Variabilität der Arterien im Kiefergelenk

Abstrakt

Die Studie hatte zum Ziel, die arterielle Variabilität des Kiefergelenks (TMJ) zu untersuchen. In dieser prospektiven Studie wurde die Variabilität der Gefäße mittels einer 3D-Volumenrendering-CT-Angiographie untersucht, die zufällig ausgewählte Patienten in zwei Krankenhäusern umfasste. Ein 16-Quadranten-Bewertungsraster (A1-D4) wurde unter Verwendung des Frankfurter Plans als Hauptreferenz entwickelt. Für jeden Quadranten wurde die Anzahl der arteriellen Äste oder Verzweigungen als deutlich sichtbar (2), teilweise sichtbar (1) oder nicht sichtbar (0) bewertet.

Insgesamt wurden 50 Patienten eingeschlossen (Durchschnittsalter 62,9 ± 16,0); 21 (42%) waren Männer und 29 (58%) waren Frauen. Die Autoren beobachteten bilateral eine höhere arterielle Dichte im hinteren Bereich des aufsteigenden Astes des Unterkiefers (p < 0.0001), entsprechend den Quadranten B2 (5,92 ± 2,27 und 6,14 ± 2,56), B3 (9,76 ± 2,97 und 11,18 ± 2,86) und B4 (7,38 ± 2,78 und 8,10 ± 2,42). Es wurde eine starke Korrelation zwischen der Anzahl der Gefäße und der Variabilität der Region gefunden (r ¼ 0,87, p ¼ 0,00001). Es wurden keine Unterschiede zwischen Männern und Frauen beobachtet.

Innerhalb der Grenzen der Studie wurde eine arterielle Variabilität im Bereich des Kiefergelenks beobachtet. Die hintere Zone des Kondylus und des Ramus ist das am stärksten vaskularisierte Gebiet mit großer Variabilität, was ein erhöhtes Risiko für chirurgische Blutungen darstellt. Daher scheint dieses Wissen besonders relevant für Chirurgen zu sein, die sich mit dem Kiefergelenk und anderen Gesichtschirurgien oder radiologischen Eingriffen im Gesicht/Hirn beschäftigen. Die Autoren ermutigen zukünftige Studien, größere Proben einzubeziehen und die arteriellen Äste in diesem Bereich gründlich zu identifizieren.

Einführung

Anatomische vaskuläre Variationen sind ein wichtiger Teil des medizinischen Wissens, mit besonderem Interesse an chirurgischen und medizinischen Fachrichtungen mit interventionellen Maßnahmen. Im Kontext von Kopf und Hals können diese vaskulären Variationen klinische und chirurgische Auswirkungen in verschiedenen Bereichen haben, einschließlich Gesichtschirurgie, Gesichtstrauma, Management von arteriovenösen Malformationen, interventionellen und vaskulären radiologischen Verfahren, Gesichtswiederherstellungen mit möglichen vaskulären Anastomosen und kosmetischen Eingriffen.

Die anatomische Region des Kiefergelenks (TMJ) weist eine komplexe arterielle Vaskularisation auf, die sich auf die Äste der äußeren Halsschlagader (ECA) konzentriert. In der Literatur gibt es keinen Konsens über die normale Anordnung der Vaskularisation in diesem Gebiet und die Existenz arterieller anatomischer Variationen (Toure, 2018).

