JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Medicina

Polytetrafluoretylen (PTFE) som suturmateriale ved senekirurgi

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

Denne protokollen illustrerer en metode for å vurdere de biofysiske egenskapene til senereparasjoner ex vivo. Et suturmateriale av polytetrafluoretylen (PTFE) ble evaluert ved denne metoden og sammenlignet med andre materialer under forskjellige forhold.

Abstract

Med utviklingen av suturmaterialer har det skjedd en endring i paradigmer i primær og sekundær senereparasjon. Forbedrede mekaniske egenskaper tillater mer aggressiv rehabilitering og tidligere utvinning. For at reparasjonen skal holde mot høyere mekaniske krav, må imidlertid mer avanserte suturerings- og knuteteknikker vurderes i kombinasjon med disse materialene. I denne protokollen ble bruk av polytetrafluoretylen (PTFE) som suturmateriale i kombinasjon med ulike reparasjonsteknikker undersøkt. I den første delen av protokollen ble både lineær strekkstyrke og forlengelse av knutet mot ikke-knyttede tråder av tre forskjellige materialer som brukes i flexor sene reparasjon evaluert. De tre forskjellige materialene er polypropylen (PPL), polyetylen med ultrahøy molekylvekt med flettet jakke av polyester (UHMWPE) og polytetrafluoretylen (PTFE). I neste del (ex vivo eksperimenter med kadaveriske flexor sener) ble oppførselen til PTFE ved hjelp av forskjellige suturteknikker vurdert og sammenlignet med PPL og UHMWPE.

Dette eksperimentet består av fire trinn: høsting av bøyesenene fra ferske kadaveriske hender, transeksjon av senene på en standardisert måte, senereparasjon ved fire forskjellige teknikker, montering og måling av senereparasjonene på et standard lineært dynamometer. UHMWPE og PTFE viste sammenlignbare mekaniske egenskaper og var signifikant bedre enn PPL når det gjelder lineær trekkraftstyrke. Reparasjoner med fire- og seksstrengsteknikker viste seg å være sterkere enn tostrengsteknikker. Håndtering og knyting av PTFE er en utfordring på grunn av svært lav overflatefriksjon, men festing av fire- eller seksstrengsreparasjonen er relativt enkelt å oppnå. Kirurger bruker rutinemessig PTFE suturmateriale i kardiovaskulær kirurgi og brystkirurgi. PTFE-trådene er egnet for bruk i senekirurgi, og gir en robust senereparasjon slik at tidlige aktive bevegelsesregimer for rehabilitering kan brukes.

Introduction

Behandlingen av bøyeseneskader i hånden har vært et tema for kontrovers i over et halvt århundre. Frem til 1960-tallet ble det anatomiske området mellom den midtre falanksen og den proksimale palmen kalt “ingenmannsland”, for å uttrykke at forsøk på primær senerekonstruksjon i dette området var nytteløse, og ga svært dårlige resultater1. På 1960-tallet ble imidlertid spørsmålet om primær senereparasjon revidert ved å introdusere nye konsepter for rehabilitering2. På 1970-tallet, med fremskritt innen nevrovitenskap, kunne nye konsepter for tidlig rehabilitering utvikles, inkludert dynamiske skinner3, men deretter kunne bare marginale forbedringer oppnås. Nylig ble nye materialer introdusert med betydelig forbedret integrert stabilitet4,5 slik at andre tekniske problemer enn svikt i suturmaterialene kom i fokus, inkludert osteledninger og uttrekk6.

Inntil nylig var polypropylen (PPL) og polyester mye brukt i flexor sene reparasjoner. En 4-0 USP (United States Pharmacopeia) streng av polypropylen tilsvarende en diameter på 0,150-0,199 mm utviser en lineær strekkfasthet på mindre enn 20 Newton (N) 6,7, mens håndens bøyesener kan utvikle in vivo lineære krefter på opptil 75 N8. Etter traumer og kirurgi, på grunn av ødem og sammenvoksninger, fremmer vevets motstand mer9. Klassiske teknikker for senereparasjon inkluderte tostrengskonfigurasjoner som måtte forsterkes med ytterligere epitendinøse løpssuturer 3,10. Nyere polyblendpolymermaterialer med vesentlig høyere lineær styrke har ført til teknisk utvikling4; en enkelt polyblendstreng med en kjerne av langkjedet polyetylen med ultrahøy molekylvekt (UHMWPE) i kombinasjon med en flettet kappe av polyester i samme diameter som PPL tåler lineære krefter på opptil 60 N. Imidlertid kan ekstruderingsteknologier produsere monofilamentøse polymertråder som viser sammenlignbare mekaniske egenskaper6.

Reparasjonsteknikker har også utviklet seg det siste tiåret. Tostrengs senereparasjonsteknikker har måttet vike for mer forseggjorte fire- eller seksstrengskonfigurasjoner11,12. Ved bruk av en sløyfe sutur13 kan antall knuter reduseres. Ved å kombinere nyere materialer med nyere teknikker, kan en initiell lineær styrke på over 100 N oppnås4.

