Politetrafluoroetilene (PTFE) come materiale di sutura nella chirurgia dei tendini

Summary

Il presente protocollo illustra un metodo per valutare ex vivo le proprietà biofisiche delle riparazioni tendinee. Un materiale di sutura in politetrafluoroetilene (PTFE) è stato valutato con questo metodo e confrontato con altri materiali in condizioni diverse.

Abstract

Con l’evoluzione dei materiali di sutura, c’è stato un cambiamento nei paradigmi nella riparazione dei tendini primari e secondari. Le proprietà meccaniche migliorate consentono una riabilitazione più aggressiva e un recupero precoce. Tuttavia, affinché la riparazione resista a richieste meccaniche più elevate, è necessario valutare tecniche di sutura e annodatura più avanzate in combinazione con tali materiali. In questo protocollo, è stato studiato l’uso del politetrafluoroetilene (PTFE) come materiale di sutura in combinazione con diverse tecniche di riparazione. Nella prima parte del protocollo, sono stati valutati sia la resistenza alla tensione lineare che l’allungamento dei filamenti annodati contro fili non annodati di tre diversi materiali utilizzati nella riparazione del tendine flessore. I tre diversi materiali sono polipropilene (PPL), polietilene ad altissimo peso molecolare con una camicia intrecciata di poliestere (UHMWPE) e politetrafluoroetilene (PTFE). Nella parte successiva (esperimenti ex vivo con tendini flessori cadaverici), il comportamento del PTFE utilizzando diverse tecniche di sutura è stato valutato e confrontato con PPL e UHMWPE.

Questo esperimento comprende quattro fasi: raccolta dei tendini flessori da mani cadaveriche fresche, transezione dei tendini in modo standardizzato, riparazione dei tendini con quattro diverse tecniche, montaggio e misurazione delle riparazioni dei tendini su un dinamometro lineare standard. L’UHMWPE e il PTFE hanno mostrato proprietà meccaniche comparabili ed erano significativamente superiori al PPL in termini di resistenza alla trazione lineare. Le riparazioni con tecniche a quattro e sei fili si sono dimostrate più forti delle tecniche a due fili. La manipolazione e l’annodatura del PTFE sono una sfida a causa dell’attrito superficiale molto basso, ma il fissaggio della riparazione a quattro o sei fili è relativamente facile da ottenere. I chirurghi utilizzano abitualmente materiale di sutura PTFE in chirurgia cardiovascolare e chirurgia del seno. I filamenti di PTFE sono adatti per l’uso nella chirurgia dei tendini, fornendo una robusta riparazione del tendine in modo che possano essere applicati regimi di movimento attivo precoce per la riabilitazione.

Introduction

Il trattamento delle lesioni del tendine flessore della mano è stato oggetto di controversie per oltre mezzo secolo. Fino al 1960, l’area anatomica tra la falange media e la palma prossimale era chiamata “terra di nessuno”, per esprimere che i tentativi di ricostruzione del tendine primario in quest’area erano inutili, producendo risultati molto scarsi¹. Tuttavia, nel 1960, la questione della riparazione del tendine primario è stata rivisitata introducendo nuovi concetti per la riabilitazione². Nel 1970, con i progressi delle neuroscienze, potrebbero essere sviluppati nuovi concetti di riabilitazione precoce, comprese le stecche dinamiche³, ma in seguito si potrebbero ottenere solo miglioramenti marginali. Recentemente, sono stati introdotti nuovi materiali con stabilità integrale significativamente migliorata^4,5 in modo che siano stati messi a fuoco problemi tecnici diversi dal guasto dei materiali di sutura^, tra cui il cablaggio del formaggio e l’estrazione⁶.

Fino a poco tempo fa, il polipropilene (PPL) e il poliestere erano ampiamente utilizzati nelle riparazioni dei tendini flessori. Un filamento 4-0 USP (United States Pharmacopeia) di polipropilene corrispondente ad un diametro di 0,150-0,199 mm presenta una resistenza alla trazione lineare inferiore a 20 Newton (N)^6,7, mentre i tendini flessori della mano possono sviluppare in vivo forze lineari fino a 75 N⁸. Dopo traumi e interventi chirurgici, a causa di edema e aderenze, la resistenza del tessuto avanza di più⁹. Le tecniche classiche di riparazione dei tendini includevano configurazioni a due fili che dovevano essere rinforzate con ulteriori suture epitendinee ^3,10. I nuovi materiali polimerici polimiscelati con resistenza lineare sostanzialmente più elevata hanno portato a sviluppi tecnici⁴; un singolo filo di poliblend con un’anima di polietilene a catena lunga ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) in combinazione con una camicia intrecciata di poliestere dello stesso diametro del PPL può sopportare forze lineari fino a 60 N. Tuttavia, le tecnologie di estrusione possono produrre filamenti polimerici monofilamentosi che presentano proprietà meccaniche comparabili⁶.

