Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

En ny tenorrhaphy sutur teknik med vävnadskonstruerad kollagen graft för att reparera stora sena defekter

Published: December 10, 2021 doi: 10.3791/57696
Automatic Translation
1,3, 2, 1
1Division of Surgery and Interventional Science, University College London, 2Blond McIndoe Laboratories, Division of Cell Matrix and Regenerative Medicine, MAHSC, University of Manchester, 3Department of Surgical Research, Northwick Park Institute for Medical Research, Northwick Park Hospital

Summary

I detta dokument presenterar vi ett in vitro och in situ protokoll för att reparera en sena gap på upp till 1,5 cm genom att fylla den med konstruerade kollagen ympkvist. Detta utfördes genom att utveckla en modifierad sutur teknik för att ta den mekaniska belastningen tills transplantatet mognar in i värdvävnaden.

Abstract

Kirurgisk hantering av stora sena defekter med sena moderplantor är utmanande, eftersom det finns ett begränsat antal platser där givare lätt kan identifieras och användas. För närvarande är detta gap fyllt med sen auto-, allo-, xeno-, eller konstgjorda ympkvistar, men kliniska metoder för att säkra dem är inte nödvändigtvis överförbara till djur på grund av skalan. För att utvärdera nya biomaterial eller studera ett sentransplantat bestående av kollagen typ 1 har vi utvecklat en modifierad suturteknik för att hjälpa till att upprätthålla den konstruerade senan i linje med senändarna. Mekaniska egenskaper hos dessa ympkvistar är sämre än den inhemska senan. För att införliva konstruerade sena i kliniskt relevanta modeller av lastad reparation, antogs en strategi för att avlasta vävnad konstruerade sena moderplantor och möjliggöra mognad och integration av den konstruerade sena in vivo tills en mekaniskt sund neo-sena bildades. Vi beskriver denna teknik med införlivande av kollagen typ 1 vävnad konstruerade sena konstruktion.

Introduction

Senruptur kan uppstå på grund av extrinsiska faktorer som traumatiska lacerations eller överdriven belastning av senan. På grund av de yttre dragkrafterna som placeras på en senreparation bildas oundvikligen ett gap med de flesta senreparationstekniker. För närvarande fylls sendefekter/luckor med auto-, allo-, xeno- eller konstgjorda ympkvistar, men deras tillgänglighet är begränsad och givarplatsen är en källa till sjuklighet.

Den vävnadskonstruerade metoden för att tillverka sena ympning från en naturlig polymer såsom kollagen har den distinkta fördelen att vara biokompatibel och kan ge viktiga extracellulära matriskomponenter (ECM) som underlättar cellintegration. Men på grund av brist på fibrillär inriktning är de mekaniska egenskaperna hos den konstruerade senan (ET) sämre än den inhemska senan. För att öka de mekaniska egenskaperna hos det svagare kollagenet har många metoder använts, såsom fysisk korslänkning under vakuum, UV-strålning och dehydrotermiska behandlingar1. Genom kemisk korskoppling med riboflavin ökade enzymatiska och icke-enzymatiska metoder kollagentätheten och Youngs modulus av kollagenet in vitro2,3. Men genom att lägga till korslänkande medel äventyras kollagenets biokompatibilitet, eftersom studier har visat en 33% förändring i mekaniska egenskaper och 40% förlust av cellviabilitet3,4,5. Gradvis upplupna inriktning och mekanisk hållfasthet kan erhållas genom cyklisk belastning6; Detta kan dock effektivt förvärvas in vivo7.

För att ET ska integrera in vivo och förvärva styrka utan behov av kemisk förändring, skulle ett tillvägagångssätt vara att använda en stabiliserande suturteknik för att hålla den svagare konstruktionen på plats. De flesta senreparationer förlitar sig på suturdesignen för att hålla sena ändar tillsammans; Därför kan en ändring av dessa befintliga tekniker ge en logisk lösning8,9.

