The functional composition and clinical implications of the common fibular nerve and its branches analyzed by axonal profiling

Abstract

The articular branch (Arb) from the common fibular nerve (CFN) plays a pivotal role in procedures such as genicular nerve blocks since it extensively innervates the anterolateral knee joint. It remains unclear whether the Arb can be classified as purely sensory, and understanding its axonal composition is critical to prevent muscle weakness during nerve blocks. We conducted a histological analysis on six cadaveric nerve specimens (four males and two females; mean age at death, 81.3 years old). The axonal composition of the main trunk of the CFN, the deep and superficial fibular nerves (DFN and SFN), and the Arb was verified through double immunofluorescence labeling with antibodies against neurofilament 200 and choline acetyltransferase. We revealed that the DFN contains motor and sensory fascicles that serve the anterior muscular compartment of the leg, including the fibularis longus and the first web space of the foot. Moreover, we showed that the SFN includes a major sensory branch innervating the skin of the lateral leg and the dorsum of the foot and a minor motor branch for the lateral muscular compartment of the leg. Furthermore, we demonstrated that the Abr contains a major sensory branch that targets the infrapatellar fat pad, the knee joint, and a minor motor branch innervating the superior part of the anterior muscular compartment of the leg. Thus, our study proves that the Arb is a motor–sensory mixed nerve, suggesting that an Arb block may significantly weaken the anterior leg muscles.

총비골신경(CFN)의 관절가지(Arb)는 전 외측 무릎 관절에 광범위하게 신경을 공급하기에 신경 차단술과 같은 시술에서 중요하게 여겨진다. 그러나, 비골신경이 순수하게 감각신경으로 구성되었는지는 여전히 불분명하며, 시술 시 근육 약화를 예방하기 위해 비 골신경의 축삭 구성을 이해하는 것이 중요하다. 본 논문의 목적은 총비골신경과 그 신경 가지의 구성을 세심하게 분석하여 수술 및 통증관리의 정확성과 안정성을 높일 수 있도록 비골신경의 축삭 구성을 명확히 밝히는 것이었다. 4구의 비고정 시신과 2구의 고정 시신을 대상으로 육안 해부학적 관찰과 신경 표본에 대한 조직학적 분석을 시행하였다. Neurofilament200과 choline acetyltransferase에 대한 항체를 이용한 이중 면역 형광표지법을 통해 총비골신경의 주 신경줄기(Trunk)와 심부 및 표재성 비골신경(DFN 및 SFN), 그리고 관절가지의 축삭 구성을 확인하였다. 심부 비골신경은 다리의 전방 구획에 작용하는 운동 및 감각 성분이 포함되어 있는 것을 확인하였다. 표재성 비골신경은 다리의 외측 구획 및 발등의 피부를 자극하는 주요 감각신경 가지와 다리 외측 근육을 위한 보조 운동신경 가지가 포함되었다. 또한, 비골신경의 관절가지에서는 슬개골 하부와 무릎 관절을 대상으로 하는 감각 신경 가지와 다리 전방 구획의 상부를 자극하는 작은 운동신경 가지가 관찰되었다. 본 연구를 통해 비골신경의 관절가지가 운동과 감각의 혼합 신경이라는 것을 증명하였으며, 관절 가지의 신경 차단 시 다리 전방 구획의 근육 약화가 발생할 수 있음을 시사하였다.