Summary
Detta protokoll illustrerar en metod för att bedöma de biofysiska egenskaperna hos senreparationer ex vivo. Ett suturmaterial av polytetrafluoreten (PTFE) utvärderades med denna metod och jämfördes med andra material under olika förhållanden.
Abstract
Med utvecklingen av suturmaterial har det skett en förändring i paradigmer i primär och sekundär senreparation. Förbättrade mekaniska egenskaper möjliggör mer aggressiv rehabilitering och tidigare återhämtning. För att reparationen ska hålla mot högre mekaniska krav måste dock mer avancerade suturerings- och knuttekniker bedömas i kombination med dessa material. I detta protokoll undersöktes användningen av polytetrafluoreten (PTFE) som suturmaterial i kombination med olika reparationstekniker. I den första delen av protokollet utvärderades både linjär spänningsstyrka och töjning av knutna mot icke-knutna trådar av tre olika material som används vid böjsenreparation. De tre olika materialen är polypropen (PPL), polyeten med ultrahög molekylvikt och flätad mantel av polyester (UHMWPE) och polytetrafluoretylen (PTFE). I nästa del (ex vivo-experiment med kadaveriska flexorsenor) utvärderades beteendet hos PTFE med olika suturtekniker och jämfördes med PPL och UHMWPE.
Detta experiment består av fyra steg: skörd av flexorsenorna från färska kadaveriska händer, transektion av senorna på ett standardiserat sätt, senreparation med fyra olika tekniker, montering och mätning av senreparationer på en standard linjär dynamometer. UHMWPE och PTFE visade jämförbara mekaniska egenskaper och var signifikant överlägsna PPL när det gäller linjär draghållfasthet. Reparationer med fyr- och sexsträngade tekniker visade sig vara starkare än tvåsträngade tekniker. Hantering och knutning av PTFE är en utmaning på grund av mycket låg ytfriktion, men fästning av fyr- eller sexsträngsreparationen är relativt lätt att uppnå. Kirurger använder rutinmässigt PTFE-suturmaterial i kardiovaskulär kirurgi och bröstkirurgi. PTFE-strängarna är lämpliga för användning vid senkirurgi, vilket ger en robust senreparation så att tidiga aktiva rörelseregimer för rehabilitering kan appliceras.
Introduction
Behandlingen av böjsenskador i handen har varit en fråga om kontroverser i över ett halvt sekel. Fram till 1960 -talet kallades det anatomiska området mellan den mellersta falangen och den proximala palmen "ingenmansland", för att uttrycka att försök till primär senrekonstruktion i detta område var meningslösa och gav mycket dåliga resultat1. Men på 1960-talet återkom frågan om primär senreparation genom att introducera nya koncept för rehabilitering2. På 1970-talet, med framsteg inom neurovetenskap, kunde nya koncept för tidig rehabilitering utvecklas, inklusive dynamiska skenor3, men därefter kunde endast marginella förbättringar uppnås. Nyligen introducerades nya material med avsevärt förbättrad integrerad stabilitet4,5 så att andra tekniska frågor än suturmaterialens fel kom i fokus, inklusive ostledningar och utdrag6.
Fram till nyligen användes polypropen (PPL) och polyester i stor utsträckning vid böjsenreparationer. En 4-0 USP (United States Pharmacopeia) sträng av polypropen motsvarande en diameter av 0,150-0,199 mm uppvisar en linjär draghållfasthet på mindre än 20 Newton (N) 6,7, medan böjsenor i handen kan utveckla linjära krafter in vivo på upp till 75 N8. Efter trauma och operation, på grund av ödem och vidhäftningar, utvecklas vävnadens motstånd mer9. Klassiska tekniker för senreparation inkluderade tvåsträngade konfigurationer som måste förstärkas med ytterligare epitendinösa löpsuturer 3,10. Nyare polyblendpolymermaterial med väsentligt högre linjär styrka har medfört teknisk utveckling4; en enda polyblend-sträng med en kärna av långkedjig polyeten med ultrahög molekylvikt (UHMWPE) i kombination med en flätad mantel av polyester i samma diameter som PPL tål linjära krafter på upp till 60 N. Extruderingsteknik kan emellertid tillverka monofilamentösa polymersträngar som uppvisar jämförbara mekaniska egenskaper6.
Reparationstekniker har också utvecklats under det senaste decenniet. Tvåtrådiga senreparationstekniker har gett vika för mer detaljerade fyr- eller sexsträngiga konfigurationer11,12. Genom att använda en loopad sutur13 kan antalet knutar minskas. Genom att kombinera nyare material med nyare tekniker kan en initial linjär styrka på över 100 N uppnås4.
En individualiserad rehabiliteringsplan bör under alla omständigheter förespråkas, med hänsyn till speciella patientattribut och senreparationstekniker. Till exempel bör barn och vuxna som inte kan följa komplexa instruktioner under lång tid utsättas för fördröjd mobilisering. Mindre starka reparationer bör mobiliseras genom passiv rörelse ensam14,15. Annars bör tidiga aktiva rörelseregimer vara den gyllene standarden.
