Limits of Muscle-to-Nerve Ratio in Functional Muscle Transplantation

Abstract

The aim of the present study was to investigate the functional limits of over-dimensioning a free functioning muscle transplant for neuromuscular reconstruction. A part of the rectus femoris muscle, two and three times bigger than a scutuloauricularis muscle, was used to functionally replace the latter after removal. The major finding of these experiments is that both double-sized and triple-sized portions of the rectus femoris muscle developed maximal tetanic tensions during isometric contractions, which were up to 175 percent of the control scutuloauricularis muscle of the unoperated, contralateral side, although the same branch of the facial nerve was used for reinnervation of the grafted muscle. This implies that the supplying branch of the facial nerve has the potency to innervate a muscle much larger than the originally supplied muscle with optimal efficiency. These results underline the usefulness of overdimensioning during functional muscle transplantation, and also in limited neural capacity situations.

Experimentelle freie funktionelle Muskeltransplantation zur Reanimation des Gesichtes: Vergleich zwischen einzeitigem und zweizeitigem Vorgehen am New-Zealand-White-Kaninchen

“…Die Nervenbiopsien wurden unmittelbar nach der Entnahme für die morphologische Analyse in gleicher Weise verarbeitet wie sie schon in vorhergehenden Veröffentlichungen unserer Arbeitsgruppe angegeben ist [11,17,18,[25][26][27]. Folgende 5 Parameter wurden bei der morphologischen Untersuchung des Nervengewebes erfasst: " die Gesamtanzahl aller myelinisierten Nervenfasern, " die errechnete Gesamtfläche der Nervenfaszikel in µm 2 , " der durchschnittliche Nervenfaserdurchmesser in µm, " die Nervenfaserdichte: Anzahl der Nervenfasern/mm 2 , " die "Area-Fraktion": Quotient aus Nervengewebefläche innerhalb des Perineuriums und der Gesamtfläche der Nervenfaszikel in %.…”

“…Zum Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung wurden auch Muskelbiopsien aus dem PB entnommen. Dabei wurde ein Muskelfasersegment mit einer Länge von 1,5 cm aus der Muskelbauchmitte des PB entnommen und entsprechend bereits veröffentlichter morphologischer Analysen unserer Arbeitsgruppe weiter verarbeitet [11,17,18,[25][26][27]. Folgende drei Parameter wurden bei der morphologischen Analyse des Muskelgewebes erfasst: " Prozentanteil und -verteilung der Typ-I-, -II a-und -II b/d-Muskelfasern innerhalb der Biopsie, " der Durchmesser der Typ-I-, -II a und -II b/d-Muskelfasern in µm, " der Quotient aus peri-und endomysialer Fläche und der Muskelfasergesamtfläche in % ("Bindegewebe-Quotient").…”

“…Tab. 3 gibt eine detaillierte Übersicht über die restlichen morphologischen Parameter der PB-Muskelbiopsien.Gesichts bei peripherer N. facialis-Parese bewährt hatte[7,11,25], konnten wir an sämtlichen Versuchstieren dieses Experiments zeigen, dass erfolgreiche Reinnervation eines freien Muskeltransplantates im Gesicht einerseits über einen 7 cm langen motorischen Nervenast zum Muskeltransplantat oder andererseits über ein autologes Nerventransplantat derselben Länge durch die Verlängerung der N. facialis-Fasern über ihre ursprüngliche Länge hinaus möglich ist.…”