Quantitative Analysis of Skin Flap Blood Flow in the Rat Using Laser Doppler Velocimetry

Abstract

Summary: Two experiments carried out on rat skin flaps are described, where microvascular flow has been measured noninvasively by a laser Doppler velocimeter. Using this technique it is possible to define the limits of an axial pattern flap in terms of microvascular flow; this was found to increase when the flap is elevated. 'Random-pattern' perfusion is defined by a fall in flow. This recovers sequentially along the flap, and at a constant rate at all sites. A differential in microvascular perfusion is thus maintained along a random-pattern flap for at least the first postoperative week. In a second experiment it is shown that there appears to be a linear relationship between the reduction in skin blood flow in a random-pattern flap and the distance from the base at which the measurements are made.It is suggested that these data support the view that the blood flow in a skin flap recovers primarily from its base rather than via peripheral neovascularization, and that this is due to vascular collaterals opening within the flap rather than to a relaxation of sympathetic tone. IntroductionThe use of pedicled skin flaps in head and neck surgery has recently declined in favour of myocutaneous flaps. The latter seem to offer flaps that are bigger, more robust and reliable and more adaptable. However, our understanding of both in terms of the physiology of their blood flow remains incomplete. In particular, there is little detailed data on what happens to microvascular flow. To date, methods available have tended to assess this indirectly, assuming it is related to the surviving length of a skin flap. More acutely, their perfusion has been assessed by dyes like fluorescein. However, these are not fully accurate visually until 24 hours (Sasaki & Pang 1980) and only give one measurement -where effective microvascular flow stops. Input/output flows in island flaps have been able to demonstrate some aspects of whole flap flow, i.e., pressure-flow functions, but reveal nothing as to how the blood is distributed (Cutting et al. 1981).This report describes how data acquired using laser Doppler velocimetry (LDV), a newly available technique, can give some insight into the physiological changes in microvascular flow in skin flaps.

Post-Occlusive Reactive Hyperemia in Basal Cell Carcinoma and Its Potential Application to Improve the Efficacy of Solid Tumor Therapies

“…Thus, it expressed a new sharing of skin flap regional flow, with extremity flow fall and proximity flow rise, which has already been observed in rat randompattern skin flap model (Marks 1985).…”

A novel MRI analysis for assessment of microvascular vasomodulation in low-perfusion skeletal muscle

“…Their technique is unique compared to existing clinical methods to assess the microvasculature, because it can isolate strictly changes in microvessel volume and can, therefore, truly measure vasomodulation. In contrast, methods such as laser Doppler flowmetry 8 , notwithstanding limited depth penetration, do not specifically measure vasomodulation, because its measurement of perfusion also reflects changes in heart rate. Techniques such as flow-mediated dilation 9 are even less comparable, because those methods assess flow in large arteries, typically the brachial artery, and not in small vessels.…”

Διερεύνηση Της Χρήσης Μυοδερματικών Κρημνών Στα Οπίσθια Άκρα Της Γάτας

“…Η σταδιακή αυτή επιστροφή της αιματικής ροής του δέρματος στα αρχικά φυσιολογικά επίπεδα, αποδίδεται σε παράπλευρη αγγείωση, χωρίς ωστόσο να είναι γνωστό πόσο γρήγορα τίθενται σε λειτουργία τα αγγεία αυτά. (Marks 1985).…”

“…Τέτοιου είδους αλλοιώσεις, που αφορούν σε νεκρώσεις μόνο σε ένα τμήμα του δέρματος των μυοδερματικών κρημνών, αποδίδονται στις αιμοδυναμικές αλλαγές που υπέστησαν οι μυοδερματικοί κρημνοί λόγω ανεπαρκούς αιμάτωσης του δέρματος στις περιοχές αυτές, διαταραχής της μικροκυκλοφορίας του αίματος, πιθανής θρόμβωσης σε αρτηρίδια ή φλεβίδια, βλάβη επαναιμάτωσης, τοπικού τραυματισμού του αγγειακού πλέγματος από δυνάμεις διάτμησης κ.λ.π. (Marks 1985, Myers 1986, Pang 1990& 2003a Στην παρούσα μελέτη όπως ήδη αναφέρθηκε, οι διαταραχές της μικροκυκλοφορίας του δέρματος δεν ελέγχθηκαν, εντούτοις επιβεβαιώθηκε η απουσία επιπλοκών σχετικών με τα βασικά αγγεία του κρημνού, που θα μπορούσαν να ευθύνονται για εκτεταμένες νεκρώσεις, καθώς και οι αλλαγές στην πυκνότητα του μυός. Οι αγγειογραφίες την ημέρα 10 και στις δύο ομάδες κατέδειξαν την ακεραιότητα, την πλήρη βατότητα και την αύξηση της διαμέτρου των βασικών αγγείων των κρημνών, όπως επίσης και την αύξηση της πυκνότητας του μυός σε σχέση με τα προεγχειρητικά δεδομένα.…”

“…Η σημαντική αύξηση της μυϊκής πυκνότητας την ημέρα 10 σε σύγκριση με την ημέρα 0 δείχνει ότι η σταδιακή αγγειοδιαστολή, η νεοαγγείωση και ορισμένες νέες αγγειακές αναστομώσεις εγκατέστησαν μια αξιόπιστη ροή αίματος σε ολόκληρο τον μυ, γεγονός που συμφωνεί με τη σχετική βιβλιογραφία για την πορεία των κρημνών (Smith 1973, Hoopes 1976, 2003a, Chilukuri 2007) καθώς και με προηγούμενη αναφορά σε χρήση του συγκεκριμένου μυοδερματικού στο σκύλο (Puerto and Aronson 2004). Αυτό υποστηρίζεται επιπλέον από τις μετρήσεις που έγιναν στις διαμέτρους της άπω οπίσθιας μηριαίας αρτηρίας και φλέβας, οι οποίες βρέθηκαν σημαντικά μεγαλύτερες την ημέρα 10 σε σύγκριση με την ημέρα 0 και κάνουν φανερές τις αλλαγές που συμβαίνουν στο βασικό αγγειακό στέλεχος, ώστε να διασφαλιστεί επαρκής ροή αίματος στον κρημνό (Marks 1985 ). Κατ' επέκταση, στην επανορθωτική χειρουργική των ζώων συντροφιάς η χρήση των αγγειογραφιών με υπολογιστική τομογραφία αποτελεί το ιδανικότερο μέσο για την προεγχειρητική χαρτογράφηση του μυοδερματικού κρημνού, ενώ μετεγχειρητικά θα μπορούσε να δώσει έγκαιρα πολύτιμες πληροφορίες σε περιπτώσεις που ο χειρουργός υποψιάζεται επιπλοκές που αφορούν στα βασικά αγγεία του μυοδερματικού κρημνού ή την πυκνότητα του μυός.…”