Frontiers in Bioengineeringand Biotechnology

Introduktion

Handen är det vanligaste bihanget i det dagliga livet och den mest sårbara delen av kroppen. En skadad hand orsakar sannolikt fysisk dysfunktion, påverkar en persons utseende negativt och ger upphov till en psykologisk belastning (Masakatsu et al., 2018; Viktor och Max, 2018; Xu et al., 2018). Dorsala metakarpala artärlappar används för att reparera vävnadsdefekter i handen, och särskilt defekter i fingrarna. Några av fördelarna med den dorsala metakarpala artärklaffen är en enkel operation, bekväm vävnadsöverföring och likheter i egenskaperna hos vävnadskortex, seghet och elasticitet (Isaraj, 2011; Schiefer et al., 2012).

Den andra dorsala metakarpala artären är relativt anatomiskt konsekvent och sällan frånvarande. Därför används vanligen en andra dorsala metakarpala arterielapp för att täcka en huddefekt i handen. Nuvarande forskning visar att den andra dorsala metakarpala hudfliken vanligen utformas så att den andra metakarpala dorsala artären kan fungera som vaskulär pedikel vid reparation av huddefekter med små ytor i handen. En nackdel med den utformningen är dock att den offrar den andra dorsala metakarpala artären och skadar en stor mängd vävnad (Wang et al., 2011; Chi et al., 2018; Webster och Saint-Cyr, 2020).

Nyligen genomförda studier har visat att den andra dorsala metakarpala artären sträcker ut kutana förgreningar som kopplas samman i den ytliga fascian för att bilda en rik retikulär struktur rik på blodkärl. De kutana grenar som utgår från den dorsala metakarpala artären är huvudsakligen fördelade i det distala 1/3-segmentet och har en genomsnittlig diameter > 0,2 mm. En kutan gren av den andra dorsala metakarpala artären kan användas som kärlpedikel vid reparation av en defekt i ett litet område i handen (Da-Ping och Morris, 2001; Guang-Rong et al., 2005; Zhang et al., 2009; Appleton och Morris, 2014). Det är dock svårt att använda ultraljud för att verifiera de exakta positionerna för de kutana grenarna före operationen på grund av att de inte går att särskilja. Därför är en kvantitativ analys av den anatomiska fördelningen av kutana grenar till hjälp vid utformningen av klaffen.

Kärlperfusion är en vanlig metod för att studera kärlkonstruktion såsom blodkärlens vandring, fördelning och anastomos. Olika fyllmedel kan användas för att perfusionera blodkärl, och sedan kan blodkärlens vandring visas med hjälp av anatomi, transparens, korrosion och radiografi. Dessa fyllmedel är gummi, plast, gelatin, olja osv. Latex är emulsionen innan gummit stelnar. De blodkärlsprover som genomblåses med röd latex är elastiska, lätta att sträcka ut och inte lätta att bryta sönder. Denna metod är lämplig för mikroanatomisk observationsforskning. Perfusion med etylacetat och plast är en metod för att göra gjutna prover. Blodkärlen perfunderas med etylacetat och plast som blandas med färgämne. Efter att etylacetat och plast har härdat korroderas proverna med syra så att endast etylacetat- och plastmodellen av blodkärlen återstår. Jämfört med latexperfusionen kan de gjutna proverna av etylacetat- och plastperfusion visa tredimensionella blodkärlens vandring och fördelning.

Och även om det i många studier har beskrivits att man har använt kutana grenar som klappar med den dorsala metakarpala artären som pedikel, har ingen kvantitativ analys utförts av fördelningsmönstren för de kutana grenarna, inklusive deras radiella och ulnariska fördelning. I den här studien användes anatomiska tekniker som vaskulär perfusion, gjutning och transparens för att studera fördelningsmönstren för de kutana grenarna, inklusive deras radiella och ulnara fördelningar, för att ge en anatomisk grund för utformning av en klaff.

