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Medicina

腱手術における縫合材料としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)

Published: October 06, 2022
doi:
10.3791/64115
, , , , , , ,
1Department of Plastic and Hand Surgery,University of Erlangen Medical Center, 2Department of Plastic, Hand, and Microsurgery,Sana Hospital Hof, 3Department of Materials Science and Engineering,Friedrich-Alexander-University, Erlangen-Nürnberg, 4Department of Plastic Surgery,Bayreuth Municipal Hospital, 5Institute of Anatomy, Chair II,Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg

Summary

本プロトコルは、 エクスビボで腱修復の生物物理学的特性を評価するための方法を示す。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)縫合材料をこの方法で評価し、異なる条件下で他の材料と比較した。

Abstract

縫合材料の進化に伴い、一次および二次腱修復のパラダイムに変化がありました。改善された機械的特性は、より積極的なリハビリテーションと早期回復を可能にします。ただし、修理がより高い機械的要求に耐えるためには、これらの材料と組み合わせて、より高度な縫合および結び目技術を評価する必要があります。このプロトコルでは、異なる修復技術と組み合わせて縫合材料としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を使用することが調査されました。プロトコルの最初の部分では、屈筋腱修復に使用される3つの異なる材料の結び目のないストランドに対する線張力強度と結び目の伸びの両方が評価されました。3つの異なる材料は、ポリプロピレン(PPL)、ポリエステルの編組ジャケットを備えた超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)です。次のパート(死体屈筋腱を用いたex vivo 実験)では、異なる縫合技術を用いたPTFEの挙動を評価し、PPLおよびUHMWPEと比較した。

この実験は、新鮮な死体の手からの屈筋腱の採取、標準化された方法での腱の切断、4つの異なる技術による腱の修復、取り付け、および標準的な線形動力計での腱修復の測定の4つのステップで構成されています。UHMWPEとPTFEは同等の機械的特性を示し、線形牽引強度の点でPPLよりも有意に優れていました。4本鎖および6本鎖の技術による修理は、2本鎖の技術よりも強力であることが証明されました。表面摩擦が非常に低いため、PTFEの取り扱いと結び目は課題ですが、4本または6本のストランド修理の固定は比較的簡単です。外科医は、心臓血管手術や乳房手術でPTFE縫合材料を日常的に使用しています。PTFEストランドは腱手術での使用に適しており、リハビリテーションのための早期アクティブモーションレジメンを適用できるように、堅牢な腱修復を提供します。

Introduction

手の屈筋腱損傷の治療は、半世紀以上にわたって論争の的となってきました。1960年代まで、中指節骨と近位手のひらの間の解剖学的領域は「無人地帯」と名付けられ、この領域での一次腱再建の試みは無駄であり、非常に悪い結果を生み出しました1。しかし、1960年代には、リハビリテーションの新しい概念を導入することにより、一次腱修復の問題が再検討されました2。1970年代には、神経科学の進歩により、動的副子3を含む早期リハビリテーションの新しい概念を開発することができましたが、その後はわずかな改善しか達成できませんでした。最近、積分安定性が大幅に向上した新材料が導入されました4,5そのため、チーズ配線や引き出し6など、縫合材料の故障以外の技術的問題が焦点になりました。

最近まで、ポリプロピレン(PPL)とポリエステルは屈筋腱の修復に広く使用されていました。直径0.150〜0.199 mmに対応するポリプロピレンの4-0 USP(米国薬局方)ストランドは、20ニュートン(N)6,7未満の線形引張強度を示しますが、手の屈筋腱は最大75 N8のin vivo線形力を発生できます。外傷および手術後、浮腫および癒着のために、組織の抵抗はさらに進行する9。腱修復の古典的な技術には、追加の上腱ランニング縫合糸で補強されなければならなかった2本鎖構成が含まれていました3,10。実質的に高い線強度を有する新しいポリブレンドポリマー材料は、技術開発をもたらした4。長鎖超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)のコアを持つ単一のポリブレンドストランドと、PPLと同じ直径のポリエステルの編組ジャケットを組み合わせることで、最大60Nの直線力に耐えることができます。しかしながら、押出技術は、同等の機械的特性を示す単糸状ポリマーストランドを製造することができる6。

修理技術も過去10年間で進化しました。2本鎖腱修復技術は、より精巧な4本鎖または6本鎖構成に取って代わられた11,12。ループ縫合糸13の使用により、結び目の数を減少させることができる。新しい材料と新しい技術を組み合わせることで、100 Nを超える初期線形強度を達成できます4。

