Polytetrafluorethyleen (PTFE) als hechtmateriaal bij peeschirurgie
Summary
Dit protocol illustreert een methode voor de beoordeling van de biofysische eigenschappen van peesreparaties ex vivo. Een polytetrafluorethyleen (PTFE) hechtmateriaal werd met deze methode geëvalueerd en vergeleken met andere materialen onder verschillende omstandigheden.
Abstract
Met de evolutie van hechtmaterialen is er een verandering opgetreden in paradigma’s in primaire en secundaire peesreparatie. Verbeterde mechanische eigenschappen maken agressievere revalidatie en eerder herstel mogelijk. Om de reparatie echter tegen hogere mechanische eisen te houden, moeten meer geavanceerde hecht- en knooptechnieken in combinatie met die materialen worden beoordeeld. In dit protocol is het gebruik van polytetrafluorethyleen (PTFE) als hechtmateriaal in combinatie met verschillende reparatietechnieken onderzocht. In het eerste deel van het protocol werden zowel de lineaire spanningssterkte als de rek van geknoopte tegen niet-geknoopte strengen van drie verschillende materialen die worden gebruikt bij buigpeesreparatie geëvalueerd. De drie verschillende materialen zijn polypropyleen (PPL), polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht met een gevlochten mantel van polyester (UHMWPE) en polytetrafluorethyleen (PTFE). In het volgende deel (ex vivo experimenten met cadaverische buigpezen) werd het gedrag van PTFE met behulp van verschillende hechttechnieken beoordeeld en vergeleken met PPL en UHMWPE.
Dit experiment bestaat uit vier stappen: oogsten van de buigpezen uit verse kadaverhanden, transsectie van de pezen op een gestandaardiseerde manier, peesherstel door vier verschillende technieken, montage en meting van de peesreparaties op een standaard lineaire dynamometer. De UHMWPE en PTFE vertoonden vergelijkbare mechanische eigenschappen en waren significant superieur aan PPL in termen van lineaire tractiesterkte. Reparaties met vier- en zesstrengstechnieken bleken sterker dan tweestrengstechnieken. Het hanteren en knopen van PTFE is een uitdaging vanwege de zeer lage oppervlaktewrijving, maar de bevestiging van de vier- of zesstrengsreparatie is relatief eenvoudig te bereiken. Chirurgen gebruiken routinematig PTFE-hechtmateriaal bij cardiovasculaire chirurgie en borstchirurgie. De PTFE-strengen zijn geschikt voor gebruik bij peeschirurgie en bieden een robuust peesherstel, zodat vroege actieve bewegingsregimes voor revalidatie kunnen worden toegepast.
Introduction
De behandeling van buigpeesblessures van de hand is al meer dan een halve eeuw een onderwerp van controverse. Tot de jaren 1960 werd het anatomische gebied tussen het middelste kootje en de proximale palm “niemandsland” genoemd, om uit te drukken dat pogingen tot primaire peesreconstructie in dit gebied vruchteloos waren, met zeer slechte resultaten1. In de jaren 1960 werd de kwestie van primair peesherstel echter opnieuw bekeken door nieuwe concepten voor revalidatie2 te introduceren. In de jaren 1970, met de vooruitgang in de neurowetenschappen, konden nieuwe concepten van vroege revalidatie worden ontwikkeld, waaronder dynamische spalken3, maar daarna konden slechts marginale verbeteringen worden bereikt. Onlangs werden nieuwe materialen geïntroduceerd met een aanzienlijk verbeterde integrale stabiliteit4,5, zodat andere technische problemen dan het falen van de hechtmaterialen in beeld kwamen, waaronder kaasbedrading en uittrekbaar6.
Tot voor kort werden polypropyleen (PPL) en polyester veel gebruikt bij buigpeesreparaties. Een 4-0 USP (United States Pharmacopeia) streng polypropyleen overeenkomend met een diameter van 0,150-0,199 mm vertoont een lineaire treksterkte van minder dan 20 Newton (N)6,7, terwijl buigpezen van de hand in vivo lineaire krachten tot 75 N8 kunnen ontwikkelen. Na trauma en chirurgie, vanwege oedeem en verklevingen, gaat de weerstand van het weefsel meer vooruit9. Klassieke technieken van peesherstel omvatten tweestrengsconfiguraties die moesten worden versterkt met extra epitendineuze lopende hechtingen 3,10. Nieuwere polyblend polymeer materialen met een aanzienlijk hogere lineaire sterkte hebben technische ontwikkelingen teweeggebracht4; een enkele polyblend streng met een kern van lange keten ultrahoog moleculair gewicht polyethyleen (UHMWPE) in combinatie met een gevlochten mantel van polyester in dezelfde diameter als PPL is bestand tegen lineaire krachten tot 60 N. Extrusietechnologieën kunnen echter monofilamenteuze polymeerstrengen produceren die vergelijkbare mechanische eigenschappen vertonen6.