Det övergripande målet med denna metod är att utvärdera ett nytt suturmaterial för böjsenereparation. För att berömma protokollets logiska grund är denna teknik en utveckling av tidigare validerade protokoll som finns i litteraturen 4,10,12,16 som ett medel för bedömning av suturmaterial under förhållanden som liknar klinisk rutin. Med hjälp av ett modernt servohydrauliskt materialtestsystem kan en draghastighet på 300 mm/min ställas in som liknar in vivo-spänning, i motsats till tidigare protokoll som använder 25-180 mm/min4,10, vilket tar hänsyn till begränsningar i programvara och mätutrustning. Denna metod är lämplig för ex vivo-studier av böjsenreparationer och i vidare bemärkelse för utvärdering av applicering av suturmaterial. I materialvetenskap används sådana experiment rutinmässigt för att utvärdera polymerer och andra klasser av material17.
Faser av studien: Studierna utfördes i två faser; Var och en delades in i två eller tre efterföljande steg. I den första fasen jämfördes en polypropensträng (PPL) och en polytetrafluoretylensträng (PTFE). Både 3-0 USP och 5-0 USP-strängar användes för att efterlikna de verkliga kliniska förhållandena. De mekaniska egenskaperna hos själva materialen undersöktes först, även om de är medicintekniska produkter, har dessa material redan testats omfattande. För dessa mätningar mättes N = 20 strängar för linjär draghållfasthet. Knutna trådar undersöktes också eftersom knutning förändrar linjär spänningsstyrka och ger en potentiell brytpunkt. Huvuddelen av den första fasen handlade om att testa prestandan hos de två olika materialen under kliniska förhållanden. Dessutom utfördes 3-0 kärnreparationer (tvåsträngad Kirchmayr-Kessler med modifieringarna av Zechner och Pennington) och testades för linjär styrka. För en ytterligare vinge av undersökningen tillsattes en epitendinös 5-0 löpande sutur till reparationen för ytterligare styrka18,19.
I en efterföljande fas utfördes en jämförelse mellan tre sutureringsmaterial, inklusive PPL, UHMWPE och PTFE. För alla jämförelser användes en USP 4-0-sträng, motsvarande en diameter på 0,18 mm. För en fullständig lista över de material som används, se materialförteckningen. För det sista steget utfördes en Adelaide20 eller en M-Tang21 kärnreparation som beskrivits tidigare.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denna artikel innehåller inga studier med mänskliga deltagare eller djur utförda av någon av författarna. Användningen av det mänskliga materialet var i full överensstämmelse med universitetets policy för användning av kadaver och igenkännliga kroppsdelar, Institutet för anatomi, University of Erlangen.
1. Skörda böjsenorna
- Skörd av flexor digitorum profundus
- Placera en ny cadaveric övre extremitet på dissekeringsbordet med ventral-palmarsidan vänd mot kirurgen. Använd en vanlig handfixeringsanordning för att hålla falangerna i förlängningen.
- Notera den avlidnes ålder och kön.
- Använd en skalpell nr 15 och placera ett median längsgående snitt vid pekfingret på palmarsidan med början från den distala falanxen distalt mot A1-remskivan 22 över metacarpophalangealleden22.
- Skär av A1- och A2-remskivorna22 i längdriktningen utan att skada böjsenorna. Skär av flexor digitorum profundus22 i nivå med den distala interfalangeala leden med hjälp av en skalpell.
- Använd bandet på en kirurgisk varvsvamp för att sätta senan under dragkraft och hämta flexor digitorum profundus i nivå med A1-remskivan.
- Gör ett 6 cm tvärgående snitt på rascetta veck22 med en skalpell nr 15.
- Gör ytterligare ett tvärgående snitt 10 cm proximalt mot rascetta.
- Gör nu ett längsgående snitt vid medianen av underarmens palmarsida och förbinder de två ovannämnda tvärgående snitten.
- Utveckla två motsatta hudflikar på nivån av underarmsfascian för att exponera flexorsenorna. Flexorsenorna är lätt identifierbara under huden.
- Återigen, använd bandet på en kirurgisk varvsvamp för att placera flexor digitorum-senan under dragkraft och dra tillbaka senan proximalt till handleden.
- Skär nu av senan vid muskulotendinös korsning för maximal senlängd med hjälp av en skalpell nr 11.
- Placera senprovet i 500 ml 0,9% saltlösning.
- Upprepa steg 1.1.1 till 1.1.12 för tredje till femte fingret.
- Skörd av flexor digitorum superficialis
- Skär av senan i pekfingrets flexor digitorum superficialis proximalt till handleden vid den tendinomuskulära korsningen, där den vitaktiga senan övergår i brunaktig muskelvävnad.
- Använd nu bandet på en kirurgisk varvsvamp för att dra tillbaka senan på platsen för A1-remskivan på pekfingret.
- Skär av vinculae22 av senorna i handflatan.
- Dra in flexor digitorum superficialis22 distalt till den proximala interfalangeala leden.
- Använd en skalpell nr 15 för att skära av flexor digitorum superficialis vid chiasma, precis vid den proximala interfalangeala leden22.
- Placera senprovet i 500 ml 0,9% saltlösning.