Et individualisert rehabiliteringsregime bør i alle fall foreslås, med tanke på spesielle pasientegenskaper og senereparasjonsteknikker. For eksempel bør barn og voksne som ikke er i stand til å følge komplekse instruksjoner i lang tid, bli utsatt for forsinket mobilisering. Mindre sterke reparasjoner bør mobiliseres ved passiv bevegelse alene14,15. Ellers bør tidlige aktive bevegelsesregimer være den gyldne standarden.

Det overordnede målet med denne metoden er å evaluere et nytt suturmateriale for reparasjon av fleksorsener. For å rose begrunnelsen for protokollen, er denne teknikken en utvikling av tidligere validerte protokoller funnet i litteraturen 4,10,12,16 som et middel til vurdering av suturmaterialer under forhold som ligner klinisk rutine. Ved hjelp av et moderne testsystem for servohydrauliske materialer kan en trekkhastighet på 300 mm/min stilles inn som in vivo-spenning, i motsetning til tidligere protokoller med 25-180 mm/min 4,10, som tar høyde for begrensninger i programvare og måleutstyr. Denne metoden er egnet for ex vivo studier på flexor sene reparasjoner, og i videre forstand for evaluering av anvendelsen av suturmaterialer. I materialvitenskap brukes slike eksperimenter rutinemessig til å evaluere polymerer og andre klasser av materialer17.

Faser av studien: Studiene ble utført i to faser; Hver ble delt inn i to eller tre påfølgende trinn. I den første fasen ble en polypropylen (PPL) streng og en polytetrafluoretylen (PTFE) streng sammenlignet. Både 3-0 USP og 5-0 USP ble brukt til å etterligne de virkelige kliniske forholdene. De mekaniske egenskapene til materialene selv ble først undersøkt, selv om de er medisinsk utstyr, har disse materialene blitt grundig testet allerede. For disse målingene ble N = 20 tråder målt for lineær strekkfasthet. Knudrete tråder ble også undersøkt siden knyting endrer lineær spenningsstyrke og gir et potensielt bristepunkt. Hoveddelen av den første fasen handlet om å teste ytelsen til de to forskjellige materialene under kliniske forhold. I tillegg ble 3-0-kjernereparasjoner (tostrenget Kirchmayr-Kessler med modifikasjoner av Zechner og Pennington) utført og testet for lineær styrke. For en ekstra fløy av undersøkelsen ble en epitendinøs 5-0 løpsutur lagt til reparasjonen for ekstra styrke18,19.

I en påfølgende fase ble det utført en sammenligning mellom tre suturmaterialer, inkludert PPL, UHMWPE og PTFE. For alle sammenligninger ble det brukt en USP 4-0-streng, tilsvarende en diameter på 0,18 mm. For en fullstendig liste over materialene som brukes, se materialfortegnelsen. For det siste trinnet ble en Adelaide20 eller en M-Tang21 kjernereparasjon utført som beskrevet tidligere.

Protocol

Denne artikkelen inneholder ingen studier med mennesker eller dyr utført av noen av forfatterne. Bruken av det menneskelige materialet var i full overensstemmelse med universitetets retningslinjer for bruk av og gjenkjennelige kroppsdeler, Institutt for anatomi, Universitetet i Erlangen. 1. Høst fleksorsenene Høsting av flexor digitorum profundusLegg en frisk kadaverisk øvre lem på dissekeringsbordet med ventral-palmar-siden mot kirurgen. Bruk en standar…

Representative Results

Senereparasjoner: Når en tostrenget Kirchmayr-Kessler-teknikk ble brukt alene, var det en høy glidningshastighet med reparasjoner som nådde en lineær styrke på ca. 30 N (figur 2 og figur 5A)5. In vivo kan senen til flexor digitorum profundus utvikle lineær trekkraft på opptil 75 N8. Under posttraumatiske forhold kan denne verdien være enda høyere på grunn av friksjon, hevelse og …

Discussion

I denne forsøkslinjen ble en PTFE-streng evaluert som suturmateriale for reparasjon av fleksorsener. Protokollen gjengir forhold som er som in vivo-situasjonen i alle unntatt to aspekter. For det første er belastningene som påføres in vivo repeterende, så en syklisk gjentatt type belastning kan være bedre egnet. For det andre, i løpet av de første 6 ukene postoperativt, går det betydelige skiftet fra biomekanikk mot biologi etter hvert som senehelingen utvikler seg, noe som er en prosess som ik…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Studien ble gjennomført med midler fra Sana Hospital Hof. Videre vil forfatterne takke fru Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) for hennes utrettelige hjelp med eksperimentene.

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

Referências

  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
Citar este artigo
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).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image