Im Jahr 1978 fanden Godlewski et al. (1978) heraus, dass die Blutversorgung im Bereich des TMJ hauptsächlich durch die Superficial Temporal Artery (STA), die Anterior Tympanic Artery (ATA) und die Deep Posterior Temporal Artery (DPTA) erfolgt. Die Deep Auricular Artery (DAA), die Transverse Facial Artery (TFA) und die Middle Meningeal Artery (MMA) wiesen größere Variationen auf (Godlewski et al., 1978). Ein aktueller Artikel bestätigte, dass die Blutversorgung des TMJ zirkumferenziell ist und schloss, dass alle Arterien innerhalb eines Radius von 3 cm zur Vaskularisation des TMJ beitrugen, indem sekundäre Kapillaren entstanden, die sich verzweigen, um die Gelenkkapsel zu umgeben (Cuccia et al., 2013). Darüber hinaus wurde auch beschrieben, dass der Großteil der vaskulären Versorgung anscheinend von der lateralen und medialen Seite des Kondyluskopfes kam. Die STA, die Internal Maxillary Artery (IMA), die Inferior Alveolar Artery (IAA) und die MMA wurden in allen Fällen dargestellt. Die Transverse Facial Artery (TFA), die Masseterine Artery (MTA), die ATA und der kondyläre Ast der STA wurden mit einer Häufigkeit von 70 %, 60 %, 60 % und 50 % beschrieben (Cuccia et al., 2013).

Ein klinischer Fall von Ezure et al. (2011), beschrieb eine vollständige Abwesenheit der Gesichtsschlagader (FA), was auf die Bedeutung dieser anatomischen Variation in der klinischen Praxis hinweist. Die FA wird häufig in Chemotherapie-Behandlungen für Kopf- und Halskrebs und in mikrogefäßchirurgischen Lappen für komplexe Gesichtsrekonstruktionen verwendet (Shimizu et al., 1990); daher ist es wichtig, die anatomischen Variationen dieser Arterie zu kennen.

Das Wissen über diese anatomischen Variationen hat große Bedeutung bei Kiefergelenkoperationen, Operationen an der Ohrspeicheldrüse, ästhetischen Gesichtschirurgien, interventioneller Radiologie, Bildgebung und Gesichtsrekonstruktionen sowie zur Vermeidung von Gefäßverletzungen im Zusammenhang mit arteriellen Traumata (Cillo et al., 2005; Vesnaver, 2020; Gerbino et al., 2021; Cooney et al., 2020; Mao et al., 2021).

Die dreidimensionale (3D) Volumenrendering ist eine vielversprechende nicht-invasive Technik zur Bewertung der intrakraniellen Vaskularität (Sparacia et al., 2007; Cascio et al., 2020). Diese Technik hat die vaskuläre Versorgungsanatomie des Kiefergelenks erfolgreich mit guter Auflösung und Detailgenauigkeit dargestellt (Cuccia et al., 2013).

Das Hauptziel dieser Studie war es, die arterielle Variabilität im Bereich des Kiefergelenks zu analysieren. Nach unserem Wissen hat keine vorherige Studie dieses Thema überprüft.

Studienaufbau

Eine prospektive Studie wurde entworfen, um die arterielle Variabilität des Kiefergelenks (TMJ) von Personen zu analysieren, die im Rahmen des portugiesischen Schlaganfallprogramms („Via Verde do AVC“) einer kontrastmittelgestützten Angiographie-CT unterzogen wurden, und zwar im Zeitraum vom 1. Dezember 2019 bis zum 31. Januar 2020 in den Neuroradiologie-Abteilungen der folgenden Zentren:

Centro Hospitalar e Universitário de Lisboa Central (CHULC) und São João Universitätsklinikum (CHSJ).

Die Studie wurde von den Ethikkommissionen und den Vorstandschaften der verschiedenen beteiligten Institutionen genehmigt (CHSJ-nº 427/19 und CHULC - 800/2019). Die Kriterien für die Studienaufnahme und den Ausschluss sind in Tabelle 1 dargestellt.

Bildgebungsprotokoll

Das erste Krankenhaus, CHULC, verwendete einen GE LightSpeed 64 Scanner mit einem helicoidalen Scantyp und einen GE BrightSpeed 16 Scanner mit einem axialen Scantyp. Die während des Verfahrens verwendete Kontrastlösung war ein nicht-ionisches jodiertes Mittel: Iomeprol 175 g Jod. Das zweite Krankenhaus, CHSJ, verwendete einen Philips Tomoscan Brilliance 16 Scan und zwei Kontrastmittel: Iohexol und Iomeprol.