- Upprepa steg 1.2.1 till 1.2.6 för tredje till femte fingret.
- Skörd av flexor pollicis longus22
- Använd en skalpell nr 15 för att göra ett 9 cm längsgående mediansnitt på tummens palmarsida från den distala falanxen till A1-remskivan.
- Skär A1- och A2-remskivorna i längdriktningen.
- Exponera tummens böjsena och genom att använda en skalpell nr 15 klipp av senan vid dess införande över basen av den distala falanxen.
- Använd bandet på en kirurgisk varvsvamp, dra tillbaka senan vid nivån på A1-remskivan.
- På operationsområdet proximalt mot handleden, hitta flexor pollicis longus-senan i det radiella hörnet av flexorfacket och dra tillbaka det med ett band av en kirurgisk knäsvamp.
- Skär av senan vid muskulotendinös korsning.
- Placera senprovet i 500 ml 0,9% saltlösning.
2. Transsektion av senan (figur 1)
- Fäst senprovet på en expanderad polystyrenplatta med stift eller 18 G kanyler.
- Transekt senan i mitten med en skalpell med ett blad nr 11.
OBS: Transektera inte senan två gånger, annars kommer längden inte att vara tillräcklig för stabil montering på den servohydrauliska mätmaskinen.
3. Reparation av senor
- Kirchmayr-Kessler tvåtrådig kärnreparation med Zechner- och Pennington-modifieringarna18,19 (figur 2)
- Använd ett blad nr 11 och gör ett 5 mm sticksnitt i mittlinjen på den högra delen av senan, cirka 1,5 cm från stubben (dvs. platsen för den avskurna senan).
- Genom detta snitt sätter du in suturens vassa runda nål och går ut vid sidan av senan på samma nivå mot kirurgen. Detta nålpass måste vara på det ytliga planet.
- Sätt nu in nålen på senans yta ca 3 mm längre till höger och dyka in i djupplanet.
- Gå ut vid stubben och sätt in nålen på exakt motsatt sida vid den vänstra delen av senan.
- Framträda vid senans yta, vid sidan närmast kirurgen, cirka 1,8 cm från stubben.
- Gå nu in i sidan av senan 3 mm mot stubben och följ en väg tvärs över senan. Utgång vid sidan mittemot kirurgen.
- Gå in i senans yta 3 mm längre från stubben och följ ett djupt plan ut vid vänster stubbe.
- Gå in i höger stubb och följ ett längsgående djupt plan tills du går ut vid senans yta cirka 1,8 cm från stubben.
- För in nålen längst bort på senan, i nivå med det ursprungliga sticksnittet. Framkom från sticksnittet.
- Knyt en kirurgisk knut med åtta kast, alternerande riktningen manuellt23.
- Adelaide cross-lock fyrtrådig kärnreparation11,19 (figur 2)
- För in nålen i den vänstra stubben på den transekterade senan. Följ senans väg på kirurgens sida i 1,5 cm och gå ut vid senans yta. För in nålen 3 mm åt vänster och ta en bit på 3 mm, gå ut mot kirurgen.
- Sätt in nålen 3 mm till höger, bredvid utgångspunkten för den första vägen och följ senan åt sidan tills vänster stubbe. För in nålen i höger stubb i en bana längst ut på senan. Gå ut ca 1,5 cm till höger om stubben.
- Sätt nu in nålen igen 3 mm till höger och ta ett grepp och gå ut vid sidan av senan.
- För tillbaka nålen mot höger stubbe och mata in ca 3 mm åt vänster. Gå ut vid höger stubb och gå in igen i vänster stubb i 1,5 cm. Ta tag i en del av senan på 3 mm med suturen och utgången nära mittlinjen.
- Sätt tillbaka nålen 3 mm närmare stubben och följ senans riktning åt höger, se till att gå ut vid stubben.
- För in nålen i höger stubbe och följ senfibrerna ca 1,5 cm åt höger. Avsluta vid ytan.
- Gå tillbaka in i senan längre till höger (3 mm) och ta ett grepp, sikta mot bortre sidan. För in nålen 3 mm åt vänster och följ senan som går ut vid stubben. Knyt nu en kirurgisk knut med åtta kast, alternerande riktningen manuellt.
- M-Tang sextrådig kärnreparation11 (figur 2)
- För in öglans nål ca 1,5 cm från senans högra stubb och greppa en del av senan som är ca 3 mm stor.
- För nålen genom öglan och för in nålen i senans yta.
- Följ senans väg och gå ut mellan stubbarna.
- Sätt tillbaka nålen i motsatt stubb och följ senan i djupplanet i 1,8 cm. Utgång vid senans yta.
- Gå nu in 3 mm nära stubben och följ en tvärgående väg till senans bortre sida och gå ut där.
- För in nålen med öglan 3 mm åt vänster, längre bort från stubbarna. Följ senans väg och gå ut mellan stubbarna. Gå in igen vid motsatt stubb och avsluta 1,5 cm till höger vid senans yta.
- Skär en av de två trådarna som beväpnar nålen med sax.
- För in nålen och ta tag i en 3 mm del av senan.
