Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology

Einführung

Die Hand ist das am häufigsten verwendete Anhängsel im täglichen Leben und der am meisten gefährdete Teil des Körpers. Eine verletzte Hand kann zu körperlichen Funktionsstörungen führen, das Erscheinungsbild einer Person beeinträchtigen und eine psychische Belastung darstellen (Masakatsu et al., 2018; Viktor und Max, 2018; Xu et al., 2018). Dorsale Mittelhandarterienlappen werden zur Reparatur von Gewebedefekten an der Hand und insbesondere an den Fingern verwendet. Zu den Vorteilen des Lappens der dorsalen Mittelhandarterie gehören eine einfache Operation, ein bequemer Gewebetransfer und Ähnlichkeiten bei den Eigenschaften der Gewebekortex, der Zähigkeit und der Elastizität (Isaraj, 2011; Schiefer et al., 2012).

Die zweite dorsale Mittelhandarterie ist anatomisch relativ konsistent und fehlt selten. Daher wird in der Regel ein Lappen der zweiten dorsalen Mittelhandarterie zur Deckung eines Hautdefekts an der Hand verwendet. Die aktuelle Forschung zeigt, dass der Hautlappen des zweiten Mittelhandknochens in der Regel so gestaltet ist, dass die zweite Mittelhandknochenarterie bei der Reparatur kleinflächiger Hautdefekte an der Hand als Gefäßstiel dienen kann. Ein Nachteil dieses Designs ist jedoch, dass die zweite dorsale Mittelhandarterie geopfert und eine große Menge an Gewebe verletzt wird (Wang et al., 2011; Chi et al., 2018; Webster und Saint-Cyr, 2020).

Neuere Studien haben gezeigt, dass die zweite dorsale Mittelhandarterie kutane Äste ausstreckt, die sich in der oberflächlichen Faszie miteinander verbinden und eine reichhaltige retikuläre Struktur mit vielen Blutgefäßen bilden. Die kutanen Äste der Arteria metacarpalis dorsalis entspringen hauptsächlich im distalen 1/3 Segment und haben einen mittleren Durchmesser von > 0,2 mm. Ein kutaner Ast der zweiten dorsalen Mittelhandarterie kann bei der Reparatur eines kleinflächigen Defekts an der Hand als Gefäßstiel verwendet werden (Da-Ping und Morris, 2001; Guang-Rong et al., 2005; Zhang et al., 2009; Appleton und Morris, 2014). Es ist jedoch schwierig, die genauen Positionen der Hautverzweigungen vor der Operation mit Ultraschall zu überprüfen, da sie nicht unterscheidbar sind. Daher ist eine quantitative Analyse der anatomischen Verteilung der Hautverzweigungen für die Gestaltung des Lappens hilfreich.

Die Gefäßperfusion ist eine gängige Methode zur Untersuchung der Gefäßkonstruktion, z. B. der Blutgefäßwanderung, -verteilung und -anastomose. Verschiedene Füllstoffe können zur Perfusion von Blutgefäßen verwendet werden, und dann kann der Blutgefäßverlauf durch Anatomie, Transparenz, Korrosion und Radiographie dargestellt werden. Diese Füllstoffe sind Gummi, Kunststoff, Gelatine, Öl usw. Latex ist die Emulsion vor der Verfestigung des Gummis. Die mit rotem Latex durchtränkten Blutgefäßproben sind elastisch, leicht zu dehnen und nicht leicht zu brechen. Diese Methode eignet sich für mikroanatomische Beobachtungsstudien. Die Perfusion mit Ethylacetat und Kunststoff ist eine Methode zur Herstellung von Gusspräparaten. Die Blutgefäße werden mit Ethylacetat und mit Färbemitteln vermischtem Kunststoff perfundiert. Nach dem Aushärten von Ethylacetat und Kunststoff werden die Proben mit Säure angegriffen, so dass nur noch das Ethylacetat- und Kunststoffmodell der Blutgefäße übrig bleibt. Im Vergleich zur Latexperfusion können die aus Ethylacetat und Kunststoff gefertigten Gussproben den Verlauf und die Verteilung der Blutgefäße dreidimensional darstellen.

