Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology

Introduction

＜1913＞手は日常生活で最もよく使われる付属品であり、身体の中で最も傷つきやすい部分である。 手を損傷すると，身体的機能障害を引き起こし，人の外見に悪影響を与え，心理的負担を生じやすい（Masakatsuら，2018；Viktor and Max，2018；Xuら，2018）。 背側中手骨動脈フラップは、手指の組織欠損、特に指の欠損を修復するために使用されます。 背中中手動脈フラップの利点には、簡単な操作、便利な組織移植、および組織皮質、靭性、および弾性の特性の類似性が含まれる（Isaraj、2011；Schieferら、2012）＜9753＞＜1913＞第2背中手根動脈は比較的解剖学的に一致しており、まれに欠落する。 そのため、第2背側中手動脈フラップは通常、手指の皮膚欠損を覆うために使用される。 現在の研究によると、第2中手背皮弁は通常、手指の小面積の皮膚欠損を修復する際に第2中手背動脈が血管ペディクルとして機能するように設計されています。 しかし、そのデザインの欠点は、第2中手背動脈を犠牲にし、大量の組織を傷つけることである（Wangら、2011；Chiら、2018；Webster and Saint-Cyr、2020）＜9753＞＜1913＞最近の研究では、第2中手背動脈は皮膚枝を伸ばし、表層筋膜で相互接続して血管に富む網状構造を形成することが示されている。 中手背動脈から生じる皮膚枝は主に遠位1/3節に分布し，平均直径>0.2mmである。 第2背側中手動脈の皮膚枝は，手の小面積の欠損を修復する際に血管ペディクルとして用いることができる（Da-Ping and Morris, 2001; Guang-Rong et al., 2005; Zhang et al., 2009; Appleton and Morris, 2014）。 しかし、皮膚枝の区別がつかないため、手術前に超音波で正確な位置を確認することは困難である。 したがって、皮膚枝の解剖学的分布の定量的分析は、フラップの設計に役立つ。

血管灌流は、血管の走行、分布、吻合などの血管構築を研究するための一般的な方法である。 血管を灌流するためにさまざまな充填材を使用し、血管の走行を解剖学的、透明度、腐食、X線撮影によって表示することができる。 フィラーには、ゴム、プラスチック、ゼラチン、オイルなどがあります。 ラテックスは、ゴムが固まる前の乳液である。 赤いラテックスで灌流した血管標本は、弾力性があり、伸びやすく、壊れにくい。 微小解剖学的な観察研究に適した方法である。 酢酸エチル・プラスチック灌流は、鋳造標本を作る方法である。 染色剤を混ぜた酢酸エチルとプラスチックで血管を灌流する。 酢酸エチルとプラスチックが固まった後、酸で腐食させ、酢酸エチルとプラスチックの血管模型のみを残す。

中手背動脈をペディクルとした皮膚枝フラップの使用については多くの研究があるが、橈骨と尺骨の分布を含む皮膚枝の分布パターンについての定量的解析は行われていない。 本研究では、血管灌流、キャスティング、透明化などの解剖学的手法を用いて、橈骨および尺骨の分布を含む皮膚枝の分布パターンを検討し、フラップ設計のための解剖学的根拠を提供した。 24個の上肢標本をヒトの肘関節で切断し、直ちに上腕動脈を着色物質で灌流した。 これらの標本は-18℃の冷蔵庫に入れ保存した。 1週間後に解剖学的実験を行った。 次に，微小解剖学的検査のために16個の標本をラテックスで注入し，4個の標本を酢酸エチルとプラスチックで埋め込んで鋳型標本とし，4個の標本をラテックスで注入して透明標本とした． 研究プロトコルは広州赤十字病院の施設審査委員会の承認を得た。

ミクロ解剖のためのラテックス標本

ガラスカテーテルを上腕動脈に慎重に挿入し、一定量の赤いラテックスを注入した。 次に手背の第2中手骨と第3中手骨の間を縦に切開し、皮膚組織を深筋膜から上昇させて第2背側中手動脈から伸びる皮膚枝を露出させた。 第2中手背動脈から伸びる皮膚枝の長さ，直径，および位置を測定した． 第2ウェブスペースエッジの中点と第2中手骨の中点との距離を単位とし、第2ウェブスペースエッジの中点までの全枝の距離を測定した。