- Knyt nu manuellt en kirurgisk knut med åtta kast, alternerande riktningen23.
- Ta en annan öglesutur och utför en Tsuge sutur24 genom att ta tag i en del av senan på cirka 3 mm vid 1,5 cm till höger.
- Sätt tillbaka nålen och följ senans väg till vänster. Gå ut mellan stubbarna.
- Gå in i vänster stubb igen och följ senans väg i 1,5 cm. Utgång vid senans yta.
- Skär här en av de två trådarna som beväpnar nålen med en sax.
- Sätt tillbaka nålen och ta tag i 3 mm av senan.
- Knyt nu manuellt en kirurgisk knut med åtta kast, alternerande riktningen.
4. Uniaxiellt dragprov
- Ställ in dragprovningsmaskinen
- Montera lastcellen på det övre tvärhuvudet på standarddragprovningssystemet med anslutningssystemet och respektive bultar.
- Montera provgreppen på den nedre delen, flytta tvärhuvudet och lastcellen med anslutningssystemet och respektive bultar.
- Slå på styrdatorn och öppna testprogramvaran. Vänta på initialiseringen av dragprovningsmaskinen. Klicka på Arkiv > Öppna och välj sedan Zwick-testprogrammet Simple Tensile Test för Fmax-bestämning. Klicka sedan på ok.
- Ställ in det aktuella provgreppsavståndet genom att klicka på Maskinens > Inställningar. Mät provgreppsavståndet med hjälp av ett bromsok och skriv värdet i Aktuell verktygsseparation/Aktuellt grepp till greppseparation och klicka på ok.
- Ställ in måttsekvensen genom att klicka på Guide. Gå till Förtest och ställ in greppseparationen vid startpositionen till 20 cm. Markera sedan Förbelastning och ställ in förspänningen på 0,50 N. Gå till Testparametrar och ställ in Testhastighet på 300 mm/min. Klicka på Serielayout för att avsluta installationsprocessen.
- Klicka på Startposition för att ställa in greppseparationen till startpositionen.
- Montering och testning av den reparerade senan
- Klicka på Tvinga 0 i testprogramvaran direkt före provmonteringen.
- Överför den reparerade senan omedelbart efter reparation till dragprovningsmaskinen (figur 3 och figur 4) med pincett.
- Sätt in grovt papper mellan provgreppen och senan för att öka friktionen under provprovningen. Stäng provgreppen handhårt och stressfritt.
- Klicka på Start för att starta mätsekvensen. Den linjära dragkraften dokumenteras av den dedikerade testprogramvaran. Dokumentera den maximala kraften före fel.
- Inspektera konstruktionen visuellt och dokumentera provet fotografiskt med vilken kommersiell kamera som helst. Definiera felläget baserat på efterföljande klassificeringar:
- Glidning: Suturmaterialets öglor glider genom senan och suturen drar ut.
- Knutfel: Knuten misslyckas och lossnar.
- Paus: Suturbrott.
OBS: Att ta ett foto av det misslyckade provet är bara för kvalitativa ändamål, inte för en mätning, och därför behöver det inte vara på ett standardiserat sätt. Till exempel inget standardljus eller avstånd.
- Exportera rådata (force-displacement-data) i form av en tabell (.xls fil) för grafisk representation. Sammanfatta resultaten i en tabell med värden uttryckta i Newton (N).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Senreparationer: När en tvåsträngad Kirchmayr-Kessler-teknik användes ensam var det en hög glidhastighet med reparationer som nådde en linjär styrka på cirka 30 N (figur 2 och figur 5A)5. In vivo kan senan i flexor digitorum profundus utveckla linjär dragkraft på upp till 75 N8. Under posttraumatiska förhållanden kan detta värde vara ännu högre på grund av friktion, svullnad och vidhäftningar9.
När en tvåsträngad Kirchmayr-Kessler-teknik användes i kombination med en epitendinös löpsutur (figur 2 och figur 5B)5 kunde glidning undvikas i PPL-gruppen men inte i PTFE-gruppen. Trots detta var reparationer med PTFE (73,41 ± 19,81 N) betydligt starkare än PPL (49,90 ± 16,05 N)5, vilket bekräftar hypotesen att PTFE kan ge starkare reparation. Denna typ av reparation har varit (och är fortfarande) grundpelaren för senreparation i de flesta handtjänster i Tyskland. Ändå skulle en ny typ av reparationsteknik vara nödvändig för att undvika glidning med detta material. Därför utfördes ytterligare experiment med sex- och åttasträngade reparationer.
Starkare reparationstekniker som rutinmässigt används idag tillämpades för denna rad experiment; Adelaide- och M-Tang-typerna av reparationer användes11,15 (figur 2). Användningen av UHMWPE (80,11 ± 18,34 N) eller PTFE (76,16 ± 29,10 N) gav betydligt starkare senreparationer än PPL (45,92 ± 12,53 N)6, bortsett från reparationsteknik (figur 6 och tabell 1). Reparationerna med UHMWPE och PTFE var jämförbara när det gäller linjär styrka. Vid jämförelse av de olika teknikerna gav den tvåsträngade Kirchmayr-Kessler-tekniken sämre resultat än både den fyrsträngade (Adelaide) och den sexsträngade (M-Tang) tekniken 5,6. Vid jämförelse av Adelaide med M-Tang var den sexsträngade reparationen något starkare, men inte signifikant så (figur 6 och tabell 1)6.