Obwohl in zahlreichen Studien die Verwendung von Lappen aus kutanen Ästen mit der Arteria metacarpalis dorsalis als Pedikel beschrieben wurde, wurde keine quantitative Analyse der Verteilungsmuster der kutanen Äste, einschließlich ihrer radialen und ulnaren Verteilungen, durchgeführt. In dieser Studie wurden anatomische Techniken wie Gefäßperfusion, Abformung und Transparenz verwendet, um die Verteilungsmuster der Hautäste, einschließlich ihrer radialen und ulnaren Verteilungen, zu untersuchen, um eine anatomische Grundlage für die Gestaltung eines Lappens zu schaffen.

Materialien und Methoden

Insgesamt 24 Exemplare der oberen Gliedmaßen wurden legal von der Abteilung für menschliche Anatomie der Southern Medical University in Guangzhou, China, bezogen. 24 Exemplare der oberen Gliedmaßen wurden am menschlichen Ellenbogengelenk amputiert und die Arteria brachialis wurde sofort mit gefärbten Materialien durchblutet. Die Proben wurden in einem Kühlschrank bei -18 °C gelagert. Wir führten die anatomischen Experimente nach 1 Woche durch. Anschließend wurden 16 der Proben für die mikroanatomische Untersuchung mit Latex injiziert, vier Proben wurden in Ethylacetat und Kunststoff eingebettet, um sie als Gusspräparate zu verwenden, und vier Proben wurden mit Latex injiziert, um transparente Präparate herzustellen. Das Studienprotokoll wurde vom Institutional Review Board des Guangzhou Red Cross Hospital genehmigt.

Latexproben für die Mikroanatomie

Ein Glaskatheter wurde vorsichtig in die Arteria brachialis eingeführt, die mit einer bestimmten Menge roten Latex gefüllt war. Anschließend wurde ein Längsschnitt zwischen dem zweiten und dritten Mittelhandknochen auf dem Handrücken vorgenommen und das Hautgewebe von der tiefen Faszie abgehoben, um die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgehenden Hautäste freizulegen. Die Länge, der Durchmesser und die Position der kutanen Äste, die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgehen, wurden gemessen. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der zweiten Stegraumkante und dem Mittelpunkt des zweiten Mittelhandknochens wurde als Einheit festgelegt, und wir maßen den Abstand aller Äste zum Mittelpunkt der zweiten Stegraumkante.

Präparate

Ein Glaskatheter wurde vorsichtig in die Arteria brachialis eingeführt, die dann mit 10 ml einer Ethylacetat-Kunststoff-Lösung gefüllt wurde, die ausreichte, um das Blutgefäß zu füllen; die Lösung wurde alle 2 Stunden mit einer bestimmten Menge Ethylacetat-Kunststoff-Gemisch aufgefüllt, insgesamt fünfmal. Bei der letzten Auffüllung wurde die Arteria brachialis mit selbsthärtendem Zahnschalenmaterial gefüllt. Nach der Präparation wurde das Gussstück in ein 25 %iges Salzsäurebad getaucht und eine Woche lang langsam korrodieren gelassen. Die Positionen, die Verteilung und die anastomotischen Verbindungen der kutanen Äste, die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgehen, wurden beobachtet.

Transparente Proben für die direkte Beobachtung

Eine angemessene Menge roten Latex wurde in die Arteria brachialis perfundiert. Nach dem Erstarren in den Blutgefäßen wurde das Präparat eingeweicht und anschließend in 75 %igem Alkohol fixiert; anschließend wurde es an einem belüfteten Ort luftgetrocknet. Schließlich wurde die Probe in Glycerin eingeweicht, um sie transparent zu machen.

