JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
의학

Polytetrafluoretylen (PTFE) som suturmaterial vid senkirurgi

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

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.

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 profundusPlacera en ny cadaveric övre extremitet på dissekeringsbordet med ventral-palmarsida…

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, svullna…

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 in…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Studien genomfördes med medel från Sana Hospital Hof. Dessutom vill författarna tacka Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) för hennes outtröttliga hjälp med 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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hage, J. J. History off-hand: Bunnell’s no-man’s land. Hand. 14 (4), 570-574 (2019).
  2. Verdan, C. E. Primary repair of flexor tendons. Journal of Bone and Joint Surgery. 42 (4), 647-657 (1960).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Polykandriotis, E., et al. Flexor tendon repair with a polytetrafluoroethylene (PTFE) suture material. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 139 (3), 429-434 (2019).
  6. 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).
  7. Polykandriotis, E., et al. Individualized wound closure-mechanical properties of suture materials. Journal of Personalized Medicine. 12 (7), 1041 (2022).
  8. 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).
  9. Amadio, P. C. Friction of the gliding surface. Implications for tendon surgery and rehabilitation. Journal of Hand Therapy. 18 (2), 112-119 (2005).
  10. 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).
  11. Savage, R., Tang, J. B. History and nomenclature of multistrand repairs in digital flexor tendons. Journal of Hand Surgery. 41 (2), 291-293 (2016).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Tang, J. B. New developments are improving flexor tendon repair. Plastic and Reconstructive Surgery. 141 (6), 1427-1437 (2018).
  16. Dang, M. C., et al. Some biomechanical considerations of polytetrafluoroethylene sutures. Archives of Surgery. 125 (5), 647-650 (1990).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Chauhan, A., Palmer, B. A., Merrell, G. A. Flexor tendon repairs: techniques, eponyms, and evidence. Journal of Hand Surgery. 39 (9), 1846-1853 (2014).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Gray, H. . Grays Anatomy. , (2013).
  23. McGregor, A. D. . Fundamental Techniques of Plastic Surgery. 10th editon. , (2000).
  24. Tsuge, K., Yoshikazu, I., Matsuishi, Y. Repair of flexor tendons by intratendinous tendon suture. Journal of Hand Surgery. 2 (6), 436-440 (1977).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Head, W. T., et al. Adhesion barriers in cardiac surgery: A systematic review of efficacy. Journal of Cardiac Surgery. 37 (1), 176-185 (2022).
  28. 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).
  29. Pillukat, T., van Schoonhoven, J. Nahttechniken und Nahtmaterial in der Beugesehnenchirurgie. Trauma und Berufskrankheit. 18 (3), 264-269 (2016).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).

Tags

PTFESuture MaterialTendon SurgeryFlexor Tendon RepairCadaveric ModelMechanical PropertiesLinear Tension StrengthAdelaide’s Cross-lock 4-strand Core Repair

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image