Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology

Introduction

De hand is het meest gebruikte aanhangsel in het dagelijks leven en het meest kwetsbare deel van het lichaam. Een verwonde hand zal waarschijnlijk fysieke disfunctie veroorzaken, het uiterlijk van een persoon nadelig beïnvloeden en apsychologische belasting veroorzaken (Masakatsu et al., 2018; Viktor en Max, 2018; Xu et al., 2018). Dorsale metacarpale arterieflappen worden gebruikt om handweefseldefecten te herstellen, en met name defecten van de vingers. Enkele voordelen van de dorsale middenhandsbeenslagaderlap zijn een eenvoudige operatie, handige weefseltransfer, en overeenkomsten in kenmerken van weefselcortex, taaiheid en elasticiteit (Isaraj, 2011; Schiefer et al., 2012).

De tweede dorsale middenhandsbeenslagader is relatief anatomisch consistent en zelden afwezig. Daarom wordt meestal een tweede dorsale middenhandsbeenslagaderlap gebruikt om een huiddefect van de hand te bedekken. Huidig onderzoek toont aan dat de tweede dorsale middenhandsbeentje huidlap gewoonlijk zo wordt ontworpen dat de tweede middenhandsbeentje slagader kan dienen als de vasculaire pedikel bij het herstellen van huiddefecten met een klein oppervlak in de hand. Een nadeel van dat ontwerp is echter dat het de tweede dorsale middenhandsader opoffert en een grote hoeveelheid weefsel verwondt (Wang et al., 2011; Chi et al., 2018; Webster en Saint-Cyr, 2020).

Recente studies hebben aangetoond dat de tweede dorsale middenhandsader cutane takken uitbreidt die zich met elkaar verbinden in de oppervlakkige fascia om een rijke reticulaire structuur te vormen die rijk is aan bloedvaten. De cutane takken die voortkomen uit de dorsale middenhandsbeenslagader zijn voornamelijk verdeeld in het distale 1/3 segment, en hebben een gemiddelde diameter > 0,2 mm. Een cutane tak van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader kan worden gebruikt als de vasculaire pedikel bij het repareren van een klein gebiedsdefect in de hand (Da-Ping en Morris, 2001; Guang-Rong et al., 2005; Zhang et al., 2009; Appleton en Morris, 2014). Het is echter moeilijk om met behulp van echografie de exacte posities van de cutane takken te verifiëren vóór de operatie, omdat ze niet goed te onderscheiden zijn. Daarom is een kwantitatieve analyse van de anatomische verdeling van de cutane takken is nuttig voor het ontwerpen van de flap.

Vasculaire perfusie is een gemeenschappelijke methode om vasculaire constructie, zoals bloedvat reizen, distributie, en anastomosis bestuderen. Verschillende vulstoffen kunnen worden gebruikt om bloedvaten perfuseren, en dan het bloedvat reizen kan worden weergegeven door anatomie, transparantie, corrosie en radiografie. Deze vullers zijn rubber, plastiek, gelatine, en olie, enz. Latex is de emulsie voordat het rubber stolt. De bloedvatmonsters die met de rode latex zijn doorbloed, zijn elastisch, gemakkelijk uit te rekken en niet gemakkelijk te breken. Deze methode is geschikt voor microanatomisch observatieonderzoek. Ethylacetaat en plastic perfusie is een methode om gegoten specimens te maken. De bloedvaten worden geperfuseerd met ethylacetaat en plastic gemengd met kleurstof. Na verharding met ethylacetaat en plastic worden de specimens met zuur aangetast zodat alleen het ethylacetaat en plastic model van bloedvaten overblijven. Vergeleken met de latex perfusie, kan de cast specimens gemaakt van ethylacetaat en kunststof perfusie tonen drie-dimensionale bloedvaten reizen en distribution.

Hoewel tal van studies hebben beschreven met behulp van cutane takken flappen met de dorsale metacarpale slagader die als een pedikel, geen kwantitatieve analyse is uitgevoerd op de distributiepatronen van de cutane takken, met inbegrip van hun radiale en ulnaire distributies. Deze studie gebruikte anatomische technieken zoals vasculaire perfusie, gieten en transparantie om de distributiepatronen van de cutane takken te bestuderen, met inbegrip van hun radiale en ulnaire distributies, om een ananatomische basis te bieden voor het ontwerpen van een flap.