I korthet är PTFE jämförbart med UHMWPE som sutureringsmaterial och antingen Adelaide- eller M-Tang-teknikerna kan användas.
Hantering och knutning av materialen: PTFE uppvisar en mycket låg ytfriktion. Detta är fördelaktigt för att fästa flera strängtekniker på ett snyggt och jämnt sätt men utgör en utmaning för kirurgen för knutning och hantering. Därför behövs fler kast än med PPL eller UHMWPE6.
Statistisk analys: Enkelriktad ANOVA användes för jämförelse mellan grupperna. Alla mätningar av draghållfastheten (brottbelastning) uttrycks i Newton (N) med medelvärden och standardavvikelse (±). Senmaterial från kadaveriska donatorhänder fördelades lika till alla effektgrupper.
Figur 1: Standardiserad delning av senan . (A)Senproverna monteras på en expanderad polystyrenplatta med hjälp av stift eller 30 G nålar. Senproverna har en längd på ca 20 cm. (B) Senprovet transekteras i mitten. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Tekniker för reparation av böjsenor. Kirchmayr-Kessler tvåsträngad reparation (vänster). Adelaide fyrsträngad reparation (andra från vänster). M-Tang sexsträngad reparation (andra från höger). Kirchmayr-Kessler två-Strand reparation med en epitendinös löpmadrasssutur (höger). Figuren har antagits från 6 och reproducerats med tillstånd. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Montering av böjsenereparationen på testsystemet för servohydrauliska material. (A) Den reparerade senan är monterad på den universella servohydrauliska testmaskinen. För denna rad experiment tillämpas en 100 N-modul. (B) Provexemplaret (reparerad sena) monteras på testmaskinen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Reparation av monterad böjsena (detalj). (A,B) Detalj av den monterade reparerade senan från två sidor. Denna siffra har antagits från 5 och reproducerats med tillstånd. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Jämförelse mellan polypropen och polytetrafluoreten (PTFE) med Kirchmayr-Kessler-tekniken. (A) Den linjära draghållfastheten hos polypropen och PTFE vid användning av Kirchmayr-Kessler-tekniken. Det fanns ingen skillnad mellan de två materialen när det gäller linjär draghållfasthet, även om PTFE var något svagare på grund av glidning5. Förkortning: PTFE = Polytetrafluoreten. Felstaplar indikerar standardavvikelse. N = 10 för alla experiment. (B) Den linjära draghållfastheten hos polypropen och PTFE, när en epitendinös löpsutur användes, var glidning ett mindre problem för polypropenreparationerna, men reparationen gick sönder vid cirka 50 N. Tvärtom misslyckades reparationer med PTFE vid cirka 70 N på grund av glidning. ** = p < 0,001 (enkelriktad ANOVA med Bonferroni-korrigering)5 . Felstaplar indikerar standardavvikelse. N = 10 för alla experiment. Denna siffra har antagits från 5 och reproducerats med tillstånd. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 6: Jämförelse mellan PPL, PTFE och UHMWPE med Adelaide- och M-Tang-teknikerna. Med kombinationen av en starkare reparation (fyrsträngad Adelaide eller sexsträngad M-Tang) och ett starkare suturmaterial (polytetrafluoretylen eller UHMWPE) kan en linjär spänningsstyrka på 75 N eller mer uppnås. Ingen signifikant fördel med fyrsträngad jämfört med sexsträngad teknik observerades. ** = p < 0,001 (enkelriktad ANOVA med Bonferroni-korrigering)6. Felstaplar indikerar standardavvikelse. N = 10 för alla experiment. Denna siffra har antagits från 6 och reproducerats med tillstånd. Klicka här för att se en större version av denna figur.
| PPL | UHMWPE | PTFE | p-värde | |
| M-Tang 6-trådig | 52.14 ± 14.21 N | 89.25 ± 8.68 N | 80,97 ± 30,94 N | PPL-UHMWPE <0,001**, PPL-PTFE 0,0079 **,UHMWPE-PTFE >0,99 |
| Adelaide 4-trådig | 39.69 ± 6.57 N | 70.96 ±21.18 N | 72.79 ± 27.91 N | PPL-UHMWPE 0,0036**, PPL-PTFE 0,0019 **, UHMWPE-PTFE >0,99 |
| p-värde | 0.53 | 0.15 | >0,99 | |
| poolade data Adelaide +M-Tang | 45.92 ± 12.53 N | 80.11 ± 18.34 N | 76.16 ± 29.10 N | PPL-UHMWPE <0,001**, PPL-PTFE <0,001**, UHMWPE-PTFE >0,99 |
| Linjär draghållfasthet för ensam sträng | 16.37 ± 0.21 N | 72.16 ± 4.34 N | 22,22 ± 0,69 N | Alla jämförelser <0.001** |
Tabell 1: Sammanfattning av resultat från böjsenereparationer. Reparationer med PTFE visade en maximal draghållfasthet jämförbar med UHMWPE. Båda reparationerna var betydligt starkare än de med PPL. Förkortningar: PTFE = polytetrafluoretylen, UHMWPE = polyeten med ultrahög molekylvikt. Tabellen har antagits från 6 och reproducerats med tillstånd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denna rad experiment utvärderades en PTFE-sträng som sutureringsmaterial för böjsenreparation. Protokollet återger förhållanden som liknar in vivo-situationen i alla utom två aspekter. För det första är de belastningar som appliceras in vivo repetitiva, så en cykliskt upprepad typ av belastning kan vara bättre lämplig. För det andra, under de första 6 veckorna postoperativt, det signifikanta skiftet från biomekanik mot biologi när senläkning fortskrider, vilket är en process som inte kan hanteras tillräckligt under ex vivo-förhållanden .
