Anatomical characterization of Galen's anastomosis and vagocervical complex in Korean

Abstract

The internal branch of the superior laryngeal nerve (inSLN) and the posterior branch of the recurrent laryngeal nerve (RLN) are key to laryngeal sensation, activating various functions such as voice production, swallowing, and cough reflex when stimulated. This stimulation is associated with proprioception, which promotes muscle activation through mechanoreceptors distributed in the mucosa, playing a crucial role in regulating laryngeal functions. This study aims to provide a distribution pattern of inSLN and its neural connection such as Galen’s anastomosis with RLN including relationships between artery and nerve for safe surgical resections. Fifty formalin-embalmed cadavers (26 males and 24 females; mean age 83.6) were used in this study. Some materials had nerve injury discard in this study. 73 sides of larynges which were taken as en bloc were used for the study of distribution pattern of the inSLN. Another 8 en bloc larynges were used for Sihler’s staining to trace whole course of laryngeal nerve into the mucosa. While the most of the SLN ran parallel to the STA (52.94%), when it pierced the thyrohyoid membrane, the nerve mostly went above the STA. The RLN was posterior to ITA (Type I, 44.59%), and in 12.16% of cases, the ITA originated from the lateral side of the thyroid gland without having a relationship with the RLN. The inSLN pierced the thyrohyoid membrane at 10.48 ± 2.00 mm in average horizontally from the lateral margin of thyrohyoid membrane and 6.09 ± 2.09 mm in average vertically from the inferior border of greater horn of the hyoid bone. The inSLN had three trunks (superior, middle, and inferior), the divided pattern of each trunk is variable. Its patterns were divided into three types; Type A, in which the nerve divided into superior and common trunk of middle and inferior trunks. Among these, Type A was the mostly observation (46.58%). Each trunk had several different branches. Most branches from each trunks went posteriorly (posterior division) and innervated six areas (posterior epiglottic, aryepiglottic, cuneiform cartilage, corniculate cartilage, oblique interarytenoid, and transverse interarytenoid). The epiglottic area was innervated by branches from superior trunk. The aryepiglottic and cuneiform cartilage area was variable, mainly from the middle trunk. And the corniculate cartilage area and the oblique and transverse interarytenoid areas were innervated by branches from the inferior trunk. The aryepiglottic and cuneiform cartilage area mainly innervated by branches from the middle trunks (53.42%). Some branches went anteriorly (anterior division) and innervated steadily two areas (anterior epiglottic and thyroarytenoid area). The origin of anterior branch was variable, it arose highestly from the common trunk (29.87%). Galen's anastomosis was observed in all materials. It was formed by the terminal branch of the inferior trunk of inSLN and posterior branch of RLN. Another communication - so called thyroarytenoid communication between the inferior trunk of the inSLN and the inferior laryngeal nerve was observed in 4 cases. In these results, the noble distribution pattern of inSLN was provided. The pathway of the branches of inSLN traversing through muscles from the inner mucosa might be related with proprioception to control laryngeal reflexes. These results will help understand laryngeal reflection and protection and also contribute to refine the therapeutic strategies such as laryngeal transplantation or voice therapy.

위후두신경의 속가지와 되돌이후두신경의 뒤가지는 후두 감각을 담당하는 주요신경이며, 후두 점막의 감각신경이 자극되면 목소리 생성, 삼킴 작용, 기침 반사 등 다양한 기능이 활성화된다. 이러한 자극은 점막에 분포하는 기계수용체를 통해 근육의 활성화를 촉진하는 고유수용성감각과 관련이 있으며, 후두의 기능을 조절하는데에 중요한 역할을 한다. 따라서, 이 연구는 후두로 들어가는 위후두신경과 되돌이후두신경의 형태학적 분석과 더불어 위후두신경의 속가지의 후두의 안쪽점막까지의 신경 주행경로와 분포 패턴, 특히 Galen’s anastomosis의 신경 연결 양상에 대한 정보를 분석하고 제공하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 50구 (남자 26구, 여자 24구, 평균 나이 83.6세)의 포르말린 고정시신을 사용하였다. 신경의 손상이 있는 시신은 연구에서 제외하였다. 위후두신경의 속가지의 분포 양상 연구를 위해 73쪽의 후두를 사용하였고, 추가로 8개의 후두를 쉴러 염색을 통해 신경의 전체 경로를 보기 위해 사용하였다. 대부분의 위후두신경은 위후두동맥과 평행하게 주행하였으며 (52.94%), 방패목뿔막을 관통할 때 대부분 위후두동맥의 위로 주행하였다. 되돌이후두신경은 아래갑상샘동맥보다 뒤에 위치하였고 (Type I, 44.59%), 12.16%의 경우에서는 되돌이후두신경과 아래갑상샘동맥이 관계가 없었다. 위후두신경의 속가지는 방패목뿔막의 가쪽가장자리에서부터 수평으로 평균 10.48 ± 2.00 mm, 목뿔뼈 큰뿔의 아래모서리에서부터 수직으로 평균 6.09 ± 2.09 mm 위치한 곳에서 방패목뿔막을 뚫었다. 위후두신경의 속가지는 3개의 줄기(위, 중간, 아래)로 나뉘었으며, 각 줄기의 분지 양상은 다양하였다. 양상은 3가지 유형으로 나누었으며, Type A는 위와 중간 및 아래줄기의 공통 줄기로 나뉘는 유형이었다. 이 중 Type A가 가장 많이 관찰되었다 (46.58%). 각 줄기는 여러 가지 다른 가지를 분지하였다. 대부분의 가지는 뒤쪽으로 가서(뒤분지) 6개의 영역(뒤후두덮개, 모뿔덮개, 쐐개연골, 잔뿔연골, 빗모뿔사이, 가로모뿔사이)에 분포하였다. 위줄기는 뒤후두덮개 영역에 분포하였다. 모뿔덮개와 쐐기연골영역은 주로 중간줄기에서 분포하였다. 잔뿔연골영역과 빗 그리고 가로모뿔사이영역은 아래줄기의 가지에 의해 분포하였다. 모뿔덮개영역과 쐐기연골영역은 주로 중간줄기의 가지가 분포하였다 (53.42%). 일부 앞가지는 앞으로 가서(앞분지) 두 영역(앞후두덮개와 방패모뿔영역)에 분포하였다. 앞가지의 기원은 다양하였으며, 공통줄기에서 가장 많이 분지하였다 (29.87%). Galen’s anastomosis는 모든 표본에서 관찰되었다. 이 연결은 위후두신경의 속가지의 아래줄기의 끝가지와 되돌이후두신경의 뒤가지는 뒤반지모뿔근의 표면에서 형성되었다. 그리고 또다른 신경연결인 – 방패모뿔연결 -은 위후두신경의 속가지의 아래줄기와 아래후두신경 사이의 연결이었고 4경우에서 관찰되었다. 이 연구결과를 통해 후두에 분포하는 위후두신경의 속가지의 자세한 분포 형태를 밝혔다. 위후두신경의 속가지들이 후두의 안쪽 점막에서 근육을 가로질러 주행하는 경로는 후두 반사를 조절하기 위한 고유수용성감각과 관련이 있을 수 있다. 이러한 결과는 후두 반사와 보호기능을 이해하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 후두 이식이나 음성 치료와 같은 치료방법을 개선하기 위한 해부학적 자료로 이용될 수 있을 것이다.