Analyse der arteriellen Variabilität im Bereich des Kiefergelenks

Um die arterielle Anatomie der temporomandibulären Region zu bewerten, entwickelten die Autoren ein Raster mit 16 Quadranten. Der Frankfurter Plan (FP) (Taub, 2007) wurde als Hauptreferenz für diese Quadranten verwendet. Eine zweite horizontale Linie (b) wurde parallel zum FP gezogen, wobei eine Tangente zur sigmoiden Einschnürung als Referenz diente. Die dritte horizontale Linie (c), ebenfalls parallel zum FP, stellt eine Tangente zur unteren Kante des mastoiden Teils des Schläfenbeins dar. Die vierte horizontale Linie (d), die parallel zum FP verläuft, folgt einer Tangente zur oberen Fläche des Dornfortsatzes des C2-Wirbels. Schließlich ist die letzte horizontale Linie (a) eine Linie, die parallel zum FP verläuft und sich auf halbem Weg zwischen dem FP und der zweiten Linie (b) befindet. Die vertikalen Linien sind alle senkrecht zum FP. Die erste vertikale Linie (e) ist eine Tangente zur Konkavität der vorderen Kante des aufsteigenden Astes des Unterkiefers, die zweite vertikale Linie (f) ist tangential zur maximalen Konvexität der Kiefernotch, und die dritte vertikale Linie (g) ist tangential zur vorderen Kante des Kiefergelenks. Die vierte (h) und fünfte Linie (i) sind tangential zur vorderen bzw. hinteren Kante des äußeren Gehörgangs (Abb. 1).

Die CT-Bilder im DICOM-Format wurden in die Horos™-Software integriert und einer 3D-Darstellung mit den folgenden Parametern unterzogen: Für die Bilder, die vom CHULC erhalten wurden, wurde ein Fensterpegel (WL) von 257, eine Fensterbreite (WW) von 296, die CLUT „VR Rote Gefäße (8-Bit)“, Opazität der inversen logarithmischen Tabelle, Standard-Schattierungen, ohne Filter, parallele Projektion und 0% Hintergrund für Rot, Grün und Blau eingestellt; für die Bilder, die vom CHSJ erhalten wurden, wurde ein WL von 140, ein WW von 120, die CLUT „VR Rote Gefäße (8-Bit)“, Opazität der inversen logarithmischen Tabelle, Standard-Schattierungen, ohne Filter, parallele Projektion und 0% Hintergrund für Rot, Grün und Blau eingestellt. Diese Parameter wurden gewählt, um eine externe Lichtquelle zu simulieren. Dies machte es möglich, Bilder mit einer realistischeren Ansicht der anatomischen Strukturen zu erhalten und die Knochen- und Gefäßstrukturen leichter zu isolieren (Cuccia et al., 2013).

Die verschiedenen Quadranten wurden mit der beschriebenen Software gezeichnet und anschließend einzeln analysiert, wobei das folgende Klassifikationssystem verwendet wurde: Jeder arterielle Ast, der in einem Quadranten gefunden wurde, wurde als deutlich sichtbar (2 Punkte), teilweise sichtbar/nur für eine kurze Strecke sichtbar (1 Punkt) oder nicht sichtbar (0 Punkte) kategorisiert (Takagi et al., 1998). Für jedes Set von CT-Bildern eines Individuums wurden zwei Tabellen erstellt: eine für das rechte Kiefergelenk und eine für das linke Kiefergelenk. Diese Tabellen entsprechen den zuvor definierten Quadranten (Abb. 1).