PTFE-materialet som användes i detta protokoll uppvisade en rad fördelaktiga egenskaper, inklusive god biokompatibilitet, låg ytfriktion, flexibilitet samt utmärkt linjär draghållfasthet. Knutar tenderar dock att bli för skrymmande, eftersom PTFE behöver några extra kast för att knutarna ska vara stabila. Detta är en avgörande punkt vid böjsenereparation eftersom skrymmande knutar stör glidning och läkning. Bortsett från det kan hanteringen vara utmanande eftersom suturens yta är mycket hal. Därför är författarna fortfarande ovilliga att använda den i daglig klinisk praxis.
Detta protokoll genomgick en utveckling eftersom författarna drabbades av vissa bakslag. Först skulle senproverna som skördats från mänskliga kadaver användas två gånger (dvs utföra två reparationer på olika nivåer av samma flexorsena. För en stabil montering på den servohydrauliska mätanordningen krävdes emellertid hela senans längd. För det andra visade sig de initiala jämförelserna som utfördes med en enda Kirchmayr-Kessler-kärnreparation vara olämpliga för PTFE-materialet, vilket slutade i tidig glidning av strängen genom fibrerna i senan. Som en första åtgärd tillsattes en epitendinös löpmadrasssutur till kärnreparationen. Den epitendinösa löpsuturen är känd för att stärka reparationen med cirka 40 %10. I slutändan beslutades att för adekvat grepp och slingning av senfibrerna måste starkare reparationer utföras12,15.
Adelaide-typen av reparation i mitten (korslås fyrsträngad teknik) blev först populär bland handkirurger i Australien. Det är en mycket stark reparation, vilket möjliggör tidig rehabilitering av handen efter böjsenskador25. En annan populär typ av multistrandad reparation är M-Tang sexsträngsteknik introducerad av Jin Bo Tang26. Dessa tekniker visade sig vara mer lämpliga när man använder PTFE för senreparation. PTFE har en framtid inom senreparation om oro för knutstabilitet löses. Någon form av termisk svetsning kan ersätta flera skrymmande knutar i framtiden.
Dessutom uppstod en mindre svårighet när det gäller intervallet för linjära draghållfasthetsmätningar. De modulära elementen som används med servohydrauliska linjära mätanordningar ligger rutinmässigt i intervallet antingen 10-100 N eller 100-1000 N och så vidare. Mätningarna måste upprepas ibland med starkare reparationer som motstår linjär dragkraft på 100 N utan brott.
För att förstå protokollets logik och begränsningen av ex vivo-experiment är det viktigt att förstå biologin bakom böjsenreparation. Elsfeld et al.8 visade i intraoperativa mätningar att isolerad oresisterad flexion av en böjsena kan producera toppkrafter på upp till 74 N8. Amadio et al. postulerade att efter en skada bör vidhäftningar och svullnad leda till ännu högre glidmotstånd9. En vanlig tvåsträngad Kirchmayr-Kessler-reparation med en epitendinös löpsutur kan hålla mellan 30-50 N5. Nyare material i kombination med starkare reparationstekniker kan hålla mot linjära krafter på mer än 100 N 4,6.
Tang et al.15 identifierade fyra viktiga punkter för förbättrad böjsenereparation. För det första bör en stark flersträngad reparationsteknik användas. För det andra bör tillräckligt utrymme för spänningsfri glidning skapas genom att ventilera remskivan och genom debridering av flexor digitorum superficialis vid behov. För det tredje bör det finnas en liten överapproximation av senstubbarna på stubbplatsen så att inga luckor uppstår under rehabiliteringsövningarna. Slutligen, som en fjärde punkt, föreslås att tidig aktiv rörelseövning bör göras under kontroll av en handterapeut15.
PTFE är inte ett nytt material vid vävnadsreparation. Vid kardiovaskulär kirurgi används PTFE-suturer i stor utsträckning och PTFE-barriärer mot vidhäftningar är allmänt accepterade27. Nyligen introducerades vissa kirurgiska tillämpningar inom neurokirurgi28. Men i handkirurgi har PTFE inte använts i stor utsträckning hittills, även om det visar flera potentiella fördelar16. Detta material är inte styvt och lätt att hantera, det är motståndskraftigt mot distorsion efter knutning (inte en brytpunkt) och är inte mottagligt för längdförändringar under spänning (mindre gapping)29. På grund av en god biokompatibilitet30 driver den inte vävnadsinflammation31,32. Slutligen, som en icke-flätad sutur, minimeras risken för infektion.