個別のリハビリテーションレジメンは、特別な患者の属性と腱修復技術を考慮に入れて、いずれにせよ提唱されるべきです。例えば、複雑な指示に長時間従えない子どもや大人は、遅れた動員を受けるべきである。それほど強くない修理は、受動的な動きだけで動員されるべきです14,15。そうでなければ、初期のアクティブモーションレジメンがゴールデンスタンダードになるはずです。

この方法の全体的な目標は、屈筋腱修復のための新しい縫合材料を評価することです。プロトコルの理論的根拠を称賛するために、この技術は、臨床ルーチンに似た条件下での縫合材料の評価の手段として、文献4,10,12,16に見られる以前に検証されたプロトコルの進化形です。最新の油圧サーボ材料試験システムを使用すると、ソフトウェアと測定機器の制限を考慮して、25-180 mm/min 4,10を使用した以前のプロトコルとは対照的に、300 mm/minの牽引速度をin vivo応力と同様に設定できます。この方法は、屈筋腱修復に関するex vivo研究、および縫合材料の適用の評価に広い意味で適しています。材料科学では、このような実験は、ポリマーや他のクラスの材料を評価するために日常的に使用されています17。

研究のフェーズ:研究は2つのフェーズで実施されました。それぞれが2つまたは3つの後続のステップに分割されました。第1段階では、ポリプロピレン(PPL)ストランドとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ストランドを比較した。3-0 USPと5-0 USPの両方のストランドを使用して、実際の臨床状態を模倣しました。材料自体の機械的特性が最初に調査されましたが、医療機器ですが、これらの材料はすでに広範囲にテストされています。これらの測定について、N=20ストランドの線状引張強度を測定した。結び目は線張力強度を変化させ、潜在的な破断点を生成するため、結び目ストランドも調査されました。最初のフェーズの主要部分は、臨床条件下で2つの異なる材料の性能をテストすることでした。さらに、3-0コア修理(ゼヒナーとペニントンの修正を加えた2ストランドキルヒマイヤーケスラー)が実行され、線形強度がテストされました。調査の追加翼のために、追加の強度18,19のために、上天性5-0ランニング縫合糸が修理に追加されました。

その後の段階では、PPL、UHMWPE、PTFEを含む3つの縫合材料の比較が行われました。すべての比較のために、直径0.18mmに相当するUSP 4-0ストランドを使用しました。使用されている材料の完全なリストについては、 材料表を参照してください。最後のステップでは、前述のようにアデレード20 またはM-Tang21 コアの修理が行われました。

Protocol

この記事には、著者のいずれかが行った人間の参加者または動物を対象とした研究は含まれていません。人体材料の使用は、エアランゲン大学解剖学研究所の死体および認識可能な身体部分の使用に関する大学の方針に完全に準拠していました。 1.屈筋腱を収穫します 足指筋深部を採取する腹側と手のひら側を外科医に向けて解剖台に新鮮な死…

Representative Results

腱の修復:2ストランドキルヒマイヤー-ケスラー法を単独で使用した場合、修復は約30 Nの線形強度に達する高い滑り率がありました(図2および図5A)5。インビボでは、前指屈筋の腱は、最大75N8の線形牽引を発達させることができる。心的外傷後条件下では、この値は摩擦、腫れ、および癒着のた…

Discussion

この一連の実験では、PTFEストランドを屈筋腱修復のための縫合材料として評価した。プロトコルは、2つの側面を除くすべての側面で in vivo の状況に似た状態を再現します。まず、 生体内で 加えられる荷重は反復的であるため、周期的に繰り返されるタイプの荷重がより適している可能性があります。第二に、術後の最初の6週間で、腱の治癒が進むにつれてバイオメカニクス?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、サナ病院ホフからの資金で実施されました。さらに、著者は、実験にたゆまぬ支援をしてくれたハーフェンリヒター女史(Serag Wiessner、Naila)に感謝したいと思います。

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
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Citazione di questo articolo
Polykandriotis, E., Himmler, M., Mansouri, S., Ruppe, F., Grüner, J., Bräeuer, L., Schubert, D. W., Horch, R. E. Polytetrafluoroethylene (PTFE) as a Suture Material in Tendon Surgery. J. Vis. Exp. (188), e64115, doi:10.3791/64115 (2022).
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