Statistische Analyse

Nach der arteriellen Bewertung jedes Quadranten wurde eine Zahl bestimmt, indem die Summe der Werte berechnet wurde, die jedem in diesem Bereich beobachteten Gefäß zugeordnet wurden. Anschließend wurde für jeden Quadranten auf beiden Seiten ein Durchschnittswert und eine Standardabweichung (SD) berechnet. Die Normalität der Daten wurde für alle Tests überprüft. Alle Tests wurden für jede Hemiface durchgeführt. Ein Vergleich der Durchschnittswerte der Quadranten wurde mit einem Kruskal-Wallis-Test durchgeführt. Da die Variabilität direkt mit der SD verbunden ist, wurde für jede erhaltene SD ein 95%-Konfidenzintervall (α = 0,05) berechnet. Angenommen, "s" ist die SD, "n" ist die Anzahl der Beobachtungen (50 in jedem Quadranten jeder Hemiface) und "α" ist das Signifikanzniveau, wurde angenommen, dass die anatomische Variabilität eines Quadranten aus klinischer Sicht signifikant wäre, wenn der untere Grenzwert des 95%-Konfidenzintervalls für seine SD größer als 2 wäre. Der Wert von 2 entsprach einem deutlich sichtbaren arteriellen Ast oder zwei teilweise sichtbaren Gefäßen. Diese Regel wurde als minimale Variabilität (MV) bezeichnet. Eine Korrelation der Durchschnittswerte mit der SD wurde mit dem Pearson-Test ermittelt. Anschließend wurde eine vergleichende Analyse der erhaltenen Daten zwischen Männern und Frauen unter Verwendung des Mann-Whitney-U-Tests für nichtparametrische Verteilungen durchgeführt. Die Nullhypothese wurde definiert als keine statistisch signifikante Differenz zwischen den Geschlechtern, während die Alternativhypothese als das Vorhandensein dieser Differenz definiert wurde.

Ergebnisse

In diese Studie wurden insgesamt 50 Patienten (29 männlich und 21 weiblich) im Alter von 24 bis 87 Jahren einbezogen. Die weiblichen Patienten hatten ein Durchschnittsalter von 61,1 ± 18,8 (Durchschnitt ± SD), und die männlichen Patienten hatten ein Durchschnittsalter von 65,3 ± 11,5 (Durchschnitt ± SD).

Die Arterialramuswerte, gemäß dem Klassifikationssystem, die in der rechten und linken Hemiface ermittelt wurden, sind in Abb. 2 dargestellt. Bilateral hatten die Quadranten B3, B4 und B2 eine statistisch signifikant höhere vaskuläre Dichte (p < 0,0001). Auch bilateral hatte der Quadrant D4 eine statistisch signifikant reduzierte arterielle Dichte (p < 0,0001).

Die 95% SD-Konfidenzintervalle wendeten die etablierte VM-Regel an (der untere Grenzwert des 95% Konfidenzintervalls für seine SD war größer als 2 Mittelwert). Im rechten Hemiface sind die Quadranten A3 (SD = 2.25 - 3.35), B3 (SD = 2.48 - 3.7) und B4 (SD = 2.33 - 3.47) die einzigen, die signifikante arterielle Variabilität aufweisen (Abb. 3A). Ähnlich ist im linken Hemiface die Quadranten B2 (SD = 2.14 - 3.19), B3 (SD = 2.39 - 3.57) und B4 (SD = 2.03 - 3.02) haben signifikante Variabilität (Abb. 3B). Die Konfidenzintervalle der Quadranten B2 (SD = 1.89 - 2.82) und A3 (SD = 1.87 - 2.78) im rechten und linken Hemiface haben jeweils erheblich hohe Abweichungen; jedoch umfassen sie den in der VM-Regel definierten Wert, was bedeutet, dass ihre Variabilität nicht als signifikant betrachtet werden kann. Darüber hinaus ermöglichte eine Pearson-Korrelationsanalyse der SD mit den arteriellen Rammuswerten zu überprüfen, dass Quadranten mit größeren SDs denen mit höheren arteriellen Rammuswerten im rechten (r = 0.87 P = 0.00001, Abb. 4A) und linken Hemiface (r = 0.87 P = 0.00002, Abb. 4B); dies zeigt an, dass diese Quadranten stärker vaskularisiert sind. Ähnlich haben Quadranten mit kleineren SDs eine reduzierte Vaskularisierung (Abb. 4).