Material och metoder

Totalt 24 prover från övre extremiteter erhölls på laglig väg från Human Anatomy Department of Southern Medical University i Guangzhou, Kina. 24 exemplar av övre extremiteter amputerades vid den mänskliga armbågsleden och omedelbart perfunderades brachialartären med färgade material. Dessa prover placerades i ett kylskåp vid -18 °C för förvaring. Vi utförde de anatomiska experimenten efter en vecka. Därefter injicerades 16 av proverna med latex för mikroanatomisk undersökning, fyra prover bäddades in med etylacetat och plast för att användas som gjutna prover och fyra prover injicerades med latex för att skapa genomskinliga prover. Studieprotokollet godkändes av Institutional Review Board of Guangzhou Red Cross Hospital.

Latexprover för mikroanatomi

En glaskateter fördes försiktigt in i brachialartären, som fylldes med en viss mängd röd latex. Därefter gjordes ett längsgående snitt mellan andra och tredje metacarpalbenet på handens dorsum, och hudvävnaden lyftes upp från den djupa fascian för att exponera kutana grenar som sträcker sig från andra dorsala metacarpalartären. Längder, diametrar och positioner för de kutana grenar som sträcker sig från den andra dorsala metakarpala artären mättes. Avståndet mellan mittpunkten av den andra hinnan och mittpunkten av det andra metakarpalbenet fastställdes som en enhet, och vi mätte avståndet för alla grenar till mittpunkten av den andra hinnan.

Gjutna prover

En glaskateter fördes försiktigt in i brachialartären, som sedan injicerades med 10 mL av en etylacetat- och plastlösning som var tillräckligt stor för att fylla blodkärlet; lösningen fylldes på med en viss mängd etylacetat- och plastblandning varannan timme. Blandningen fylldes på fem gånger totalt. Brachialartären fylldes med självhärdande tandbrickmaterial under den sista påfyllningen. Efter prepareringen sänktes gjutprovet i ett bad med 25 % saltsyra och lät det sakta korrodera under en vecka. Positionerna, fördelningen och anastomosförbindelserna hos de kutana grenar som sträcker sig från den andra dorsala metakarpala artären observerades.

Transparenta prover för direkt observation

En lämplig mängd röd latex perfunderades in i brachialisartären. Efter att den stelnat i blodkärlen blötlades provet och fixerades därefter i 75 % alkohol, varefter det lufttorkades på en ventilerad plats. Slutligen blötlades provet i glycerol för att göra det genomskinligt.

Statistisk analys

Alla data analyserades med hjälp av SPSS Statistics for Windows, version 17.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA). Avståndet mellan mittpunkten av den andra webbutryckskanten och mittpunkten av det andra metakarpalbenet fastställdes som standardenhetslängd (100 %) (figur 1). Avståndet för varje kutan gren till mittpunkten av den andra sidospaltskanten registrerades. Data utsattes för K-means-klustering för att kvantitativt analysera fördelningen av de kutana grenarnas ursprung. Diametrarna och pedikellängderna för de radiella och ulnara fördelningarna av kutana grenar som sträcker sig från den andra dorsala metakarpala artären analyserades kvantitativt med hjälp av det oberoende t-testet.

Resultat

Originfördelning av de kutana grenarna från den andra dorsala metacarpalartären

Alla kutana grenar som sträcker sig från den andra dorsala metacarpalartären räknades i 16 prover, och totalt identifierades 103 grenar. De kutana grenarna var huvudsakligen klustrade på tre positioner: den andra klusterpunkten låg på 43,9 % och omfattade 21 grenar, den fjärde klusterpunkten låg på 61,2 % och omfattade 22 dermala grenar och den femte klusterpunkten låg på 72,1 % och omfattade 22 kutana grenar. Den första klusterpunkten låg på 30,8 % och den sjätte klusterpunkten på 85,6 %. Det var uppenbart att de kutana grenarna var mindre fördelade vid den andra klusterpunkten; däremot var diametrarna och pedikellängderna för grenarna vid den sjätte klusterpunkten störst (tabell 1 och figur 2).

Distributionsegenskaper för diametrar och pedikellängder hos de radiella och ulnara fördelningarna av kutana grenar som sträcker sig från den andra dorsala metakarpala artären

Totalt 55 grenar fördelades på den radiella sidan av den andra dorsala metakarpala artären och 48 grenar fördelades på den ulnara sidan. Det fanns sju fler grenar på radialsidan än på ulnarsidan. Radialgrenarnas medeldiameter var mindre än de ulnara kutana grenarnas; det fanns dock ingen signifikant skillnad i fördelningen av diametern hos de kutana grenarna på radial- och ulnarsidan (p = 0,659). Den genomsnittliga pedikellängden för de radiella grenarna var signifikant mindre än för de ulnara grenarna (p = 0,265). Det fanns därför ingen signifikant skillnad i fördelningen av diametrar och pedikellängder för de kutana grenarna på radial- och ulnarsidan (tabell 2 och figur 3).

