פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) כחומר תפר בניתוחי גידים
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מדגים שיטה להערכת התכונות הביופיזיקליות של תיקוני גידים ex vivo. חומר תפר פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) הוערך בשיטה זו והושווה לחומרים אחרים בתנאים שונים.
Abstract
עם התפתחות חומרי התפרים, חל שינוי בפרדיגמות בתיקון גידים ראשוניים ומשניים. תכונות מכניות משופרות מאפשרות שיקום אגרסיבי יותר והתאוששות מוקדמת יותר. עם זאת, כדי שהתיקון יחזיק מעמד מול דרישות מכניות גבוהות יותר, יש להעריך טכניקות תפירה וקשירה מתקדמות יותר בשילוב עם חומרים אלה. בפרוטוקול זה נחקר השימוש בפוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) כחומר תפר בשילוב עם טכניקות תיקון שונות. בחלק הראשון של הפרוטוקול הוערכו הן חוזק מתח ליניארי והן התארכות של קשרים כנגד גדילים לא קשורים של שלושה חומרים שונים המשמשים לתיקון גיד מכופף. שלושת החומרים השונים הם פוליפרופילן (PPL), פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה במיוחד עם מעטפת קלועה של פוליאסטר (UHMWPE), ופוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE). בחלק הבא (ניסויי ex vivo עם גידים מכופפים cadaveric), ההתנהגות של PTFE באמצעות טכניקות תפרים שונות הוערכה והושוותה עם PPL ו- UHMWPE.
ניסוי זה מורכב מארבעה שלבים: קצירת הגידים המכופפים מידיים קדווריות טריות, טרנסקציה של הגידים באופן סטנדרטי, תיקון גידים בארבע טכניקות שונות, הרכבה ומדידה של תיקוני הגידים על דינמומטר ליניארי סטנדרטי. ה-UHMWPE וה-PTFE הראו תכונות מכניות דומות והיו עדיפים משמעותית על PPL מבחינת חוזק המתיחה הלינארי. תיקונים בטכניקות של ארבעה ושישה גדילים הוכיחו את עצמם כחזקים יותר מטכניקות של שני גדילים. טיפול וקשירה של PTFE הם אתגר עקב חיכוך פני שטח נמוך מאוד, אך הידוק של תיקון ארבעה או שישה גדילים קל יחסית להשגה. מנתחים משתמשים באופן שגרתי בחומר תפר PTFE בניתוחי לב וכלי דם ובניתוחי שד. גדילי PTFE מתאימים לשימוש בניתוחי גידים, ומספקים תיקון גידים חזק כך שניתן ליישם משטרי תנועה פעילים מוקדמים לשיקום.
Introduction
הטיפול בפגיעות בגיד המכופף של היד שנוי במחלוקת כבר למעלה מחצי מאה. עד שנות ה-60 של המאה ה-20 נקרא האזור האנטומי שבין הפלנקס האמצעי לדקל הפרוקסימלי “שטח הפקר”, כדי לבטא שניסיונות לשחזור גידים ראשוניים באזור זה היו עקרים, והניבו תוצאות גרועות מאוד1. עם זאת, בשנות ה-60 של המאה ה-20 נבדק מחדש נושא תיקון הגידים הראשוני על ידי הכנסת מושגים חדשים לשיקום2. בשנות השבעים, עם ההתקדמות במדעי המוח, ניתן היה לפתח מושגים חדשים של שיקום מוקדם, כולל סדים דינמיים3, אך לאחר מכן ניתן היה להשיג שיפורים שוליים בלבד. לאחרונה הוכנסו חומרים חדשים עם יציבות אינטגרלית משופרת משמעותית4,5 כך שעלו למוקד בעיות טכניות מלבד כשל בחומרי התפרים, כולל חיווט גבינה ושליפה6.
עד לאחרונה, פוליפרופילן (PPL) ופוליאסטר היו בשימוש נרחב בתיקוני גיד מכופף. גדיל פוליפרופילן 4-0 USP (פרמקופיאה אמריקאית) בקוטר של 0.150-0.199 מ”מ מציג חוזק מתיחה ליניארי של פחות מ-20 ניוטון (N)6,7, בעוד שגידי מכופף של היד יכולים לפתח כוחות ליניאריים של עד 75 N8. לאחר טראומה וניתוח, בגלל בצקת והידבקויות, ההתנגדות של הרקמה מתקדמת יותר9. טכניקות קלאסיות של תיקון גידים כללו תצורות דו-גדיליות שהיה צורך לחזק עם תפרי ריצה אפיטנדיים נוספים 3,10. חומרים פולימריים חדשים יותר מפוליבלנד בעלי חוזק ליניארי גבוה משמעותית הביאו להתפתחויות טכניות4; גדיל פוליבלנד יחיד עם ליבה של פוליאתילן בעל משקל מולקולרי ארוך במיוחד (UHMWPE) בשילוב עם מעטפת קלועה של פוליאסטר באותו קוטר כמו PPL יכול לעמוד בכוחות ליניאריים של עד 60 N. עם זאת, טכנולוגיות אקסטרוזיה יכולות לייצר גדילי פולימר מונופילמנטיים בעלי תכונות מכניות דומות6.