Materialen en Methoden

Een totaal van 24 exemplaren van de bovenste ledematen werden op legale wijze verkregen van de afdeling menselijke anatomie van de Southern Medical University in Guangzhou, China. 24 exemplaren van de bovenste ledematen werden geamputeerd bij het menselijk ellebooggewricht en onmiddellijk werd de arteria brachialis geperfundeerd met gekleurde materialen. Deze specimens werden in een -18°C koelkast geplaatst voor opslag. We voerden de anatomische experimenten na 1 week uit. Vervolgens werden 16 van de specimens geïnjecteerd met latex voor microanatomisch onderzoek, vier specimens werden ingebed met ethylacetaat en plastic voor gebruik als gegoten specimens, en vier specimens werden geïnjecteerd met latex om transparante specimens te creëren. Het studieprotocol werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van Guangzhou Red Cross Hospital.

Latex Specimens voor Microanatomy

Een glazen katheter werd voorzichtig ingebracht in de arteria brachialis, die werd gevuld met een bepaalde hoeveelheid rode latex. Vervolgens werd een longitudinale insnijding gemaakt tussen het tweede en derde middenhandsbeentje op het dorsum van de hand, en het huidweefsel werd van de diepe fascia opgetild om cutane takken bloot te leggen die zich uitstrekten van de tweede dorsale middenhandsslagader. De lengtes, diameters, en posities van cutane takken die zich uitstrekken van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader werden gemeten. De afstand tussen het middelpunt van de tweede webruimte rand en het middelpunt van het tweede middenhandsbeentje werd als eenheid gesteld, en we maten de afstand van alle takken tot het middelpunt van de tweede webruimte rand.

Gegoten specimens

Een glazen katheter werd voorzichtig ingebracht in de arteria brachialis, die vervolgens werd geïnjecteerd met 10 mL van een ethylacetaat en plastic oplossing genoeg om het bloedvat te vullen; de oplossing werd elke 2 uur aangevuld met een bepaalde hoeveelheid ethylacetaat en plastic mengsel. Het mengsel werd in totaal vijf keer aangevuld. De arteria brachialis werd tijdens de laatste vulling opgevuld met zelfhardend tandheelkundig plaatmateriaal. Na de preparatie werd het afgietsel ondergedompeld in een bad van 25% zoutzuur en liet men het gedurende een week langzaam corroderen. De posities, distributie, en anastomotische verbindingen van cutane takken die zich uitstrekken van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader werden geobserveerd.

Transparante specimens voor directe observatie

Een passende hoeveelheid rode latex werd doorbloed in de arteria brachialis. Nadat het in de bloedvaten gestold was, werd het specimen geweekt en vervolgens gefixeerd in 75% alcohol; daarna werd het aan de lucht gedroogd in een geventileerde plaats. Tenslotte werd het specimen in glycerol gedrenkt om het transparant te maken.

Statistische analyse

Alle gegevens werden geanalyseerd met SPSS Statistics for Windows, Version 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, Verenigde Staten). De afstand tussen het middelpunt van de tweede webruimte rand en het middelpunt van het tweede middenhandsbeentje werd vastgesteld als de standaard lengte-eenheid (100%) (figuur 1). De afstand van elke cutane tak tot het middelpunt van de tweede web space rand werd geregistreerd. De gegevens werden onderworpen aan K-means clustering om de oorsprongsverdeling van de cutane vertakkingen kwantitatief te analyseren. De diameters en de pediculelengte van de radiale en ulnaire distributie van de cutane takken die zich uitstrekten van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader werden kwantitatief geanalyseerd met de onafhankelijke t-test.

Resultaten

Origin Distribution of the Cutaneous Branches From the Second Dorsal Metacarpal Artery

Alle cutane takken die zich uitstrekten van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader werden geteld in 16 specimens, en een totaal van 103 takken werden geïdentificeerd. De cutane takken waren voornamelijk geclusterd op drie posities: het tweede clusterpunt lag op 43,9%, en omvatte 21 takken, het vierde clusterpunt lag op 61,2%, en omvatte 22 dermale takken, en het vijfde clusterpunt lag op 72,1%, en omvatte 22 cutane takken. Het eerste clusterpunt lag op 30,8% en het zesde clusterpunt op 85,6%. Het was duidelijk dat de cutane takken minder verdeeld waren bij het tweede clusterpunt; echter, de diameters en de pedicula lengtes van de takken bij het zesde clusterpunt waren het grootst (Tabel 1 en Figuur 2).