Den experimentella matrisen som utförs har emellertid vissa nackdelar. Först utfördes en enstaka mätning av de reparerade senorna, medan senorna in vivo utsätts för en repetitiv typ av belastningsmönster. För det andra saknar experimenten, som är ex vivo , överväganden om biologi33 och hur en reparerad sena förändras biologiskt under de första sex veckorna, vilket är kritiskt. Amadio et al.9 har utförligt kommenterat biologins betydelse för robust senreparation. Slutligen gjordes ingen provberäkning i förväg. Tidigare studier, liksom preliminära experiment av författarna, gav orientering för de utförda experimenten. Det är viktigt att notera att en meningsfull biofysisk skillnad på minst 10 N måste antas, annars kommer skillnaden, även om den är statistiskt signifikant, inte att påverka styrkan hos böjsenreparationen. Insikterna från dessa experiment var så anmärkningsvärda att de hade en inverkan på hur författarna utförde senreparationer därefter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar att de inte har någon intressekonflikt. Det finns ingen finansieringskälla.
Acknowledgments
Studien genomfördes med medel från Sana Hospital Hof. Dessutom vill författarna tacka Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) för hennes outtröttliga hjälp med experimenten.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Chirobloc | AMT AROMANDO Medizintechnik GmbH | CBM | Hand Fixation |
| Cutfix Disposable scalpel | B. Braun Medical Inc, Germany | 5518040 | Safety one use blade |
| Coarse paper/ Aluminium Oxide Rhynalox | Indasa | 440008 | abrasive with a grit size of ISO P60 |
| Fiberloop 4-0 | Arthrex GmbH | AR-7229-20 | Ultra-high molecular weight polyethylene with a braided jacket of polyester 4-0 |
| G20 cannula Sterican | B Braun | 4657519 | 100 Pcs package |
| Isotonic Saline 0.9% Bottlepack 500 mL | Serag Wiessner GmbH | 002476 | Saline 500 mL |
| KAP-S Force Transducer | A.S.T. – Angewandte System Technik GmbH | AK8002 | Load cell |
| Metzenbaum Scissors (one way, 14 cm) | Hartmann | 9910846 | |
| Screw grips, Type 8133, Fmax 1 kN | ZwickRoell GmbH & Co. KG, | 316264 | |
| Seralene 3-0 | Serag Wiessner GmbH | LO203413 | Polypropylene Strand 3-0 |
| Seralene 4-0 | Serag Wiessner GmbH | LO151713 | Polypropylene Strand 4--0 |
| Seralene 5-0 | Serag Wiessner GmbH | LO103413 | Polypropylene Strand 5-0 |
| Seramon 3-0 | Serag Wiessner GmbH | MEO201714 | Polytetrafluoroethylene 3-0 |
| Seramon 4-0 | Serag Wiessner GmbH | MEO151714 | Polytetrafluoroethylene 4-0 |
| Seramon 5-0 | Serag Wiessner GmbH | MEO103414 | Polytetrafluoroethylene 5-0 |
| testXpert III testing software (Components following) | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | See following points for components | testing software |
| Results Editor | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035615 | |
| Layout Editor | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035617 | |
| Report Editor | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035620 | |
| Export Editor | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035618 | |
| Organization Editor | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035614 | |
| Virtual testing machine VTM | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035522 | |
| Language swapping | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035622 | |
| Upload/download | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035957 | |
| Traceability | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035624 | |
| Extended control mode | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035959 | |
| Video Capturing | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035575 | |
| Plus testControl II | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1033655 | |
| Temperature control | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035623 | |
| HBM connection | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035532 | |
| National Instruments connection | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035524 | |
| Video Capturing multiCamera I | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1035574 | |
| Video Capturing multiCamera II | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1033653 | |
| Measuring system related measuring uncertainty to CWA 15261-2 | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 1053260 | |
| Zwick Z050 TN servohydraulic materials testing system | ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm, Germany | 58993 | servohydraulic materials testing system |
References
- Hage, J. J. History off-hand: Bunnell's no-man's land. Hand. 14 (4), 570-574 (2019).
- Verdan, C. E.
- Kessler, I., Nissim, F. Primary repair without immobilization of flexor tendon division within the digital sheath. An experimental and clinical study. Acta Orthopaedica Scandinavia. 40 (5), 587-601 (1969).
- Waitayawinyu, T., Martineau, P. A., Luria, S., Hanel, D. P., Trumble, T. E. Comparative biomechanic study of flexor tendon repair using FiberWire. The Journal of Hand Surgery. 33 (5), 701-708 (2008).
- Polykandriotis, E., et al. Flexor tendon repair with a polytetrafluoroethylene (PTFE) suture material. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 139 (3), 429-434 (2019).
- Polykandriotis, E., et al. Polytetrafluoroethylene (PTFE) suture vs fiberwire and polypropylene in flexor tendon repair. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 141 (9), 1609-1614 (2021).