טכניקות תיקון התפתחו גם בעשור האחרון. טכניקות תיקון גידים דו-גדיליים פינו את מקומן לתצורות משוכללות יותר של ארבעה או שישה גדילים11,12. על ידי שימוש בתפר לולאה13, מספר הקשרים יכול להיות מופחת. על ידי שילוב חומרים חדשים יותר עם טכניקות חדשות יותר, ניתן להשיג חוזק ליניארי התחלתי של מעל 100 N4.
יש להמליץ על משטר שיקום אישי בכל מקרה, תוך התחשבות בתכונות מיוחדות של המטופל ובטכניקות תיקון גידים. לדוגמה, ילדים ומבוגרים שאינם מסוגלים לעקוב אחר הוראות מורכבות במשך זמן רב צריכים להיות נתונים לגיוס מאוחר. תיקונים פחות חזקים צריכים להיות מגויסים על ידי תנועה פסיבית בלבד14,15. אחרת, משטרי תנועה פעילים מוקדמים צריכים להיות תקן הזהב.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא להעריך חומר תפר חדשני לתיקון גיד מכופף. כדי לשבח את הרציונל של הפרוטוקול, טכניקה זו היא אבולוציה של פרוטוקולים מתוקפים בעבר שנמצאו בספרות 4,10,12,16 כאמצעי הערכה של חומרי תפרים בתנאים הדומים לשגרה קלינית. באמצעות מערכת מודרנית לבדיקת חומרים סרוו-הידראוליים, ניתן לקבוע מהירות משיכה של 300 מ”מ/דקה הדומה למתח in vivo, בניגוד לפרוטוקולים קודמים המשתמשים ב-25-180 מ”מ/דקה4,10, תוך התחשבות במגבלות תוכנה וציוד מדידה. שיטה זו מתאימה למחקרי ex vivo על תיקוני גיד מכופף, ובמובן רחב יותר להערכת יישום חומרי תפרים. במדעי החומרים, ניסויים כאלה משמשים באופן שגרתי להערכת פולימרים וסוגים אחרים של חומרים17.
שלבי המחקר: המחקרים בוצעו בשני שלבים; כל אחד מהם חולק לשניים או שלושה שלבים עוקבים. בשלב הראשון הושוו גדיל פוליפרופילן (PPL) וגדיל פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE). שני גדילי USP 3-0 ו- 5-0 USP שימשו לחיקוי התנאים הקליניים האמיתיים. התכונות המכניות של החומרים עצמם נחקרו לראשונה, למרות היותם מכשירים רפואיים, חומרים אלה כבר נבדקו בהרחבה. עבור מדידות אלה, N = 20 גדילים נמדדו עבור חוזק מתיחה ליניארי. גדילים קשורים נחקרו גם מכיוון שקשירה משנה את חוזק המתח הליניארי ומייצרת נקודת שבירה פוטנציאלית. החלק העיקרי של השלב הראשון היה על בדיקת הביצועים של שני החומרים השונים בתנאים קליניים. בנוסף, 3-0 תיקוני ליבה (שני גדילי Kirchmayr-Kessler עם שינויים של Zechner ו Pennington) בוצעו ונבדקו עבור חוזק ליניארי. לאגף נוסף של החקירה נוסף לתיקון תפר ריצה 5-0 לתוספת כוח18,19.
בשלב שלאחר מכן בוצעה השוואה בין שלושה חומרי תפירה, כולל PPL, UHMWPE ו-PTFE. עבור כל ההשוואות, USP 4-0 גדיל שימש, המקביל לקוטר של 0.18 מ”מ. לקבלת רשימה מלאה של החומרים המשמשים, עיין בטבלת החומרים. בשלב האחרון, בוצע תיקון ליבה של אדלייד20 או M-Tang21 כפי שתואר קודם לכן.
Protocol
Representative Results
Discussion
בשורה זו של ניסויים, גדיל PTFE הוערך כחומר תפירה לתיקון גיד מכופף. הפרוטוקול משחזר תנאים שהם כמו מצב in vivo בכל ההיבטים מלבד שניים. ראשית, העומסים המופעלים in vivo חוזרים על עצמם, כך שסוג טעינה חוזר מחזורית עשוי להתאים יותר. שנית, במהלך 6 השבועות הראשונים שלאחר הניתוח, המעבר המשמעותי מהביו…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחקר נערך במימון בית החולים סאנה הוף. יתר על כן, המחברים רוצים להודות לגב’ האפנריכטר (סראג ויסנר, נאילה) על עזרתה הבלתי נלאית בניסויים.
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 |
References
- 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).
