Architectuur van het corpus spongiosum: een anatomische studie

Voor deze studie zijn de penissen van twee ongefixeerde mannelijke lichamen gebruikt. De lichamen kwamen via een donatieprogramma op de afdeling Anatomie van het Universitair Medisch Centrum Utrecht. Beide mannen hadden tijdens hun leven informed consent getekend voor het gebruik van hun lichaam voor onderwijs- en wetenschapsdoeleinden. Bij beide lichamen waren geen tekenen van genitale anomalieën aanwezig.

De lichamen werden voor dissectie in de steensnedeligging gepositioneerd. Via een mediane scrotale en perineale incisie en een dwarse incisie ventraal van de anus werden de complete penissen zorgvuldig uitgenomen. Beide CS bleven intact van de glans tot en met de bulbus penis, evenals de corpora cavernosa.

Vervolgens werd een van beide penissen kunstmatig in erectie gebracht, zoals ook tijdens operaties gebeurt. In het kort: om lekkage te voorkomen, werd er een tourniquet om de basis van de penis gezet (ter hoogte van het ligamentum suspensorium en ligamentum fundiforme). Vervolgens werd er een fysiologische zoutoplossing op verschillende plaatsen in de corpora cavernosa geïnjecteerd totdat een goede erectie bereikt was. Zowel de erecte als de slappe penis werden, liggend op hun dorsale zijde, bevroren tot −25 °C. Vervolgens werden zij in een zuilvormige mal met een 1 % carboxymethylcellulose (CMC) oplossing geplaatst.

Met een cryomacrotoom (CM3600 XP, Leica Biosystems, Nussloch, Duitsland) werden van beide penissen in twee richtingen histologische coupes gesneden. Eerst werden dwarsdoorsneden genomen (dus het transversale vlak) op zes verschillende plekken: T1 t/m T6 (fig. 1). De afstand tussen deze snijvlakken was bij beide penissen ongeveer 2 cm. Daarna werden elke millimeter lengtedoorsneden genomen (in het frontale vlak): F1 t/m F7 (fig. 1). Met het weefsel op tape geplakt en een messnelheid van 80 mm/s werden coupes van 25 µm dikte gesneden. Coupes werden direct gefixeerd en ontwaterd in alcohol (achtereenvolgens 70 % en 96 % alcohol).

Na 30 seconden incubatie in water werden de coupes 10 sec gekleurd in een aangepaste Mallory-Cason-oplossing (0,5 % fosforwolfraamzuur, 1 % orange G, 0,5 % aniline blauw en 1,5 % fuchsinezuur), gespoeld in water (30 sec) en gefixeerd in alcohol (achtereenvolgens 70 % en 96 %). Eenmaal gedroogd werden de coupes op filterpapier geplakt.

De coupes werden met een digitale camera (V1, Nikon corporation, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan; resolutie 3872 × 3592 pixels) vanuit een vaste afstand en positie gefotografeerd. Met de functie kleurbereik in Adobe Photoshop (versie CS6) werden alle structuren behalve het CS verwijderd.

Metingen aan de vasculaire holten en weefselschotten van het CS van zowel de erecte als de slappe penis werden gedaan met ImageJ software (https://​imagej.​nih.​gov/​ij/​). Met de functie threshold color werden zowel het oppervlak van de vasculaire holte als het oppervlak van de septae geselecteerd en gemeten in pixels en vervolgens genoteerd als percentage van het totale CS oppervlak.

Het tellen van het aantal holten en het meten van zowel de oppervlakten per holte in pixels als de afstand van de holte tot de urethra werd gedaan met Matlab-software (versie R2015a, The MathWorks, Inc). Afbeeldingen in grijswaarden werden geïmporteerd uit Adobe Photoshop en geconverteerd naar zwart-witafbeeldingen, waarbij de holten wit waren en het lumen van de urethra zwart (fig. 2a). Een voorwaarde voor de Matlab-analyse was dat het urethralumen geheel omringd werd door CS. De holten werden op twee manieren gesorteerd: op maat en op basis van de afstand van de holte tot de urethra (zwaartepunt tot zwaartepunt of zwaartepunt tot omtrek). Een nadeel van het bepalen van de zwaartepunt tot zwaartepunt (c2c) afstand is de sensitiviteit voor de vorm van het urethrale lumen. De afstand van een holtezwaartepunt en het dichtstbijzijnde punt in de urethraomtrek (c2u_o) is minder sensitief voor de vorm van het lumen. Oppervlakten en afstanden werden in elke coupe in eerste instantie in pixels gemeten, en daarna op basis van kalibrerende metingen op niet-digitale coupes, omgezet naar millimeter (mm) of vierkante mm (mm²). Holten met een oppervlakte kleiner dan 0,01 mm² werden beschouwd als artefacten en eruit gefilterd. Holten werden in vijf oppervlaktegroepen verdeeld: 0,01–0,05 mm²; >0,05–0,1 mm²; >0,1–1 mm²; >1–5 mm² en >5 mm². Ook werden ze in vijf afstandsgroepen verdeeld: 0–1 mm; >1–2 mm; >2–4 mm; >4–6 mm; >6 mm. Het Matlab-script gaf een tabel waarin holten op oppervlakte en afstand worden ingedeeld. Dit script is op verzoek beschikbaar.