Distributiekarakteristieken van de diameters en pediculellenlengten van de radiale en ulnaire distributies van cutane takken die zich uitstrekken van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader

Er waren in totaal 55 takken verdeeld in de radiale zijde van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader en 48 takken waren verdeeld in de ulnaire zijde. Er waren zeven meer takken in de radiale zijde dan in de ulnaire zijde. De gemiddelde diameter van de radiale takken was kleiner dan die van de ulnaire cutane takken; er was echter geen significant verschil in de verdeling van de diameter van de cutane takken in de radiale en ulnaire zijden (p = 0,659). De gemiddelde pediculelengte van de radiale takken was significant kleiner dan die van de ulnaire takken (p = 0,265). Er was dus geen significant verschil in de verdeling van de diameters en pediculellengtes van de cutane takken in de radiale en ulnaire zijde (tabel 2 en figuur 3).

De Anatomische Relatie Tussen Cutane Takken en de Dorsale Takken van de Radiale Zenuw

De tweede dorsale metacarpale slagader reist tussen het tweede en derde metacarpale bot, en zendt talrijke cutane takken uit langs de weg. De cutane takken zijn voornamelijk geconcentreerd in de distale delen van de tweede en derde peesgewrichten. In deze anatomische studie werd echter vastgesteld dat de tweede dorsale middenhandsbeenslagader ook 1-2 huidtakken afleidde vóór het peesgewricht, en een bloedvat anastomose vormde met de huidtakken die zich verder van het peesgewricht bevonden. De diameter van de cutane takken varieerde van 0,31 tot 0,47 mm (Figuur 4). De dorsale tak van de nervus radialis in de hand verlengde een zenuwtak ter hoogte van het polsgewricht en reisde tussen de cutane takken van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader om de corresponderende huid te domineren. Dit anatomische kenmerk kan een anatomische basis bieden voor het ontwerpen van de flap van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader met een gevoelszenuw (afbeelding 5).

Discussie

De tweede dorsale metacarpale slagaderlap is een belangrijke flap die gewoonlijk wordt gebruikt om huiddefecten in de hand te herstellen. Cutane takken van de dorsale middenhandsbeenslagader vormen een vasculaire keten die bloed levert voor de tweede dorsale middenhandsbeenslagader flap. In deze studie analyseerden we de oorsprong distributie van cutane takken en de diameters en pedikel lengtes van de radiale en ulnaire distributie van cutane takken die zich uitstrekken van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader. De drie locaties van de geclusterde cutane takken bleken gebruikt te worden voor clinici om cutane takken flap te ontwerpen en operatie uit te voeren. De anatomisch aangrenzende relatie tussen de cutane takken en de dorsale cutane zenuw werd ook waargenomen.

De tweede dorsale metacarpale slagader is afkomstig van de radiale slagader of het dorsale carpale slagadernetwerk. Vervolgens reist het over het oppervlakkige oppervlak van de dorsale interossale spieren, en zendt onderweg talrijke cutane takken uit die het corresponderende huidweefsel voeden (Marx et al., 2001; De Rezende et al., 2004; Al-Baz et al., 2019). Onze studie vond dat de cutane takken van de tweede dorsale middenhandsslagader voornamelijk verdeeld waren in zes clusters, waarvan er meer cutane takken verdeeld waren op 43,9, 61,2, en 72,1% van de clusterpunten. Een clinicus kan de vasculaire pedikel voorafgaand aan de operatie in deze positie lokaliseren. Onze statistische analyse toonde aan dat een gemiddelde van 6,4 takken afkomstig waren van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader. Daarom voerden we een k-mean clusteringanalyse uit om zes categorieën vast te stellen voor een betere evaluatie van de clusterkarakteristieken van cutane takken, en meer informatie te verkrijgen dan kon worden geleverd door een tweestaps clusteranalyse (Liu et al., 2015).

Clinisch gezien is de tweede dorsale middenhandsbeenslagaderlap ontworpen op basis van het principe van punt, lijn en oppervlak, en heeft meestal een symmetrisch ontwerp. Veel vasculaire takken zijn echter vaak anatomisch dominant (Schaverien en Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al., 2010; Sun et al., 2013). Een studie van de radiale en ulnaire verdeling van de cutane takken is nuttig voor het bepalen van de grootte en vorm van een flap. In deze studie werd geen significant verschil gevonden in de verdeling van de diameter en de pediculelengte van de cutane tak aan de radiale en ulnaire zijde (figuur 6).

Waar de meeste eerdere studies zich hebben gericht op de cutane takken aan het distale deel vanaf de peesverbinding, zijn er meestal 1-2 cutane takken met een diameter van 0,37 ± 0,11 mm vóór de peesverbinding (Yoon et al., 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016). De cutane takken van het distale en proximale deel van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader verbinden zich met elkaar, waardoor de lengte van de vasculaire pedikel van de flap kan toenemen en de rotatiedekking kan worden vergroot. De dorsale tak van de n. radialis verloopt tussen de radiale en ulnaire cutane takken. Deze anatomische eigenschap kan clinici helpen bij het ontwerpen van de tweede dorsale middenhandsbeenslagaderlap om sensorische zenuwen op te nemen die de sensorische functie van het wondoppervlak herstellen en de tactiele functie van de vingertoppen verbeteren.