Statistische Analyse

Alle Daten wurden mit SPSS Statistics for Windows, Version 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, Vereinigte Staaten) analysiert. Als Standardlängeneinheit (100 %) wurde der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der zweiten Stegraumkante und dem Mittelpunkt des zweiten Mittelhandknochens festgelegt (Abbildung 1). Der Abstand jedes Hautastes zum Mittelpunkt der zweiten Stegraumkante wurde aufgezeichnet. Die Daten wurden einem K-Mittelwert-Clustering unterzogen, um die Verteilung des Ursprungs der Hautäste quantitativ zu analysieren. Die Durchmesser und Stiellängen der radialen und ulnaren Verteilungen der kutanen Äste, die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgehen, wurden mit dem unabhängigen t-Test quantitativ analysiert.

Ergebnisse

Herkunftsverteilung der kutanen Äste von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie

Alle kutanen Äste, die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgingen, wurden bei 16 Exemplaren gezählt, und insgesamt wurden 103 Äste ermittelt. Die kutanen Äste waren hauptsächlich an drei Stellen gebündelt: Der zweite Bündelungspunkt lag bei 43,9 % und umfasste 21 Äste, der vierte Bündelungspunkt lag bei 61,2 % und umfasste 22 dermale Äste, und der fünfte Bündelungspunkt lag bei 72,1 % und umfasste 22 kutane Äste. Der erste Clusterpunkt lag bei 30,8 % und der sechste Clusterpunkt bei 85,6 %. Es war offensichtlich, dass die kutanen Äste am zweiten Clusterpunkt weniger verteilt waren; die Durchmesser und Stiellängen der Äste am sechsten Clusterpunkt waren jedoch am größten (Tabelle 1 und Abbildung 2).

Verteilungsmerkmale der Durchmesser und Pedikellängen der radialen und ulnaren Verteilungen der kutanen Äste, die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgehen

Insgesamt wurden 55 Äste auf der radialen Seite der zweiten dorsalen Mittelhandarterie und 48 Äste auf der ulnaren Seite verteilt. Auf der radialen Seite befanden sich sieben Äste mehr als auf der ulnaren Seite. Der mittlere Durchmesser der radialen Äste war kleiner als der der ulnaren kutanen Äste; es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied in der Verteilung des Durchmessers der kutanen Äste auf der radialen und ulnaren Seite (p = 0,659). Die mittlere Stiellänge der radialen Äste war signifikant geringer als die der ulnaren Äste (p = 0,265). Daher gab es keinen signifikanten Unterschied in der Verteilung der Durchmesser und Stiellängen der kutanen Äste auf der radialen und ulnaren Seite (Tabelle 2 und Abbildung 3).

Die anatomische Beziehung zwischen den kutanen Ästen und den dorsalen Ästen des Radialisnervs

Die zweite dorsale Mittelhandarterie verläuft zwischen dem zweiten und dritten Mittelhandknochen und gibt auf ihrem Weg zahlreiche kutane Äste ab. Die kutanen Äste sind hauptsächlich in den distalen Teilen des zweiten und dritten Sehnengelenks konzentriert. In dieser anatomischen Studie wurde jedoch festgestellt, dass die zweite dorsale Mittelhandknochenarterie auch 1-2 kutane Äste vor dem Sehnengelenk abgibt und eine Blutgefäßanastomose mit den weiter vom Sehnengelenk entfernten kutanen Ästen bildet. Der Durchmesser der kutanen Äste lag zwischen 0,31 und 0,47 mm (Abbildung 4). Der dorsale Ast des Nervus radialis in der Hand verlängerte einen Nervenast am Handgelenk und verlief zwischen den kutanen Ästen der zweiten dorsalen Mittelhandarterie, um die entsprechende Haut zu dominieren. Dieses anatomische Merkmal kann eine anatomische Grundlage für die Gestaltung des Lappens der Arteria metacarpalia dorsalis mit einem sensorischen Nerv bilden (Abbildung 5).