Anche le tecniche di riparazione si sono evolute nell’ultimo decennio. Le tecniche di riparazione dei tendini a due filamenti hanno lasciato il posto a configurazioni più elaborate a quattro o sei fili^11,12. Con l’uso di una sutura ad anello¹³, il numero di nodi può essere diminuito. Combinando materiali più recenti con tecniche più recenti, è possibile ottenere una resistenza lineare iniziale di oltre 100 N⁴.

Un regime di riabilitazione individualizzato dovrebbe essere sostenuto in ogni caso, tenendo conto degli attributi speciali del paziente e delle tecniche di riparazione dei tendini. Ad esempio, i bambini e gli adulti che non sono in grado di seguire istruzioni complesse per lungo tempo dovrebbero essere sottoposti a mobilizzazione ritardata. Le riparazioni meno forti dovrebbero essere mobilitate dal solo movimento passivo^14,15. Altrimenti, i primi regimi di movimento attivo dovrebbero essere lo standard d’oro.

L’obiettivo generale di questo metodo è valutare un nuovo materiale di sutura per la riparazione del tendine flessore. Per lodare il razionale del protocollo, questa tecnica è un’evoluzione di protocolli precedentemente convalidati trovati in letteratura 4,10,12,16 come mezzo di valutazione dei materiali di sutura in condizioni che assomigliano alla routine clinica. Utilizzando un moderno sistema di prova dei materiali servoidraulici, è possibile impostare una velocità di trazione di 300 mm/min simile alle sollecitazioni in vivo, a differenza dei protocolli precedenti che utilizzavano 25-180 mm/min ^4,10, tenendo conto delle limitazioni nel software e nelle apparecchiature di misura. Questo metodo è adatto per studi ex vivo sulle riparazioni dei tendini flessori e, in senso più ampio, per la valutazione dell’applicazione di materiali di sutura. Nelle scienze dei materiali, tali esperimenti sono abitualmente utilizzati per valutare polimeri e altre classi di materiali¹⁷.

Fasi dello studio: Gli studi sono stati eseguiti in due fasi; Ognuno è stato diviso in due o tre fasi successive. Nella prima fase, sono stati confrontati un filamento di polipropilene (PPL) e un filamento di politetrafluoroetilene (PTFE). Entrambi i filamenti USP 3-0 e 5-0 USP sono stati utilizzati per imitare le reali condizioni cliniche. Le proprietà meccaniche dei materiali stessi sono state studiate per la prima volta, sebbene siano dispositivi medici, questi materiali sono già stati ampiamente testati. Per queste misurazioni, N = 20 fili sono stati misurati per la resistenza alla trazione lineare. Sono stati studiati anche i fili annodati poiché l’annodatura altera la resistenza alla tensione lineare e produce un potenziale punto di rottura. La parte principale della prima fase riguardava la verifica delle prestazioni dei due diversi materiali in condizioni cliniche. Inoltre, sono state eseguite e testate riparazioni del nucleo 3-0 (due fili Kirchmayr-Kessler con le modifiche di Zechner e Pennington) per la resistenza lineare. Per un’ulteriore ala dell’indagine, una sutura epitendinea 5-0 è stata aggiunta alla riparazione per ulteriore forza^18,19.

In una fase successiva, è stato eseguito un confronto tra tre materiali di sutura, tra cui PPL, UHMWPE e PTFE. Per tutti i confronti, è stato utilizzato un filo USP 4-0, corrispondente a un diametro di 0,18 mm. Per un elenco completo dei materiali utilizzati, fare riferimento alla Tabella dei materiali. Per la fase finale, è stata eseguita una riparazione del nucleo Adelaide²⁰ o M-Tang²¹ come descritto in precedenza.

Protocol

Questo articolo non contiene studi con partecipanti umani o animali eseguiti da nessuno degli autori. L’uso del materiale umano era nel pieno rispetto della politica universitaria per l’uso di cadaveri e parti del corpo riconoscibili, Istituto di Anatomia, Università di Erlangen. 1. Raccogliere i tendini flessori Raccolta del flessore digitorum profundusPosizionare un arto superiore cadaverico fresco sul tavolo da dissezione con il lato ventrale-palmare rivo…

Representative Results

Riparazioni dei tendini: quando è stata utilizzata una tecnica Kirchmayr-Kessler a due fili da sola, si è verificato un alto tasso di slittamento con riparazioni che hanno raggiunto una forza lineare di circa 30 N (Figura 2 e Figura 5A)5. In vivo, il tendine del flessore digitorum profundus può sviluppare una trazione lineare fino a 75 N8. In condizioni post-traumatiche, questo valore p…

Discussion

In questa linea di esperimenti, un filamento di PTFE è stato valutato come materiale di sutura per la riparazione del tendine flessore. Il protocollo riproduce condizioni che sono come la situazione in vivo in tutti gli aspetti tranne due. In primo luogo, i carichi applicati in vivo sono ripetitivi, quindi un tipo di carico ripetuto ciclicamente potrebbe essere più adatto. In secondo luogo, nelle prime 6 settimane postoperatorie, il significativo passaggio dalla biomeccanica alla biologia man mano che…

Materials

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