, et le cinquième point de regroupement était à 72,1%, et comprenait 22 branches cutanées. Le premier point de cluster était à 30,8% et le sixième point de cluster était à 85,6%. Il était évident que les branches cutanées étaient moins distribuées au deuxième point de cluster ; cependant, les diamètres et les longueurs de pédicule des branches au sixième point de cluster étaient les plus grands (tableau 1 et figure 2).
Tableau 1. La distribution en grappes des branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale chez 16 spécimens.
Figure 2. Les branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale sont principalement regroupées à trois positions : le deuxième point de regroupement est à 43,9 % (A), le quatrième point de regroupement est à 61,2 % (B) et le cinquième point de regroupement était à 72,1 % (C).
Caractéristiques de distribution des diamètres et longueurs de pédicule des distributions radiale et ulnaire des branches cutanées s’étendant de la deuxième artère métacarpienne dorsale
Un total de 55 branches étaient distribuées dans le côté radial de la deuxième artère métacarpienne dorsale et 48 branches étaient distribuées dans le côté ulnaire. Il y avait sept branches de plus dans le côté radial que dans le côté ulnaire. Le diamètre moyen des branches radiales était plus petit que celui des branches cutanées ulnaires ; cependant, il n’y avait pas de différence significative dans la distribution du diamètre des branches cutanées dans les côtés radial et ulnaire (p = 0,659). La longueur moyenne du pédicule des branches radiales était significativement inférieure à celle des branches ulnaires (p = 0,265). Il n’y avait donc pas de différence significative dans la distribution des diamètres et des longueurs de pédicule des branches cutanées du côté radial et du côté ulnaire (tableau 2 et figure 3).
Tableau 2. La distribution du diamètre et de la longueur du pédicule des branches cutanées entre le côté radial et le côté ulnaire.
Figure 3. La distribution du diamètre et de la longueur du pédicule de la branche cutanée entre le côté radial et le côté ulnaire ne présentait pas de différence significative.
La relation anatomique entre les branches cutanées et les branches dorsales du nerf radial
L’artère métacarpienne dorsale deuxième voyage entre les deuxième et troisième os métacarpiens, et émet de nombreuses branches cutanées le long du chemin. Les branches cutanées sont principalement concentrées dans les parties distales des deuxième et troisième articulations tendineuses. Cependant, cette étude anatomique a révélé que la deuxième artère métacarpienne dorsale émettait également 1 ou 2 branches cutanées avant l’articulation tendineuse, et formait une anastomose de vaisseaux sanguins avec les branches cutanées situées plus loin de l’articulation tendineuse. Le diamètre des branches cutanées était compris entre 0,31 et 0,47 mm (figure 4). La branche dorsale du nerf radial dans la main a prolongé une branche nerveuse au niveau de l’articulation du poignet et a voyagé entre les branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale pour dominer la peau correspondante. Cette caractéristique anatomique peut fournir une base anatomique pour concevoir le lambeau de la deuxième artère métacarpienne dorsale avec un nerf sensitif (figure 5).
Figure 4. Les branches cutanées se sont étendues dans la partie proximale de l’articulation tendineuse, et ont formé une anastomose des vaisseaux sanguins avec les branches cutanées plus éloignées de l’articulation tendineuse.
Figure 5. La branche dorsale du nerf radial dans la main a prolongé une branche nerveuse au niveau de l’articulation du poignet et a voyagé entre les branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale.
Discussion
Le lambeau de la deuxième artère métacarpienne dorsale est un lambeau important couramment utilisé pour réparer les défauts cutanés de la main. Les branches cutanées de l’artère métacarpienne dorsale forment une chaîne vasculaire qui alimente en sang le lambeau de l’artère métacarpienne dorsale. Dans cette étude, nous avons analysé la distribution de l’origine des branches cutanées ainsi que les diamètres et les longueurs des pédicules de la distribution radiale et cubitale des branches cutanées s’étendant à partir de la deuxième artère métacarpienne dorsale. Les trois emplacements des branches cutanées regroupées se sont avérés être utilisés par les cliniciens pour concevoir le lambeau de branches cutanées et réaliser l’opération. La relation anatomique adjacente entre les branches cutanées et le nerf cutané dorsal a également été observée.