Diskussion

Der Lappen der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ist ein wichtiger Lappen, der häufig zur Reparatur von Hautdefekten an der Hand verwendet wird. Die kutanen Äste der Arteria metacarpalis dorsalis bilden eine Gefäßkette, die den Lappen der Arteria metacarpalis dorsalis mit Blut versorgt. In dieser Studie analysierten wir die Verteilung des Ursprungs der kutanen Äste sowie die Durchmesser und Stiellängen der radialen und ulnaren Verteilung der kutanen Äste, die von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgehen. Es wurde festgestellt, dass die drei Standorte der gebündelten kutanen Äste den Klinikern bei der Planung des Lappens der kutanen Äste und der Durchführung der Operation von Nutzen sein können. Die anatomische Nachbarschaft zwischen den kutanen Ästen und dem dorsalen kutanen Nerv wurde ebenfalls beobachtet.

Die zweite dorsale Mittelhandarterie entspringt aus der Arteria radialis oder dem dorsalen Karpalarteriennetz. Sie verläuft dann an der oberflächlichen Oberfläche der dorsalen interossären Muskeln und gibt unterwegs zahlreiche kutane Äste ab, die das entsprechende Hautgewebe versorgen (Marx et al., 2001; De Rezende et al., 2004; Al-Baz et al., 2019). Unsere Studie ergab, dass die kutanen Äste der zweiten dorsalen Mittelhandarterie hauptsächlich in sechs Clustern verteilt waren, von denen es mehr kutane Äste an 43,9, 61,2 und 72,1 % der Clusterpunkte gab. An dieser Stelle kann der Kliniker den Gefäßstiel vor der Operation lokalisieren. Unsere statistische Analyse ergab, dass durchschnittlich 6,4 Äste von der zweiten dorsalen Mittelhandarterie ausgingen. Daher führten wir eine K-Mittelwert-Clustering-Analyse durch, um sechs Kategorien für eine bessere Bewertung der Cluster-Charakteristika der kutanen Äste festzulegen und mehr Informationen zu erhalten, als dies durch eine zweistufige Cluster-Analyse möglich wäre (Liu et al., 2015).

Klinisch wird der Lappen der zweiten Mittelhandarterie nach dem Prinzip von Punkt, Linie und Fläche entworfen und hat normalerweise ein symmetrisches Design. Allerdings sind viele Gefäßäste oft anatomisch dominant (Schaverien und Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al., 2010; Sun et al., 2013). Eine Untersuchung der radialen und ulnaren Verteilung der kutanen Äste ist hilfreich für die Bestimmung der Größe und Form eines Lappens. In dieser Studie wurde kein signifikanter Unterschied in der Verteilung des Durchmessers und der Stiellänge der kutanen Äste auf der radialen und ulnaren Seite festgestellt (Abbildung 6).

Während sich die meisten früheren Studien auf die kutanen Äste am distalen Teil des Sehnengelenks konzentriert haben, gibt es normalerweise 1-2 kutane Äste mit einem Durchmesser von 0,37 ± 0,11 mm vor dem Sehnengelenk (Yoon et al., 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016). Die kutanen Äste des distalen und proximalen Teils der zweiten dorsalen Mittelhandarterie sind miteinander verbunden, was die Länge des Gefäßstiels des Lappens erhöhen und seine Rotationsabdeckung vergrößern kann. Der dorsale Ast des Nervus radialis verläuft zwischen dem radialen und dem ulnaren kutanen Ast. Dieses anatomische Merkmal kann Klinikern helfen, den Lappen der Arteria metacarpalica dorsalis so zu gestalten, dass er sensorische Nerven einschließt, die die sensorische Funktion der Wundoberfläche wiederherstellen und die taktile Funktion der Fingerspitzen verbessern.