Fram till 1980-talet användes 2-strandreparationer i stor utsträckning, men den senaste kirurgiska litteraturen beskriver användningen av 4 strängar, 6 strängar eller till och med 8 strängar i reparation10,11. År 1985 beskrev Savage 6-strand suturtekniker med 6 ankarpunkter, och det var betydligt starkare än Bunnell suturteknik som använder 4 strängar 12. Dessutom är 8-strandreparationer 43% starkare än andra strängar i kadaver- och in situ-modeller, men dessa reparationer praktiseras inte i stor utsträckning eftersom det blir tekniskt svårt att reproducera reparationerna exakt13,14,15,16. Därför avser ett större antal kärnsyturesträngar en proportionell ökning av de biomekaniska egenskaperna hos den reparerade senan. Det finns dock en förlust av cell livskraft runt suturpunkterna, och trauma från överdriven suturering kan vara till nackdel för senan, vilket kan äventyra senläkning17. Suturtekniker bör ge en stark geometrisk reparation som är balanserad och relativt oelastisk för att minimera sengapning efter reparation. Dessutom måste suturens placering och dess knutar placeras strategiskt för att de inte ska störa glidning, blodtillförsel och läkning förrän upplupna tillräcklig styrka har erhållits10,18.

För att fastställa möjligheten att säkra svagare ET moderplantor eller annat transplantat material mellan brusten sena, har vi utvecklat en ny sutur teknik som kan avlasta transplantatet så att det kan mogna och gradvis integreras i värdvävnaden in vivo.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

OBS: Experimentdesign och etiskt godkännande erhölls från UCL Institutional Review Board (IRB). Alla experiment utfördes enligt förordningen om home office och riktlinjer för djur (vetenskapligt förfarande) Act 1986 med reviderad lagstiftning i EU-direktiv 2010/63/EU (2013). Kaniner inspekterades regelbundet och två gånger om dagen av en namngiven djurskyddshandläggare (NACWO) (Enligt riktlinjer och förordningar för hemmakontoret). De visade inga tecken på smärta förrän de avlivades.

1. Beredning av vävnadskonstruerad sena (ET) transplantat

  1. För att tillverka kollagenhydrogelen, tillsätt 4 ml råttsvanskollage typ 1 monomerisk kollagenlösning (2,15 mg/ml i 0,6% ättiksyra med 0,2% w/v totalt protein) och 500 μL 10x Minimal Essential Medium. Neutralisera detta genom titrering mot 5 M och 1 M natriumhydroxid och tillsätt 500 μL av Dulbeccos modifierade eaglemedium (DMEM).
  2. Häll 5 ml av denna lösning i en specialbyggd rektangulär metallform (33 mm × 22 mm × 10 mm, 120 g vikt) (figur 1). Håll formen i en CO2 inkubator vid 37 °C och 5% CO2 i 15 minuter för att tillåta matrismontering19.

2. Tillverkning av transplantatet

  1. Efter polymerisation, ta bort kollagenhydrogelen från formen och placera i en standard plastkomprimeringsenhet (figur 2A)19.
  2. Placera kollagenhydrogelen mellan två 50 μm nylonnät och applicera en statisk belastning på 120 g (total yta 7,4 cm2, vilket är ett tryck som motsvarar 1,6 kPa) i 5 minuter för att avlägsna interstitiell vätska från hydrogelen(figur 2A). Använd fyra lager filterpapper för att absorbera den urladdade vätskan från hydrogeler.
  3. Använd fyra lager komprimerade geler som rullas ovanpå varandra(figur 2B) och skärs i 15 mm segment(figur 2C) för att tillverka ET.
    OBS: Nya Zeland vita manliga kaniner i åldern 16 - 25 veckor användes i experimenten.
  4. Söva djur med en intramuskulär (i.m.) dos av Hypnorm (0, 3 mg/ml) och avliva genom att administrera en överdos pentobarbiton.
  5. Omedelbart efter dödshjälp, trimma håret på båda bakbenen. Sedan med en storlek 20 kirurgiska blad, gör ett 9 cm snitt runt det sämre tibiofibular området för att exponera tibialis bakre (TP) sena.
  6. Med samma storlek kirurgiska blad, punkt punkt lapine TP senor med en genomsnittlig längd av 70 mm och hålla fuktiga i PBS under experimentprocessen för att undvika torkning.

