Revisiting the metacarpophalangeal joint: comparison of ultrasound tissue patterns with its anatomical, histological, and immunohistochemical features

Abstract

Purpose

This study aimed to identify the structures and tissues of the dorsal aspect of the metacarpophalangeal joint (MCPJ) using ultrasound, with gross anatomy as a comparator and learning source. In addition, the composition of several MCPJ tissues was investigated by histology and immunohistochemistry.

Materials and Methods

The study comprised 3 steps. First, 4 rheumatologist ultrasonographers identified on B-mode imaging the tissue patterns of the structures in the dorsal aspect of the MCPJ in fresh-frozen cadaveric hands. In the second step, 2 anatomists performed dissections on fresh-frozen and embalmed cadaveric hands to characterize the components of the dorsal MCPJ, providing anatomy-based feedback to aid ultrasound tissue interpretation. Histological and immunohistochemical analyses were also conducted on selected dorsal MCPJ tissues. In the third step, the anatomy and histology-based knowledge were applied to identify and evaluate these structures in healthy subjects using B-mode and Doppler mode ultrasound.

Results

Ultrasound examination of the cadaveric hands identified the key dorsal MCPJ structures, including the extensor tendon, joint capsule, dorsal plate, synovial recesses, and metacarpal head cartilage. Anatomical and histological analyses further characterized these structures, enhancing their identification in healthy subjects. Additionally, new insight into the histological and immunohistological features of these structures is provided.

Conclusion

Ultrasound successfully identified the main structures of the dorsal MCPJ. Integrating anatomical and histological features improved ultrasound imaging observations and confidence.

Zusammenfassung

Ziel

Ziel dieser Studie war die Identifizierung der Strukturen und des Gewebes des dorsalen Metakarpophalangeal-Gelenks (MCP) mittels Ultraschall. Die makroskopische Anatomie diente als Vergleichs- und Lernquelle. Zusätzlich wurde die Zusammensetzung verschiedener MCP-Gewebe histologisch und immunhistochemisch untersucht.

Material und Methoden

Die Studie umfasste 3 Schritte. Zunächst identifizierten 4 Rheumatologen im Ultraschall die Gewebemuster der Strukturen im dorsalen MCP-Bereich an frisch gefrorenen Leichenhänden mittels B-Bild-Bildgebung. Im zweiten Schritt führten 2 Anatomen Präparationen an frisch gefrorenen und einbalsamierten Leichenhänden durch, um die Komponenten des dorsalen MCPs zu charakterisieren und anatomisch fundierte Rückmeldungen zur Interpretation des Ultraschallgewebes zu liefern. Histologische und immunhistochemische Analysen wurden ebenfalls an ausgewählten dorsalen MCP-Geweben durchgeführt. Im dritten Schritt wurden die anatomischen und histologischen Erkenntnisse verwendet, um diese Strukturen bei gesunden Probanden mittels B-Mode- und Doppler-Ultraschall zu identifizieren und zu bewerten.

Ergebnisse

Die Ultraschall-Untersuchung der Leichenhände identifizierte die wichtigsten dorsalen MCP-Strukturen, darunter Strecksehne, Gelenkkapsel, palmare Platte, Recessus Synovialis und Metakarpalkopf-Knorpel. Anatomische und histologische Analysen charakterisierten diese Strukturen weiter und verbesserten ihre Identifizierung bei gesunden Probanden. Darüber hinaus wurden neue Erkenntnisse über die histologischen und immunhistologischen Merkmale dieser Strukturen gewonnen.

Schlussfolgerung

Mit Ultraschall konnten die Hauptstrukturen des dorsalen MCPs erfolgreich identifiziert werden. Die Integration anatomischer und histologischer Merkmale verbesserte die Ultraschall-Bildgebung und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.

Keywords

ultrasound - anatomy - metacarpophalangeal joint - histology - Musculoskeletal System

Publication History

Received: 19 February 2025

Accepted after revision: 28 April 2025

Accepted Manuscript online:
28 April 2025

Article published online:
27 May 2025

• References

• 1 Grassi W, Tittarelli E, Pirani O. et al. Ultrasound examination of metacarpophalangeal joints in rheumatoid arthritis. Scand J Rheumatol 1993; 22 (05) 243-247
• 2 Rakieh C, Nam JL, Hunt L. et al. Predicting the development of clinical arthritis in anti-CCP positive individuals with non-specific musculoskeletal symptoms: a prospective observational cohort study. Ann Rheum Dis 2015; 74 (09) 1659-1666
• 3 Zabotti A, Salvin S, Quartuccio L. et al. Differentiation between early rheumatoid and early psoriatic arthritis by the ultrasonographic study of the synovio-entheseal complex of the small joints of the hands. Clin Exp Rheumatol 2016; 34 (03) 459-465
• 4 D’Agostino MA, Terslev L, Aegerter P. et al. Scoring ultrasound synovitis in rheumatoid arthritis: a EULAR-OMERACT ultrasound taskforce-Part 1: definition and development of a standardised, consensus-based scoring system. RMD Open 2017; 3 (01) e000428
• 5 Naredo E, Rodríguez M, Campos C. et al. Validity, reproducibility, and responsiveness of a twelve-joint simplified power Doppler ultrasonographic assessment of joint inflammation in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 2008; 59 (04) 515-522
• 6 Aydin SZ, Gunal EK, Ozata M. et al. Six-joint ultrasound in rheumatoid arthritis: a feasible approach for implementing ultrasound in remission. Clin Exp Rheumatol 2017; 35 (05) 853-856
• 7 Boutry N, Lardé A, Demondion X. et al. Metacarpophalangeal joints at US in asymptomatic volunteers and cadaveric specimens. Radiology 2004; 232 (03) 716-724
• 8 Lamuedra A, Gratal P, Calatrava L. et al. Disorganization of chondrocyte columns in the growth plate does not aggravate experimental osteoarthritis in mice. Sci Rep 2020; 10 (01) 10745
• 9 Van Sint Jan S, Rooze M, Van Audekerke J. et al. The insertion of the extensor digitorum tendon on the proximal phalanx. J Hand Surg Am 1996; 21 (01) 69-76
• 10 Hunter-Smith DJ, Slattery PG, Rizzitelli A. et al. The Dorsal Triangular Fibrocartilage of the Metacarpophalangeal Joint: A Cadaveric Study. J Hand Surg Am 2015; 40 (07) 1410-1415
• 11 Milz S, Putz R, Ralphs JR. et al. Fibrocartilage in the extensor tendons of the human metacarpophalangeal joints. Anat Rec 1999; 256 (02) 139-145
• 12 Mankia K, D’Agostino MA, Rowbotham E. et al. MRI inflammation of the hand interosseous tendons occurs in anti-CCP-positive at-risk individuals and may precede the development of clinical synovitis. Ann Rheum Dis 2019; 78 (06) 781-786
• 13 Baksa G, Czeibert K, Sharp V. et al. Vascular supply of the metacarpophalangeal joint. Front Med (Lausanne) 2022; 9: 1015895
• 14 Poirier P. Traité d’anatomie humaine II. Paris: Bataille et Cie. In: . 1896: 123-129