- Polykandriotis, E., et al. Individualized wound closure-mechanical properties of suture materials. Journal of Personalized Medicine. 12 (7), 1041 (2022).
- Edsfeldt, S., Rempel, D., Kursa, K., Diao, E., Lattanza, L. In vivo flexor tendon forces generated during different rehabilitation exercises. Journal of Hand Surgery. 40 (7), 705-710 (2015).
- Amadio, P. C. Friction of the gliding surface. Implications for tendon surgery and rehabilitation. Journal of Hand Therapy. 18 (2), 112-119 (2005).
- Wieskotter, B., Herbort, M., Langer, M., Raschke, M. J., Wahnert, D. The impact of different peripheral suture techniques on the biomechanical stability in flexor tendon repair. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 138 (1), 139-145 (2018).
- Savage, R., Tang, J. B. History and nomenclature of multistrand repairs in digital flexor tendons. Journal of Hand Surgery. 41 (2), 291-293 (2016).
- Lawrence, T. M., Davis, T. R. A biomechanical analysis of suture materials and their influence on a four-strand flexor tendon repair. Journal of Hand Surgery. 30 (4), 836-841 (2005).
- Lawrence, T. M., Davis, T. R. Locking loops for flexor tendon repair. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 87 (5), 385-386 (2005).
- Kannas, S., Jeardeau, T. A., Bishop, A. T. Rehabilitation following zone II flexor tendon repairs. Techniques in Hand and Upper Extremity Surgery. 19 (1), 2-10 (2015).
- Tang, J. B. New developments are improving flexor tendon repair. Plastic and Reconstructive Surgery. 141 (6), 1427-1437 (2018).
- Dang, M. C., et al. Some biomechanical considerations of polytetrafluoroethylene sutures. Archives of Surgery. 125 (5), 647-650 (1990).
- Abellan, D., Nart, J., Pascual, A., Cohen, R. E., Sanz-Moliner, J. D. Physical and mechanical evaluation of five suture materials on three knot configurations: an in vitro study. Polymers. 8 (4), 147 (2016).
- Silva, J. M., Zhao, C., An, K. N., Zobitz, M. E., Amadio, P. C. Gliding resistance and strength of composite sutures in human flexor digitorum profundus tendon repair: an in vitro biomechanical study. Journal of Hand Surgery. 34 (1), 87-92 (2009).
- Chauhan, A., Palmer, B. A., Merrell, G. A. Flexor tendon repairs: techniques, eponyms, and evidence. Journal of Hand Surgery. 39 (9), 1846-1853 (2014).
- Tolerton, S. K., Lawson, R. D., Tonkin, M. A. Management of flexor tendon injuries - Part 2: current practice in Australia and guidelines for training young surgeons. Hand Surgery. 19 (2), 305-310 (2014).
- Tang, J. B., et al. Strong digital flexor tendon repair, extension-flexion test, and early active flexion: experience in 300 tendons. Hand Clinics. 33 (3), 455-463 (2017).
- Gray, H. Grays Anatomy. , Arcturus Publishing. (2013).
- McGregor, A. D. Fundamental Techniques of Plastic Surgery. 10th editon. , Churchill Livingstone. (2000).
- Tsuge, K., Yoshikazu, I., Matsuishi, Y. Repair of flexor tendons by intratendinous tendon suture. Journal of Hand Surgery. 2 (6), 436-440 (1977).
- Croog, A., Goldstein, R., Nasser, P., Lee, S. K. Comparative biomechanic performances of locked cruciate four-strand flexor tendon repairs in an ex vivo porcine model. Journal of Hand Surgery. 32 (2), 225-232 (2007).
- Tang, J. B. Indications, methods, postoperative motion and outcome evaluation of primary flexor tendon repairs in Zone 2. Journal of Hand Surgery. 32 (2), 118-129 (2007).
- Head, W. T., et al. Adhesion barriers in cardiac surgery: A systematic review of efficacy. Journal of Cardiac Surgery. 37 (1), 176-185 (2022).
- Pressman, E., et al. Teflon or Ivalon: a scoping review of implants used in microvascular decompression for trigeminal neuralgia. Neurosurgery Reviews. 43 (1), 79-86 (2020).
- Pillukat, T., van Schoonhoven, J. Nahttechniken und Nahtmaterial in der Beugesehnenchirurgie. Trauma und Berufskrankheit. 18 (3), 264-269 (2016).
- Dudenhoffer, D. W., et al. In vivo biocompatibility of a novel expanded polytetrafluoroethylene suture for annuloplasty. The Thoracic and Cardiovascular Surgeon. 68 (7), 575-583 (2018).
- Dy, C. J., Daluiski, A. Update on zone II flexor tendon injuries. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 22 (12), 791-799 (2014).
- Killian, M. L., Cavinatto, L., Galatz, L. M., Thomopoulos, S. The role of mechanobiology in tendon healing. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 21 (2), 228-237 (2012).
- Muller-Seubert, W., et al. Retrospective analysis of free temporoparietal fascial flap for defect reconstruction of the hand and the distal upper extremity. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 141 (1), 165-171 (2021).