Um die Visualisierung der Variation der Blutversorgung zwischen allen Quadranten und den anatomischen Bereichen, denen sie entsprechen, zu erleichtern, wurde eine Karte erstellt (Abb. 5), bei der die wärmeren Farben einer größeren Variation der arteriellen Anatomie (höherer SD-Wert) und die kälteren Farben einer geringeren Variation entsprechen.

Die Analyse zwischen den beiden Geschlechtern zeigte, dass es keine signifikanten Variabilitätsunterschiede in jeder Hemiface gibt. Die aus dem Test gewonnenen Werte erlaubten es nicht, die Nullhypothese abzulehnen - was bedeutet, dass die Gruppen für p > 0,05 ähnlich sind (Abb. 6).

Diskussion

Das Kiefergelenk (TMJ) ist ein Gelenk, das sich in einer stark vaskularisierten Region befindet. Das Wissen über die vaskulären Variationen in diesem Bereich kann zu einem besseren Verständnis der mit diesem Gelenk verbundenen Krankheiten und deren Behandlungen beitragen. Eine 3D-volumetrische Darstellung wurde verwendet, um die cervicocraniofacialen Arterien in großen (Sparacia et al., 2007) und kleinen Kalibern (Cuccia et al., 2013) zu untersuchen. Analysen der Blutversorgung im Bereich des Kiefergelenks sind jedoch relativ selten.

Die vorliegende Studie zeigte, dass die 3D-Volumenrendering der CT-Angiographie unter Anwendung der FP effektiv genutzt werden kann, um die Variabilität der arteriellen Regionen rund um das Kiefergelenk zu untersuchen.

Die durch die Quadranten (B3, B4) abgegrenzten Regionen, die den hinteren Aspekt des aufsteigenden Astes des Unterkiefers umfassen, sind die am stärksten vaskularisierten und weisen eine größere vaskuläre Variabilität auf (Abb. 2 und 3). Darüber hinaus wurde eine Korrelation zwischen der Existenz einer größeren Anzahl von Gefäßen und höherer Variabilität sowie umgekehrt festgestellt (Abb. 4). Dies ist das Ergebnis mehrerer Faktoren. Die anatomischen Variationen des Unterkiefers selbst (Alomar et al., 2007) und der umgebenden Knochenstrukturen können die Wahrnehmung vaskulärer Variationen beeinflussen, indem sie das Layout der von den Autoren geschaffenen Quadranten verändern (Abb. 6). Die Beschreibung einseitiger Abwesenheiten bestimmter Gefäße könnte einer der Gründe für die festgestellten bilateralen Unterschiede gewesen sein (Ezure et al., 2011). Wasicky und Pretterklieber (2000) beschrieben, dass der Ursprung der ATA stark variierte und überraschenderweise eine Lateralisierung aufwies. Im selben Artikel werden auch 9 Fälle erwähnt, in denen die ATA doppelt dargestellt ist, sowie 1 Fall mit einer dreifachen Präsentation. Unter Berücksichtigung dieser Informationen können wir die Gründe für die größere Variabilität in diesen Quadranten besser verstehen.

Das anatomische Gebiet des Kiefergelenks wird auch von mehreren Fachrichtungen in ihren chirurgischen Methoden genutzt. Von den verschiedenen Ansätzen, die für Kiefergelenkoperationen beschrieben wurden, stechen der präaurikuläre (Tauro et al., 2020; Vesnaver, 2020; Gerbino et al., 2021; Luo et al., 2021) und endaurikuläre (Assef et al., 2019) Ansätze hervor; beide liegen relativ nah an den Quadranten, die in dieser Studie behandelt werden. In einer aktuellen Studie zu chirurgischen Komplikationen bei der Kiefergelenkarthroskopie betrug die extraartikuläre Blutung bei der hinteren Punktion 6,1 %, im Vergleich zu 0 % bei der vorderen Punktion, was darauf hindeutet, dass der hintere Bereich ein erhöhtes Risiko für Blutungen aufweist.