鋳造標本

上腕動脈にガラスカテーテルを慎重に挿入し、血管を満たすだけの酢酸エチルおよびプラスチック溶液を10mL注入し、2時間ごとに一定量の酢酸エチルおよびプラスチック混合溶液を補充し、合計5回補充を行った。 最終補充時に上腕動脈にセルフセッテイングデンタルトレー材を充填した。 鋳造標本は調製後，25%塩酸浴に浸漬し，1週間かけてゆっくりと腐食させた． 第2背側中手動脈から伸びる皮膚枝の位置、分布、吻合部接続を観察した。

直接観察用透明標本

上腕動脈に適量の赤ラテックスを潅流した。 血管内で固化した後、75%アルコールに浸漬して固定し、換気した場所で風乾させた。 最後に、標本をグリセロールに浸して透明にした。

統計分析

すべてのデータはSPSS Statistics for Windows, Version 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, United States) を用いて分析した。 第2ウェブスペースエッジの中点と第2中手骨の中点との距離を標準単位長（100%）として設定した（図1）。 各皮膚枝の第2ウェブスペースエッジの中点までの距離を記録した。 このデータをK-meansクラスタリングし，皮膚枝の起源分布を定量的に解析した． 第2中手背動脈から伸びる皮膚枝の橈骨および尺骨分布の直径およびペディクル長を独立t検定により定量的に分析した。 第2ウェブスペースエッジの中点と第2中手骨の中点との距離を標準単位長（100％）とした。

結果

第2背側中手動脈からの皮膚枝の起源分布

第2背側中手動脈から伸びるすべての皮膚枝を16標本で数え、合計103本の枝が確認された。 皮膚枝は主に3カ所に集積していた。第2集積点は43.9％で21本，第4集積点は61.2％で22本の真皮枝，第5集積点は72.1％で22本の皮膚枝を含んでいた。 第1クラスタポイントは30.8％、第6クラスタポイントは85.6％であった。 第2クラスタポイントでは皮膚枝の分布が少ないことが明らかであったが，第6クラスタポイントの枝の直径と柄の長さが最も大きかった（表1，図2）。 16標本の第2背側中手動脈からの皮膚枝のクラスタ分布。

第二背側中手骨動脈から伸びる皮膚枝の橈骨側および尺側分布の直径とペディクル長の分布特性

第二背側中手骨動脈の橈骨側に合計55枝，尺側に48枝分布している。 橈骨側では尺側よりも7本多く分枝していた。 橈骨側枝の平均直径は尺側皮質枝より小さかったが，橈骨側と尺側の皮質枝の直径分布に有意差はなかった（p＝0.659）． 橈骨枝の平均ペディクル長は尺側枝のそれより有意に小さかった（p = 0.265）。 したがって，橈骨側と尺側で皮膚枝の直径とペディクル長の分布に有意差はなかった（表2，図3）。

皮膚枝と橈骨神経背側枝の解剖学的関係

第2中手背動脈は第2、第3中手骨間を走行し、途中で多数の皮膚枝を出している。 この皮膚枝は主に第2、第3腱関節の遠位部に集中している。 しかし、今回の解剖学的研究により、第2背側中手骨動脈も腱関節の手前で1-2本の皮膚枝を出しており、腱関節から離れたところにある皮膚枝と血管吻合を形成していることが分かった。 皮膚枝の直径は0.31～0.47mmであった（図4）。 手指の橈骨神経背側枝は手関節で神経枝を伸ばし、第2中手背動脈の皮膚枝の間を移動して対応する皮膚を支配していた。 この解剖学的特徴は、知覚神経を有する第2中手背動脈フラップ（図5）を設計するための解剖学的根拠となりうる。

考察

第2中手背動脈フラップは手の皮膚欠損の修復によく使われる重要なフラップである。 中手背動脈の皮膚枝は血管鎖を形成し、第2中手背動脈フラップに血液を供給している。 本研究では，第2中手背動脈から伸びる皮膚枝の起始分布，橈骨・尺骨分布の直径とペディクル長を解析した． 皮膚枝が集積する3カ所の位置は，臨床医が皮膚枝フラップをデザインし，手術を行う際に利用できることがわかった．