Det anatomiska förhållandet mellan kutana grenar och radialnervens dorsala grenar

Den andra dorsala metacarpalartären går mellan andra och tredje metacarpalbenet och avger många kutana grenar längs vägen. De kutana grenarna är huvudsakligen koncentrerade till de distala delarna av andra och tredje senleden. I denna anatomiska studie fann man dock att den andra dorsala metakarpala artären också avger 1-2 kutana grenar före senleden och bildar en blodkärlsaastomos med de kutana grenarna som ligger längre bort från senleden. Diametern på de kutana grenarna varierade från 0,31 till 0,47 mm (figur 4). Den dorsala grenen av radialnerven i handen förlängde en nervgren vid handledsleden och färdades mellan de kutana grenarna av den andra dorsala metakarpala artären för att dominera motsvarande hud. Detta anatomiska särdrag kan utgöra en anatomisk grund för utformningen av andra dorsala metakarpala artärens klaff med en sensorisk nerv (figur 5).

Diskussion

Den andra dorsala metakarpala artärens klaff är en viktig klaff som ofta används för att reparera huddefekter i handen. Kutana grenar av den dorsala metakarpala artären bildar en kärlkedja som förser den andra dorsala metakarpala artärlappen med blod. I den här studien analyserade vi ursprungsfördelningen av kutana grenar samt diametrar och pedikellängder för den radiella och ulnara fördelningen av kutana grenar som sträcker sig från den andra dorsala metakarpala artären. De tre platserna för de klustrade kutana grenarna visade sig kunna användas av kliniker för att utforma kutana grenklaffar och utföra operationer. Det anatomiska intilliggande förhållandet mellan de kutana grenarna och den dorsala kutana nerven observerades också.

Den andra dorsala metakarpala artären har sitt ursprung i den radiala artären eller det dorsala karpala artärnätverket. Den går sedan på den ytliga ytan av de dorsala interosseösa musklerna och avger många kutana grenar längs vägen som ger näring till motsvarande hudvävnad (Marx et al., 2001; De Rezende et al., 2004; Al-Baz et al., 2019). Vår studie visade att de kutana grenarna av den andra dorsala metakarpala artären huvudsakligen var fördelade i sex kluster, av vilka det fanns fler kutana grenar fördelade vid 43,9, 61,2 och 72,1 % av klusterpunkterna. En kliniker kan lokalisera den vaskulära pedikeln före operationen i detta läge. Vår statistiska analys visade att i genomsnitt 6,4 grenar utgick från den andra dorsala metakarpala artären. Därför utförde vi en k-mean klusteranalys för att upprätta sex kategorier för att bättre utvärdera klusteregenskaperna hos kutana grenar och få mer information än vad som kunde tillhandahållas av en klusteranalys i två steg (Liu et al., 2015).

Kliniskt sett utformas den andra dorsala metakarpala artärklappen utifrån principen om punkt, linje och yta, och den har vanligtvis en symmetrisk utformning. Många kärlgrenar är dock ofta anatomiskt dominerande (Schaverien och Saint-Cyr, 2008; Saint-Cyr et al., 2010; Sun et al., 2013). En studie av den radiella och ulnariska fördelningen av kutana grenar är till hjälp för att bestämma storleken och formen på en klaff. Denna studie fann ingen signifikant skillnad i fördelningen av den kutana grenens diameter och pedikellängd på den radiella och ulnara sidan (figur 6).

Men medan de flesta tidigare studier har fokuserat på de kutana grenarna i den distala delen från senleden, finns det vanligtvis 1-2 kutana grenar med en diameter på 0,37 ± 0,11 mm före senleden (Yoon et al, 2007; Zhu et al., 2013; Rozen et al., 2015; van Alphen et al., 2016). De kutana grenarna av de distala och proximala delarna av den andra dorsala metakarpala artären länkas samman, vilket kan öka längden på klappens vaskulära pedikel och utvidga dess rotationstäckning. Radialnervens dorsala gren går mellan radial- och ulnarsnittet. Denna anatomiska egenskap kan hjälpa kliniker att utforma den andra dorsala metakarpala artärklaffen så att den innehåller sensoriska nerver som återställer sårytans sensoriska funktion och förbättrar fingertopparnas taktila funktion.