(Ângelo et al., 2021). Parotis (Kim et al., 2014) und einige ästhetische Gesichtschirurgien (Giotakis et al., 2020) beinhalten ebenfalls Einschnitte im gleichen Gebiet. Bei all diesen Operationen gibt es begleitende Risiken. Dazu gehören anästhetische, infektiöse, neurologische, otologische und vaskuläre Komplikationen sowie instrumentelle Fehler und entzündliche Probleme (Ishida et al., 2015). Blutungen und postchirurgische Hämatome sind häufige Folgen von Eingriffen in diesem stark vaskularisierten Gebiet (Holmlund et al., 1985). Talebzadeh et al. (1999) berichteten, dass es mehrere vaskuläre und nervöse Strukturen in der Nähe der medialen Region des Kiefergelenks gibt, die das Risiko von Blutungen und neurologischen Schäden erhöhen können. Die Ergebnisse dieser Studie verstärken für Kiefergelenkschirurgen, dass diese Region eine Variabilität in der Blutversorgung aufweist und eine personalisierte Untersuchung des vaskulären Profils chirurgische Komplikationen verringern könnte.

Die Hauptbeschränkungen dieser Studie waren: 1) die große Altersspanne der untersuchten Personen; 2) der Unterschied in Größe und Fläche des gleichen Quadranten bei verschiedenen Personen, der sich aus den anatomischen Unterschieden in den zur Referenz verwendeten Knochenstrukturen ergibt; und 3) die Beteiligung des Programms „Via Verde do AVC“ an der Bildbeschaffung; 4) das Fehlen einer Berechnung der Interrater- und Intrarater-Zuverlässigkeit. Das Programm „Via Verde do AVC“, das seit 2005 in Portugal aktiv ist (Silva und Gouveia, 2012), wird bei jedem Patienten angewendet, der Anzeichen eines zerebrovaskulären Unfalls (CVA, Schlaganfall) zeigt und Hilfe von den nationalen Gesundheitsdiensten sucht. Dieses Programm erleichterte die Verwendung von CT-Bildern für diese Studie; hinderte jedoch auch sowohl die Auswahl als auch die Bewertung dieser Bilder. Darüber hinaus haben die meisten dieser Patienten vaskuläre Pathologien, wie z.B. zervikale arterielle Tortuosität oder atherosklerotische Stenosen der Karotisgabelungen, die während der CT-Angiographie-Akquisition zu Artefakten führen könnten.

Zukünftige Forschungen können robustere Daten liefern, um die Ergebnisse dieser Studie zu vervollständigen, indem die Stichprobengröße erhöht wird, eine vielfältige Gruppe von Individuen einbezogen wird, keine Informationen über die Ethnie der Individuen aus Datenschutzgründen in der Datenanalyse erfragt werden und alle möglichen vaskulären Veränderungen aufgrund des Verdachts auf einen CVA ausgeschlossen werden. Da nur eine kleine Anzahl ähnlicher Studien existiert, würde eine Verbesserung eines dieser Faktoren zu zuverlässigeren und repräsentativeren Ergebnissen in einer zukünftigen Studie beitragen. Üblicherweise besteht die in Studien gleichen Umfangs ausgewählte Stichprobe aus einer Gruppe von Leichnamen, wobei Tests und Bewertungen durch die Sektion der anatomischen Strukturen durchgeführt werden (Alomar et al., 2007) und histologische Analysen der Gewebe (Siéssere et al., 2008).

Fazit

Die 3D-Volumenrendering-CT-Angiographie hat großes Potenzial gezeigt, um die arterielle Variabilität im Bereich des Kiefergelenks zu bewerten. Die hintere Zone des Kondylus und des Ramus ist das am stärksten vaskularisierte Gebiet mit großer Variabilität, was ein erhöhtes Risiko für chirurgische Blutungen darstellt. Kiefergelenk-Chirurgen müssen sich dieser Überlegungen bewusst sein, da die meisten chirurgischen Techniken am Kiefergelenk in diesem Gebiet durchgeführt werden.

Autoren: David Faustino Ângelo, Jonatas Nogueira, Carolina Pinheiro, Gonçalo Alves, Henrique José Cardoso

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