Auf der Grundlage unserer anatomischen Beobachtungen und statistischen Studien wurden die kutanen Äste in der Nähe oder in den Clusterpunkten der Arteria metacarpalica dorsalis als Lappenstiel verwendet, und die Oberflächenprojektion der Arteria metacarpalica dorsalis diente als Lappenachse. Ein kutaner Astlappen ist so konzipiert, dass er die Ebene zwischen der flachen und der tiefen Faszie durchschneidet (Abbildung 7). Während des chirurgischen Eingriffs haben wir das Fasziengewebe um den Stiel so weit wie möglich erhalten, um einen Gefäßspasmus zu vermeiden, der durch eine übermäßige Verzerrung oder Drehung der kutanen Äste verursacht wird. Beim Anheben des Lappens war es nicht notwendig, die tiefe Faszie zu durchtrennen, um sowohl die zweite dorsale Mittelhandarterie als auch die ursprüngliche Wurzel der Hautäste zu schützen. Nach der Operation war die Bewegung des Zeige- und Mittelfingers des Patienten normal und die sensorische Funktion der Finger war gut, wie durch eine 2 mm Zweipunktdiskriminierung beurteilt wurde (Delikonstantinou et al., 2011; Abbildung 8).

Die Durchmesser der Hautäste sind jedoch so klein, dass die nackten Äste extrem anfällig für Vasospasmen sind. Vor der Operation ist es sehr wichtig, eine Doppleruntersuchung durchzuführen. Während der Operation ist es notwendig, auf die Anastomose der kutanen Äste zu achten und die Anastomoseverbindung zwischen den kutanen Ästen so gut wie möglich zu schützen.

Schlussfolgerung

Die kutanen Äste der zweiten dorsalen Mittelhandarterie wurden hauptsächlich an drei Stellen gebündelt: 43,9, 61,2 und 72,1 % in der distalen Arteria metacarpalis dorsalis, die als Lappenstiel mit kutanem Nerv gewählt wurde, um den Hautdefekt an der Hand und den Fingern eines Patienten zu reparieren.

Erklärung zur Datenverfügbarkeit

Alle für diese Studie erstellten Datensätze sind im Artikel/Ergänzungsmaterial enthalten.

Erklärung zur Ethik

Die Studien mit menschlichen Teilnehmern wurden vom Institutional Review Board des Guangzhou Red Cross Hospital geprüft und genehmigt. Die schriftliche Einwilligung der nächsten Angehörigen wurde eingeholt.

Beiträge der Autoren

Zu Beginn der Arbeit hatte XL die Idee, die Anastomosenbeziehung und die Verteilung der Perforatoren, die aus der zweiten dorsalen Mittelhandarterie entspringen, zu beobachten. TZ, ZD und PL sezierten sorgfältig die Arteria metacarpalis dorsalis und ihre Perforatoren, wobei sie die Verbindung zwischen den Perforatoren in der oberflächlichen Faszie und der Dermis mit einschlossen. TZ machte den Verlauf der Perforatoren und die Anastomose zwischen den benachbarten Ästen am Pellucid-Präparat sichtbar. Gleichzeitig maßen wir den Durchmesser und die Länge der Perforatorenstiele im Verlauf der Dissektion, dann führten ZD und PL nicht nur einen Chi-Quadrat-Test durch, um die Anzahl der ulnaren und radialen Äste der zweiten dorsalen Mittelhandarterie in zwei Gruppen mit SPSS 17.0 zu vergleichen, sondern auch eine Clusteranalyse, die ein zweistufiges Clusterverfahren war, um die integrierte Verteilung der Perforatoren zu beobachten. ZD und PL entwarfen den Lappen zur Deckung des Defekts des Fingers auf der Grundlage der Anatomie der Perforatoren der Arteria metacarpalis dorsalis. Während des gesamten Kurses war XL uns eine große Hilfe bei der Durchführung dieser Forschungsarbeit. Alle Autoren trugen zum Artikel bei und genehmigten die eingereichte Version.

Finanzierung

Diese Arbeit wurde unterstützt durch den Forschungszuschuss 20191A011015 (PL) des General Guidance Project of Guangzhou Municipal Health Committee, den Forschungszuschuss A2019273 (PL) des Guangdong Medical Science and Technology Research Fund, den Forschungszuschuss des Guangzhou High-Level Clinical Key Specialty Construction Fund (XL), den Forschungszuschuss des 59-Special Technology Project of Guangzhou (XL), den Forschungszuschuss des 2019 Ph.D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital, and research grant from 2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospital.

Conflict of Interest

Die Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.