La deuxième artère métacarpienne dorsale naît de l’artère radiale ou du réseau d’artères dorsales du carpe. Elle chemine ensuite sur la surface superficielle des muscles interosseux dorsaux, et émet en chemin de nombreuses branches cutanées qui nourrissent le tissu cutané correspondant (Marx et al., 2001 ; De Rezende et al., 2004 ; Al-Baz et al., 2019). Notre étude a révélé que les branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale étaient principalement distribuées dans six grappes, parmi lesquelles il y avait plus de branches cutanées distribuées à 43,9, 61,2 et 72,1 % des points de grappe. Un clinicien peut localiser le pédicule vasculaire avant la chirurgie dans cette position. Notre analyse statistique a montré qu’une moyenne de 6,4 branches provenaient de la deuxième artère métacarpienne dorsale. Par conséquent, nous avons effectué une analyse de regroupement k-mean afin d’établir six catégories pour mieux évaluer les caractéristiques de regroupement des branches cutanées et obtenir plus d’informations que celles qui pourraient être fournies par une analyse de regroupement en deux étapes (Liu et al., 2015).
Cliniquement, le rabat de l’artère métacarpienne du deuxième dorsal est conçu selon le principe du point, de la ligne et de la surface, et présente généralement une conception symétrique. Cependant, de nombreuses branches vasculaires sont souvent anatomiquement dominantes (Schaverien et Saint-Cyr, 2008 ; Saint-Cyr et al., 2010 ; Sun et al., 2013). Une étude de la distribution radiale et cubitale des branches cutanées est utile pour déterminer la taille et la forme d’un lambeau. Cette étude n’a trouvé aucune différence significative dans la distribution du diamètre et de la longueur du pédicule de la branche cutanée du côté radial et ulnaire (Figure 6).
Figure 6. Les spécimens moulés (A) et les spécimens transparents (B) n’ont pas non plus montré de différence significative dans la distribution des branches cutanées du côté du radius et de l’ulna.
Alors que la plupart des études précédentes se sont concentrées sur les branches cutanées à la partie distale à partir de l’articulation du tendon, il y a généralement 1-2 branches cutanées avec un diamètre de 0,37 ± 0,11 mm avant l’articulation du tendon (Yoon et al, 2007 ; Zhu et al., 2013 ; Rozen et al., 2015 ; van Alphen et al., 2016). Les branches cutanées des parties distale et proximale de la deuxième artère métacarpienne dorsale se relient entre elles, ce qui peut augmenter la longueur du pédicule vasculaire du lambeau et élargir sa couverture rotatoire. La branche dorsale du nerf radial voyage entre les branches cutanées radiale et ulnaire. Cette caractéristique anatomique peut aider les cliniciens à concevoir le lambeau de l’artère métacarpienne du deuxième dorsal pour inclure les nerfs sensoriels qui restaurent la fonction sensorielle de la surface de la plaie et améliorent la fonction tactile du bout des doigts.
Sur la base de nos observations anatomiques et de nos études statistiques, les branches cutanées à proximité ou dans les points de regroupement de l’artère métacarpienne du deuxième dorsal ont été utilisées comme pédicule du lambeau, et la projection de surface de l’artère métacarpienne du deuxième dorsal a servi d’axe au lambeau. Un lambeau de branches cutanées est conçu pour couper le plan entre le fascia superficiel et le fascia profond (Figure 7). Pendant la procédure chirurgicale, nous avons préservé autant que possible le tissu aponévrotique autour du pédicule afin d’éviter un spasme vasculaire causé par une distorsion ou une rotation excessive des branches cutanées. Pendant le processus de soulèvement du lambeau, il n’a pas été nécessaire de couper le fascia profond afin de protéger à la fois l’artère métacarpienne dorsale et la racine originale des branches cutanées. Après l’opération, le mouvement de l’index et du majeur du patient était normal et la fonction sensorielle des doigts était bonne, comme en témoigne une discrimination à deux points de 2 mm (Delikonstantinou et al., 2011 ; Figure 8).