3. Utvecklad ny tenorrhaphy teknik

OBS: Suturerna (se Materialtabellen) är inte absorberbara och tillverkade av en isotaktisk kristallin stereoisomer av polypropylen, som är en syntetisk linjär polyolefin. De sammankopplade suturerna bestod huvudsakligen av 3-0 och de perifera suturerna var 6-0. Dessa var de två viktigaste suturerna som användes i alla experiment.

  1. Skär TP-senan vid mittpunkten med ett kirurgiskt blad. Punktskatt ett 15 mm segment av senan från mitten av senan och ersätt den med ET kollagentransplantat (figur 2D). Förregla 3-0 suturen proximally bort från inhemska senor ändar (figur 3A).
  2. Passera 3-0-kärns suturer över hela transplantatets längd och förregla distally bort från den skurna änden.
  3. Fäst båda ändarna av ET till den inbyggda senan med 6-0 och kontinuerliga löps suturer runt periferin genom att koppla två senändar (figur 3B). Detta görs så att transplantatet lätt kan flyttas på suturen genom att placera spänning på den inhemskasenan 20.
  4. Efter att ha säkrat suturen enligt beskrivningen ovan, se manuellt till att spänningen på suturerna är lämplig och att det inte finns någon slapphet i hela suturen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi har använt kollagentransplantat tillverkade av kollagen av typ I, eftersom detta är det dominerande proteinet som finns i senan. Det utgör nästan 95% av det totala kollagenet i senan; därför har kollagen uppvisat alla idealiska egenskaper för att efterlikna senan in vivo21,22.

I denna studie extraherades typ I kollagen från råtta svans sena och upplöstes i ättiksyra (2,15 mg/ml). För att polymerisera detta kollagen neutraliserades det med natriumhydroxid in vitro, som bildade icke-korslänkade anisotropa kollagenfibriller. Denna hydrogel innehåller 98% vätska och kan efterlikna levande vävnad in vivo inom 20 minuter under tillverkningen23. Denna hydrogel är dock mekaniskt svag; För att öka mekaniska egenskaper har vi därför utvecklat en metod för snabb komprimering av kollagenhydrogel med en teknik som kallas "plastkomprimering", där graden av komprimering är direkt proportionell mot den applicerade vikten på toppen och släppt vätska från vätskeytan (FLS)19.

Spiralrullning av detta transplantat ökar dess mekaniska egenskaper19, men transplantatet förblir betydligt svagare än den inhemska senan. För att ta itu med denna fråga har vi utvecklat en ny modifierad suturteknik genom att placera suturpunkter, inte vid kanten av brusten senor utan proximally och distally bort. Således är reparationens styrka på suturer och suturpunkter och inte på det mekaniskt svagare sentransplantatet.

För att visa funktionaliteten i den utvecklade nya sutur tekniken, en lapine TP sena var strukits. Gapet fylldes med ett 15 mm långt sentransplantat säkrat med 6-0 suturer, och 3-0 sammankopplade suturer placerades på 70 mm för att fungera som lastbarriärer (figur 3A). Den genomsnittliga avbrottsstyrkan för reparation var 50,62 ± 8,17 N, vilket var betydligt högre(p < 0,05) än för kontrollen Kessler reparation av 12,49 ± 1,62 N (figur 4A). Därför påverkar kärn suturlängden och deras förregling bort från senornas ändar avsevärt motståndet hos senan och reparationerna från att misslyckas vid högre magnitudkrafter24,25.

Detta motstånd var otillräckligt i kontrollreparationerna som orsakade tidigt reparationsfel och belastningsfel på mer än 20% på senan. Detta är dock en fysiologisk anomali, eftersom senor in vivo aldrig utsätts för 20% stamdue till att det inte finns tillräckligt med utrymme för en sena att förlänga så mycket; Därför har vi för att testa genomförbarheten av suturtekniken in vivo-modellerna utfört reparation på plats och beräknat en genomsnittlig brytstyrka på 24,60 ± 3,92 N, vilket är betydligt högre än kontrollmedeltidens brytstyrka på 13,98 ± 2,26 N (figur 4 B).