Reparatietechnieken zijn het afgelopen decennium ook geëvolueerd. Tweestrengs peesreparatietechnieken hebben plaatsgemaakt voor meer uitgebreide vier- of zesstrengsconfiguraties11,12. Door het gebruik van een lusvormige hechtdraad13 kan het aantal knopen worden verminderd. Door nieuwere materialen te combineren met nieuwere technieken kan een initiële lineaire sterkte van meer dan 100 N worden bereikt4.
Een geïndividualiseerd revalidatieregime moet in elk geval worden bepleit, rekening houdend met speciale patiëntkenmerken en peeshersteltechnieken. Kinderen en volwassenen die lange tijd niet in staat zijn om complexe instructies te volgen, moeten bijvoorbeeld worden onderworpen aan vertraagde mobilisatie. Minder sterke reparaties moeten worden gemobiliseerd door passieve beweging alleen14,15. Anders zouden vroege actieve bewegingsregimes de gouden standaard moeten zijn.
Het algemene doel van deze methode is om een nieuw hechtmateriaal voor buigpeesherstel te evalueren. Om de rationale van het protocol te prijzen, is deze techniek een evolutie van eerder gevalideerde protocollen gevonden in de literatuur 4,10,12,16 als een middel voor de beoordeling van hechtmaterialen onder omstandigheden die lijken op klinische routine. Met behulp van een modern servohydraulisch materiaaltestsysteem kan een tractiesnelheid van 300 mm/min worden ingesteld die lijkt op in vivo spanning, in tegenstelling tot eerdere protocollen met 25-180 mm/min 4,10, rekening houdend met beperkingen in software en meetapparatuur. Deze methode is geschikt voor ex vivo studies naar buigpeesreparaties, en in bredere zin voor evaluatie van de toepassing van hechtmaterialen. In de materiaalwetenschappen worden dergelijke experimenten routinematig gebruikt om polymeren en andere klassen van materialen te evalueren17.
Fasen van het onderzoek: De studies werden uitgevoerd in twee fasen; Elk was verdeeld in twee of drie opeenvolgende stappen. In de eerste fase werden een polypropyleen (PPL) streng en een polytetrafluorethyleen (PTFE) streng vergeleken. Zowel 3-0 USP- als 5-0 USP-strengen werden gebruikt om de echte klinische omstandigheden na te bootsen. De mechanische eigenschappen van de materialen zelf werden eerst onderzocht, hoewel het medische hulpmiddelen zijn, zijn deze materialen al uitgebreid getest. Voor deze metingen werden N = 20 strengen gemeten voor lineaire treksterkte. Geknoopte strengen werden ook onderzocht omdat knopen de lineaire spanningssterkte verandert en een potentieel breekpunt produceert. Het grootste deel van de eerste fase ging over het testen van de prestaties van de twee verschillende materialen onder klinische omstandigheden. Daarnaast werden 3-0 kernreparaties (tweestrengs Kirchmayr-Kessler met de modificaties van Zechner en Pennington) uitgevoerd en getest op lineaire sterkte. Voor een extra vleugel van het onderzoek werd een epitendineuze 5-0 lopende hechting toegevoegd aan de reparatie voor extra sterkte18,19.
In een volgende fase werd een vergelijking uitgevoerd tussen drie hechtmaterialen, waaronder PPL, UHMWPE en PTFE. Voor alle vergelijkingen werd een USP 4-0 streng gebruikt, overeenkomend met een diameter van 0,18 mm. Voor een volledige lijst van de gebruikte materialen, zie de Tabel van Materialen. Voor de laatste stap werd een Adelaide20 of een M-Tang21 kernreparatie uitgevoerd zoals eerder beschreven.
Protocol
Representative Results
Discussion
In deze lijn van experimenten werd een PTFE-streng geëvalueerd als hechtmateriaal voor buigpeesherstel. Het protocol reproduceert omstandigheden die lijken op de in vivo situatie in alle aspecten, op twee na. Ten eerste zijn de in vivo toegepaste belastingen repetitief, dus een cyclisch herhaald type belasting is misschien beter geschikt. Ten tweede, gedurende de eerste 6 weken postoperatief, de significante verschuiving van biomechanica naar biologie naarmate de peesgenezing vordert, wat een proces is…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Het onderzoek werd uitgevoerd met geld van het Sana Hospital Hof. Verder willen de auteurs mevrouw Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) bedanken voor haar onvermoeibare hulp bij de experimenten.
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 |
Riferimenti
- Hage, J. J. History off-hand: Bunnell’s no-man’s land. Hand. 14 (4), 570-574 (2019).
- Verdan, C. E. Primary repair of flexor tendons. Journal of Bone and Joint Surgery. 42 (4), 647-657 (1960).
- 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. , (2013).
- McGregor, A. D. . Fundamental Techniques of Plastic Surgery. 10th editon. , (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).