Van geïmporteerde tiff/jpg-afbeeldingen van opeenvolgende coupes werden met behulp van VP Microlab (Virtual proteins International, Eindhoven, Nederland) driedimensionale (3D) reconstructies van verschillende segmenten van de erecte penis gemaakt. Overbodige pixels (achtergrond) werden verwijderd met behulp van Adobe Photoshop CS6. Er werd een alphakanaal (http://​www.​axialis.​com/​tutorials/​tutorial-misc001.​html) gebruikt, zodat alleen CS-pixels getoond werden in het 3D-model. Na het instellen van een afstand tussen de coupes in VP Microlab, konden delen van het CS driedimensionaal gereconstrueerd worden. De digitale 3D-reconstructie kon vrij geroteerd en vergroot worden.

Er waren twee mannelijke lichamen (59 en 91 jaar oud) beschikbaar; beiden zonder zichtbare anatomische of urogenitale anomalieën. De totale lengte in slappe toestand van de eerste (en later erecte) penis was 25 cm, de tweede penis was 22 cm.

Cryosectie en histologie leverden duidelijk gekleurde coupes op, met een groot contrast tussen de vasculaire holte en septae. Het weefselnetwerk van het CS kon tot in detail gevisualiseerd worden (fig. 3). In totaal werden 97 coupes gebruikt voor de oppervlaktemetingen.

In het transversale vlak varieerde het gemiddelde relatieve oppervlak van de vasculaire holten per afnameplaats van 56,7 tot 63,9 % in de slappe penis, en van 70,2 tot 80,2 % in de erecte penis (tab. 1). In het frontale vlak was dit respectievelijk 46,1 tot 57,2 % en 61,4 tot 82,5 % (tab. 2). Fig.4a laat zien dat in het transversale vlak de metingen per penis niet substantieel verschilden, maar dat in het frontale vlak het vasculaire oppervlak afnam in de distale richting (fig. 4b). In de glans penis (snijvlak F7) was er relatief minder vasculair oppervlak dan op andere snijvlakken, met relatief meer bindweefsel (fig. 5).

In het transversale vlak werd een gemiddeld vasculair oppervlak gemeten van 59,5 % (SD 2,7 %) in de slappe penis en 76,6 % (SD 3,7 %) in de erecte penis. In het frontale vlak was dat 52,8 % (SD 4,2 %) en 73,9 (SD 6,8 %) (tab. 1 en 2). Dit komt overeen met een relatieve toename van 129 % in het transversale vlak, en 140 % in het frontale vlak. Het grootste transversale verschil (‘toename’) was ter plaatse van T1 en T4, het grootste frontale verschil was in het midden (snijvlak F4).

In fig. 6 is het patroon van de transversale coupes van T4 weergegeven. De vasculaire holten varieerden van elliptisch tot rond van vorm. De meesten werden gescheiden door incomplete septae, waardoor een groot continu netwerk gevormd werd. In de frontale richting waren de holten anders gevormd dan in de transversale richting, met meer incomplete septae en meer verbindingen in alle mogelijke richtingen tussen relatief grote vasculaire holten. Hierdoor waren oppervlaktemetingen per vasculaire holte niet uitvoerbaar.

De vorm van het urethrale lumen veranderde in de negen coupes van T1–T6 van ovaal tot hoefijzervormig, waardoor het c2u_o-script beter toepasbaar was dan het c2c-script. Met het c2u_o-script werden er van T1 t/m T6 tussen de 89 en 174 holten per coupe geteld (gemiddeld 125,9; SD = 28) [15]. Een duidelijk patroon in de verdeling van de holten per coupe werd niet gezien. Wel was er een grote variatie in holteoppervlak, zelfs drie nabijgelegen coupes (50 µm uit elkaar) verschilden sterk van elkaar [15].

De 3D-reconstructie van de erecte penis zoals te zien in het online videobestand bevestigde de aanwezigheid van verbindingen tussen de vasculaire holten in alle mogelijke richtingen [16]. Ook bevestigde deze reconstructie dat septae vanuit verschillende hoeken in de holten steken. Een minderheid van de holten werd gescheiden door complete septae, veelal in transversale richting. In longitudinale richting strekten de holten zich uit en waren zij verbonden met elkaar.