第2中手骨背動脈は橈骨動脈または手根背動脈網から発生する． その後，背側骨間筋の表層を走行し，途中で多数の皮膚枝を出し，対応する皮膚組織に栄養を与える（Marxら，2001；De Rezendeら，2004；Al-Bazら，2019）。 我々の研究では、第2背側中手動脈の皮膚枝は主に6つのクラスターに分布し、そのうちクラスター点の43.9、61.2、72.1％に多くの皮膚枝が分布していることが分かりました。 臨床医はこの位置で手術前に血管ペディクルの位置を確認することができる。 統計解析の結果，平均6.4本の分枝が第2中手背動脈から生じていることが判明した． そこで、我々はk-meanクラスタリング分析を行い、皮膚枝のクラスタ特性をよりよく評価するために6つのカテゴリーを確立し、2段階のクラスタ分析で提供できる以上の情報を得た（Liuら、2015）＜9753＞＜1913＞臨床的に、第2背中手根動脈フラップは点、線、面の原則に基づいて設計されており、通常対称な設計になっている。 しかし，多くの血管枝は解剖学的に支配的であることが多い（Schaverien and Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al.） 皮膚枝の橈骨・尺骨分布の調査は、フラップのサイズや形状を決定する上で有用である。 本研究では、橈骨側と尺側の皮膚枝の直径とペディクル長の分布に有意差は認められなかった（図6）

Figure 6. キャスト標本（A）と透明標本（B）でも、橈骨側と尺骨側の皮膚枝の分布に大きな違いは見られなかった。

これまでの研究の多くは、腱関節から遠位部の皮膚枝に着目しているが、腱関節の手前に直径0.37±0.11mmの皮膚枝が通常1～2本存在する（Yoon et al, 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016）。 第2背側中手骨動脈の遠位部と近位部の皮膚枝は互いに連結しており、フラップの血管ペディクルの長さを長くし、その回転被覆を拡大することができる。 橈骨神経背側枝は、橈骨皮質枝と尺骨皮質枝の間を走行している。 この解剖学的特徴は、創面の感覚機能を回復させ、指先の触覚機能を向上させる感覚神経を含む第2中手骨動脈フラップを設計する際に役立つ。

我々の解剖学的観察および統計調査に基づき、第2中手骨動脈の近傍または集積点における皮膚枝をフラップペディクルとして、第2中手骨動脈の表面突起をフラップ軸として使用することになった。 皮膚枝フラップは浅層筋膜と深層筋膜の間の平面を切断するように設計されています（図7）。 手術中は、皮弁の過度の歪みや回転による血管の痙攣を避けるため、ペディクル周囲の筋膜組織を可能な限り温存しました。 また，フラップを持ち上げる際，第2中手背動脈と皮膚枝の根元を保護するため，深層筋膜を切断する必要はなかった． 手術後、患者の人差し指と中指の動きは正常で、指の感覚機能は2mmの2点識別で判断すると良好でした（Delikonstantinouら、2011；図8）

しかし、皮膚枝の直径は十分に小さく、裸枝は極めて血管攣縮しやすいと言われています。 手術前にドップラー探査を行うことは非常に重要である。

結論

第2背側中手骨動脈の皮膚枝は、主に3つの位置に集まっていた。 手指の皮膚欠損を修復するために皮膚神経を有するフラップペディクルとして選択された第2背側中手骨遠位動脈の43.9％，61.2％，72.1％の3箇所に主に集まっていた．

Data Availability Statement

この研究のために作成されたすべてのデータセットは、論文/補足資料に含まれている。

Ethics Statement

ヒトを対象とした研究は、広州赤十字病院の施設審査委員会によって審査・承認されている。 9753>

Author Contributions

研究の始めに、XLは第二背側中手骨動脈から生じる穿通器の吻合関係と分布を観察することを思いついた。 TZ、ZD、PLは第2背側中手動脈とその穿通器を注意深く剥離し、表層筋膜と真皮における穿通器間の連結を含めた観察を行った。 TZは清澄な標本から穿通路と隣接枝の吻合部を明らかにした。 同時に穿通枝の直径とペディクルの長さを測定し、SPSS 17.0を用いて第2背側中手骨動脈からの尺側枝と橈側枝の量を2群で比較するカイ二乗検定を行い、さらに2段階のクラスタリングを行って穿通枝の分布の統合を観察しました。 ZDとPLは、第2背側中手骨動脈穿通枝の解剖学的構造に基づいて、指の欠損部を覆うフラップをデザインしています。 XLは、この研究を完成させるために大きな助けとなった。 9753>

Funding

この研究は、広州市衛生委員会総合指導プロジェクトの研究助成金20191A011015（PL）、広東省医学科学技術研究基金の研究助成金A2019273（PL）、広州ハイレベル臨床重点専門建設基金の研究助成（XL）、広州59特別技術プロジェクトの研究助成（XL）、2019 Ph.K.D. の研究助成によってサポートされていました。D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital、2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospitalからの研究助成金。

利益相反

著者らは、本研究が利益相反の可能性と解釈できるいかなる商業的または金銭的関係もない状態で行われたことを宣言する。