Figure 7. Cette idéographie présente l’angioarchitecture anatomique et la distribution parmi les branches cutanées issues de la deuxième artère métacarpienne dorsale, et révèle la conception du lambeau de branches cutanées avec le pédicule de la deuxième artère métacarpienne dorsale.
Figure 8. Le lambeau de la deuxième artère métacarpienne dorsale avec le nerf cutané a été récupéré pour réparer le défaut cutané de la main. Après l’opération, le mouvement des doigts du patient était normal et la sensibilité des doigts était bonne grâce à une discrimination à deux points de 2 mm.
Cependant, les diamètres des branches cutanées sont suffisamment petits pour que les branches nues extrêmement soient sujettes au vasospasme. Avant l’opération, il est très important de réaliser une exploration Doppler. Pendant l’opération, il est nécessaire de prêter attention à l’anastomose des branches cutanées, et de protéger autant que possible la liaison anastomosée entre les branches cutanées.
Conclusion
Les branches cutanées de la deuxième artère métacarpienne dorsale étaient principalement regroupées à trois positions : 43,9, 61,2 et 72,1 % dans l’artère métacarpienne dorsale seconde distale, qui a été choisie comme pédicule de lambeau avec un nerf cutané pour réparer le défaut cutané de la main et des doigts d’un patient.
Data Availability Statement
Tous les ensembles de données générés pour cette étude sont inclus dans l’article/matériel supplémentaire.
Ethics Statement
Les études impliquant des participants humains ont été examinées et approuvées par le conseil d’examen institutionnel de l’hôpital de la Croix-Rouge de Guangzhou. Consentement éclairé écrit obtenu auprès du plus proche parent.
Contributions de l’auteur
Au début du travail, XL a donné l’idée d’observer la relation d’anastomose et la distribution des perforantes issues de la deuxième artère métacarpienne dorsale. TZ, ZD et PL ont disséqué soigneusement la deuxième artère métacarpienne dorsale et ses perforantes, ont inclus la liaison entre les perforantes dans le fascia superficiel et le derme. TZ a fait le spécimen pellucide révélant le parcours des perforatrices et l’anastomose entre les branches adjacentes. Dans le même temps, nous avons mesuré le diamètre et la longueur du pédicule des perforantes au cours de la dissection, puis ZD et PL ont effectué non seulement un test de chi carré pour comparer les quantités de branches ulnaires et radiales de la deuxième artère métacarpienne dorsale dans deux groupes avec SPSS 17.0, mais aussi l’analyse en grappes qui était une procédure de regroupement en deux étapes pour observer la distribution intégrée des perforantes. ZD et PL conçoivent le lambeau pour couvrir le défaut du doigt en se basant sur l’anatomie des perforations de la deuxième artère métacarpienne dorsale. Tout au long du cours, XL nous a beaucoup aidés à mener à bien cette recherche. Tous les auteurs ont contribué à l’article et ont approuvé la version soumise.
Financement
Ce travail a été soutenu par la subvention de recherche 20191A011015 (PL) du Projet d’orientation générale du Comité municipal de la santé de Guangzhou, la subvention de recherche A2019273 (PL) du Fonds de recherche en sciences et technologies médicales de Guangdong, la subvention de recherche du Fonds de construction de spécialités clés cliniques de haut niveau de Guangzhou (XL), la subvention de recherche du 59-projet technologique spécial de Guangzhou (XL), la subvention de recherche du 2019 Ph.D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital, et subvention de recherche de 2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospital.
Conflit d’intérêt
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.
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