Baserat på våra anatomiska observationer och statistiska studier användes de kutana grenarna nära eller i klusterpunkterna för den andra dorsala metakarpala artären som klappens pedikel, och ytprojektionen av den andra dorsala metakarpala artären fungerade som klaffens axel. En klaff med kutana grenar är utformad för att skära av planet mellan den ytliga och den djupa fascian (figur 7). Under det kirurgiska ingreppet bevarade vi fascialvävnaden runt pedikeln så mycket som möjligt för att undvika kärlkramp som orsakas av överdriven distorsion eller rotation av de kutana grenarna. Under lyftningen av klaffen var det inte nödvändigt att skära av den djupa fascianan för att skydda både den andra dorsala metakarpala artären och den ursprungliga roten till de kutana grenarna. Efter operationen var patientens pekfinger- och långfingerrörelse normal och fingersensorisk funktion var god, vilket bedömdes av en 2 mm tvåpunktsdiskriminering (Delikonstantinou et al., 2011; figur 8).

Hur som helst är diametrarna på kutana grenar tillräckligt små för att nakna grenar extremt är benägna till vasospasm. Före operationen är det mycket viktigt att utföra en dopplerutredning. Under operationen är det nödvändigt att vara uppmärksam på anastomosen av kutana grenar och att skydda anastomoslänken mellan de kutana grenarna så mycket som möjligt.

Slutsats

Kutana grenar av den andra dorsala metakarpala artären var huvudsakligen klustrade på tre positioner: Det är en av de viktigaste orsakerna till att det finns en ny artär som är en del av en ny artär, som är en del av en ny artär, som är en del av en ny artär.

Data Availability Statement

Alla dataset som genererades för den här studien ingår i artikeln/det kompletterande materialet.

Ethics Statement

Studierna som involverade mänskliga deltagare granskades och godkändes av Institutional Review Board of Guangzhou Red Cross Hospital. Skriftligt informerat samtycke inhämtat från anhöriga.

Författarens bidrag

I början av arbetet gav XL idén att observera anastomosförhållandet och fördelningen av perforatorerna som härrör från den andra dorsala metakarpala artären. TZ, ZD och PL dissekerade försiktigt den andra dorsala metakarpala artären och dess perforatorer, inkluderade kopplingen mellan perforatorerna i den ytliga fascian och dermis. TZ gjorde det pellucida provet som avslöjade perforatorernas förlopp och anastomoserna mellan de intilliggande grenarna. Samtidigt mätte vi diametern och längden på perforatorernas pedikel under dissektionen, och sedan utförde ZD och PL inte bara ett chi-två-test för att jämföra kvantiteterna av ulnar- och radialgrenar från den andra dorsala metakarpala artären i två grupper med SPSS 17.0, utan även klusteranalysen, som var en klusterprocedur i två steg för att observera den integrerade fördelningen av perforatorerna. ZD och PL utformar en klaff för att täcka defekten på fingret baserat på anatomin hos perforatorerna i den andra dorsala metakarpala artären. Under hela kursen gav XL oss stor hjälp att slutföra denna forskning. Alla författare bidrog till artikeln och godkände den inlämnade versionen.

Finansiering

Detta arbete stöddes av forskningsanslag 20191A011015 (PL) från General Guidance Project of Guangzhou Municipal Health Committee, forskningsanslag A2019273 (PL) från Guangdong Medical Science and Technology Research Fund, forskningsanslag från Guangzhou high-level clinical key specialty construction fund (XL), forskningsanslag från 59-special technology project of Guangzhou (XL), forskningsanslag från 2019 Ph.D. Workstation Scientific Research Fund of Guangzhou Red Cross Hospital, och forskningsbidrag från 2018 Project Funds of Guangzhou Red Cross Hospital.

Intressekonflikt

Författarna förklarar att forskningen utfördes i avsaknad av kommersiella eller ekonomiska relationer som skulle kunna tolkas som en potentiell intressekonflikt.