Tese de Doutoramento, Biomedicina, Universidade Nova de Lisboa

Unconventional perfusion flaps (UPFs) are reconstructive options characterized by being perfused exclusively by veins. In UPFs at least one of the afferent veins of the flap is anastomosed to a feeding vessel. Usually, this feeding vessel is an artery, and the UPF is called an arterialized venous flap (AVF). If the feeding vessel is a vein, the UPF is called a venous flap (VF). The efflux of blood is ensured in most cases by the continuity of one or more of the UPF’s veins with neighboring veins. Although UPFs present several potential advantages relatively to conventional perfusion flaps, they have rarely been mentioned in the clinical literature, due to reported high necrosis rates, particularly in the presence of infection, and due to a poor understanding of their underlying physiologic mechanisms. Methods: We performed systematic reviews and meta-analyses on the clinical and experimental used of UPFs. Followingly, we studied in detail the vascular anatomy of the ventrolateral aspect of the rat’s abdomen. Using this knowledge, we improved a model of a conventional flap (CF) harvested from the epigastric region of the fat. Subsequently, we developed an optimized a model of AVF in the abdomen of the rat. We, then, evaluated the effect of transfecting the optimized model with human beta defensin genes (BD-2 and BD-3) to increase flap survival in the presence of Pseudomonas aeruginosa infection and of a foreign body. Moreover, we compared the efficacy of arterialized neurovenous flaps (ANVFs) with other nerve conduits to reconstruct a 10-mm-long median nerve gap in an ischemic environment in a rat model. Followingly, we performed cadaveric studies to assess pertinent aspects of the anatomy and histology of anatomical regions commonly used to harvest UPFs. Finally, we used some of the information gathered to treat a teenager with an ulnar artery and nerve composite defect at the forearm level. Results: We estimated an overall survival rate of UPFs of 89.5% in the clinical context and of 90.8% in the experimetal setting. Clinically, there was a positive correlation between the rate of postoperative infection and the need of a new flap (Pearson coefficient 0.405; p=0.001). Blood supply to the abdominal integument of the rat was more dependent on axial vessels, comparatively to humans. Venous valves were clearly observed in this region. The free epigastric CF and the homologous optimized AVF presented survival rates of nearly 100%, and 76.86 ± 13.67%, respectively. Transfecting the AVF model with BD-2 and BD-3 increased flap survival, and decreased biofilm formation. ANVFs produced more complete and faster recovery than nerve grafts, for most of the parameters used to assess nerve regeneration. Anatomical and histological studies revealed that large subcutaneous veins were surrounded by doublings of the superficial fascia. Moreover, veins were placed at different depths, with the largest ones being deeply placed and the smallest more superficially placed. Finally, it was noted that superficial cutaneous nerves, routinely used as autologous nerve grafts, were closer to sizeable superficial veins than to arteries and respective comitante veins of significant caliber. UPFs could be tailored to specific defects by including either skin, subcutaneous tissue, tendons, nerves, muscle fascia and/or bone in variable combinations. The used of an ANVF in a teenager allowed the successful reconstruction of both the arterial and nerve defects. Conclusion: Although many question remain to be answered relatively to UPFs physiology, optimization, and indications, there seems to be enough evidence to support their use in the realm of integumentary and nerve reconstruction.
RÉSUMÉ: Introduction: Les lambeaux de perfusion non conventionnels (UPF) sont des options de reconstructives caractérisées par une perfusion exclusive pour le veines. Dans les UPF, il ya au moins une des veines afférentes du Lambeau qui est anastomosée à un vase d'alimentation. Habituellement, ce vaisseau d'alimentation est une artère, et l'UPF s'appelle un lambeau veineux arterialisé (AVF). Si le vaisseau est une veine, l'UPF s'appelle un lambeau veineux (VF). L'effusion de sang est assurée dans la plupart des cas par la continuité d'une ou plusieurs veines de l'UPF avec des veines voisines. Bien que les UPF présentent plusieurs avantages potentiels par rapport aux lambeaux de perfusion conventionnels, ils ont rarement été mentionnés dans la littérature clinique, en raison des taux élevés de nécrose reportés, en particulier en présence d'une infection, et en raison d'une mauvaise compréhension de leurs mécanismes physiologiques. Méthodes: Nous avons procédé à deux analyses systématiques et méta-analyses sur l'utilisation clinique et expérimentale des UPFs. Nous avons étudié en détail l'anatomie vasculaire de l'aspect ventral de l'abdomen du rat. À l'aide de cette connaissance, nous avons amélioré un modèle de lambeau conventionnel (CF) récolté dans la région épigastrique de l’abdomen. Par la suite, nous avons développé un modèle optimisé d'AVF dans l'abdomen du rat. Nous avons ensuite évalué l'effet de la transfection du modèle optimisé avec les gènes de la beta-defensine humaine (BD-2 et BD-3) pour augmenter la survie des lambeaux en présence d'une infection pour Pseudomonas aeruginosa et d'un corps étranger. Nous avons aussi comparé l'efficacité des lambeaux neurovenous arterialisés (ANVF) avec d'autres conduits nerveux pour reconstruire un hiatus nerveux de le nerf médian de 10 mm de longueur dans un environnement ischémique dans le modèle de le rat Wistar. Par la suite, nous avons effectué des études cadavériques pour évaluer les aspects pertinents de l'anatomie et de l'histologie des régions anatomiques couramment utilisées pour récolter des UPFs. Enfin, nous avons utilisé une partie des informations recueillies pour traiter un adolescent souffrant d'un défaut composite de l’artère ulnaire e de le nerf ulnaire au niveau de l'avant-bras. Résultats: Nous avons estimé un taux global de survie des UPF de 89,5% dans le contexte clinique et de 90,8% dans le contexte expérimental. Cliniquement, il y avait une corrélation positive entre le taux d'infection postopératoire et la besoin d'un nouveau lambeau (coefficient de Pearson 0,405; p = 0,001). L'approvisionnement en sang du tégument abdominal du rat dépendait davantage des vaisseaux axiaux, comparativement aux humains. Les valves veineuses ont été clairement observées dans cette région. Le lambeau épigastrique conventionnel livre et l'AVF homologue optimisée ont présenté des taux de survie de près de 100% et 76,86 ± 13,67%, respectivement. Transféction de le modèle AVF optimisée avec BD-2 et BD-3 augmenté la survie du lambeau et la formation de biofilm a été diminuée. Les ANVF ont produit une récupération plus complète et plus rapide que les greffes nerveuses, pour la plupart des paramètres utilisés pour évaluer la régénération nerveuse. Des études anatomiques et histologiques ont révélé que les grandes veines sous-cutanées étaient entourées de doublures du fascia superficiel. De plus, les veines ont été placées à différentes profondeurs, les plus grandes étant profondément placées et les plus petites placées plus superficiellement. Enfin, il a été noté que les nerfs cutanés superficiels, habituellement utilisés comme greffes autologues, étaient plus proches des veines superficielles importantes que des artères et des veines comitantes respectives de calibre significatif. Les UPF pourraient être adaptés à des défauts spécifiques en incluant la peau, le tissu sous-cutané, les tendons, les nerfs, le fascia musculaire et / ou l'os dans des combinaisons variables. L'utilisation d'un ANVF chez un adolescent a permis la reconstruction réussie des défauts artériels et nerveux. Conclusion: Bien que beaucoup de questions restent à répondre par rapport à la physiologie, à l'optimisation et aux indications de l'UPF, il semble y avoir suffisamment des preuves scientifiques pour favoriser leur utilisation dans le domaine de la reconstruction de l’integument et des les nerfs.