Op basis van onze anatomische waarnemingen en statistische studies, werden de cutane takken in de buurt van of in de clusterpunten van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader gebruikt als de flappedikel, en de oppervlakteprojectie van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader diende als de flapas. Een cutane takken flap is ontworpen om het vlak tussen de ondiepe en diepe fascia (figuur 7) te snijden. Tijdens de chirurgische procedure, we bewaard het fasciale weefsel rond de pedikel zo veel mogelijk om vasculaire spasmen veroorzaakt door overmatige vervorming of rotatie van de cutane takken te voorkomen. Tijdens het optillen van de flap was het niet nodig om de diepe fascie door te snijden om zowel de tweede dorsale middenhands slagader als de oorspronkelijke wortel van de cutane takken te beschermen. Na de operatie was de beweging van de wijsvinger en middelvinger van de patiënt normaal en was de vingergevoelige functie goed, zoals beoordeeld door een 2 mm tweepuntsdiscriminatie (Delikonstantinou et al., 2011; figuur 8).

De diameters van de cutane takken zijn echter klein genoeg dat naakte takken extreem vatbaar zijn voor vasospasme. Vóór de operatie is het zeer belangrijk om een Doppler exploratie uit te voeren. Tijdens de operatie is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan de anastomose van de cutane takken, en om de anastomose verbinding tussen de cutane takken zoveel mogelijk te beschermen.

Conclusie

Cutane takken van de tweede dorsale middenhands slagader waren voornamelijk geclusterd op drie posities: 43,9, 61,2, en 72,1% in de distale tweede dorsale middenhandsbeenslagader, die werd gekozen als de flap pedikel met een cutane zenuw om het huiddefect in de hand en vingers van een patiënt te herstellen.

Data Availability Statement

Alle datasets gegenereerd voor deze studie zijn opgenomen in het artikel / aanvullend materiaal.

Ethics Statement

De studies waarbij menselijke deelnemers betrokken waren, werden beoordeeld en goedgekeurd door de Institutional Review Board van het Guangzhou Red Cross Hospital. Schriftelijke geïnformeerde toestemming verkregen van de nabestaanden.

Bijdragen van de auteur

In het begin van het werk, XL gaf het idee om de anastomosis relatie en de verdeling van de perforatoren die voortvloeien uit de tweede dorsale middenhandsbeenslagader te observeren. TZ, ZD en PL ontleedden zorgvuldig de tweede dorsale middenhandsbeenslagader en zijn perforatoren, inclusief de verbinding tussen de perforatoren in de oppervlakkige fascie en de dermis. TZ maakte het pellucide specimen onthullen het verloop van de perforatoren en anastomose tussen de aangrenzende takken. Tegelijkertijd maten wij de diameter en de lengte van de pedikel van de perforatoren tijdens de dissectie, daarna voerden ZD en PL niet alleen een chi-kwadraat test uit om de hoeveelheden ulnaire en radiale takken van de tweede achterste middenhandsbeenslagader in twee groepen te vergelijken met SPSS 17.0, maar ook de clusteranalyse die een clusteringprocedure in twee stappen was om de geïntegreerde distributie van de perforatoren waar te nemen. ZD en PL ontwerpen de flap om het defect van de vinger te bedekken op basis van de anatomie van de tweede dorsale middenhandsbeenslagader perforatoren. In de hele cursus, XL bood een grote hulp voor ons om dit onderzoek te voltooien. Alle auteurs hebben bijgedragen aan het artikel en hebben de ingediende versie goedgekeurd.

Funding

Dit werk werd ondersteund door onderzoekssubsidie 20191A011015 (PL) van General Guidance Project van Guangzhou Municipal Health Committee, onderzoekssubsidie A2019273 (PL) van Guangdong Medical Science and Technology Research Fund, onderzoekssubsidie van Guangzhou high-level clinical key specialty construction fund (XL), onderzoekssubsidie van 59-special technology project van Guangzhou (XL), onderzoekssubsidie van 2019 Ph.D. Workstation Scientific Research Fund van Guangzhou Red Cross Hospital, en onderzoekssubsidie van 2018 Project Funds van Guangzhou Red Cross Hospital.

Conflict of Interest

De auteurs verklaren dat het onderzoek is uitgevoerd in de afwezigheid van commerciële of financiële relaties die kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.