Figure 1
Figur 1: Neutraliserad kollagenhydrogel (pH 7.4) (rosa färg) gjuten i den rostfria formen. Gel tilläts stanna kvar i en CO2 inkubator vid 37 °C i 20 minuter för att fibrillogenesis skulle inträffa. Skalningslisten visas längst ned. Klicka här för att se en större version av den här figuren.

Figure 2
Bild 2: Plastkomprimeringsprocess. A) Kollagenhydrogelen placerad mellan nylonnät med en konstant statisk belastning på 120 gram. Dränerad vätska absorberades av fyra lager filterpapper. Pilen visar den flytande vänsterytan (FLS) för gelén. B) Fyra lager komprimerade kollagenskivor rullades längs axeln för att bilda "konstruerad sena" (ET). (C) Sektionen av ET skars i 15 mm segment för att efterlikna senan. (D) Sena defekten skapades i den inhemska sena (NT) genom excising en 15 mm segment av den bakre tibial sena, och defekten fylldes med ET. Denna panel har ändrats från tidigare arbete26. Klicka här för att se en större version av den här figuren.

Figure 3
Figur 3: (A) Sen defekten fylldes med ET och säkrades med 6-0 suturer, och 3-0 förreglande fyra strängar sutur teknik utfördes passerar över moderplantor i regionen 30 mm. Blockpilen visar startpunkten för suturen och den tomma pilen visar suturens slutpunkt. Denna panel har ändrats från tidigare arbete26. B) Genomförbarhet att utföra utvecklad suturteknik i ett utrymme inuti lapine-modellen (in situ). Klicka här för att se en större version av den här figuren.

Figure 4
Figur 4: Mekanisk styrka. A) En mekanisk provningseffekt av reparationen och (B) in situ mekanisk provningsutgång (Felstaplar = SD; *p < 0,05, enkelriktad ANOVA med Bonferroni-korrigering). Denna panel har ändrats från tidigare arbete26. Klicka här för att se en större version av den här figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denna studie valdes vävnadskonstruerade kollagentransplantat av typ I som sentransplantat eftersom kollagen är en naturlig polymer och används som biomaterial för olika vävnadstekniska tillämpningar27,28. Kollagen utgör också 60% av senornas torra massa, varav 95% är typ 1 kollagen 21,29,30,31,32. För att framgångsrik engraftment ska uppstå bör ympkvistens mekaniska egenskaper idealiskt matcha den inhemskasenan 33; Med nuvarande tekniska tekniker är dock de mekaniska egenskaperna hos ET (4,41 N) betydligt sämre än den inhemska senan (NT) (261,08 N)33. Det föreslås att detta beror på det mycket organiserade hierarkiska arrangemanget av kollagenfibril i den inhemska senan, vilket fortfarande är en utmaning att konstruera och matcha dess mekaniska egenskaper34. Vi har försökt att öka densiteten hos ET-matrisen genom att applicera en statisk kompressionsvikt på kollagenhydrogelen33; Den arkitektoniska komplexiteten från vilken senan förvärvar sin styrka är dock mer invecklad. Metoder för att uppbära mekanisk styrka uppnås förmodligen bäst in vivo, där värdbiologiska processer kan fungera på ombyggnad av den extracellulära matrisen. Därför antogs i denna studie en annan strategi för att ändra den nuvarande suturtekniken som reparation efter senan; den mekaniska styrkan hos det reparerade sentransplantatet är helt beroende av suturtekniken8,9. Därför, genom att modifiera befintliga sutur tekniker, kan vi avlasta den konstruerade sena ympkvisten tills cell och ECM inducerad ombyggnad sker som ett nytt tillvägagångssätt.

Hittills finns det olika suturtekniker tillgängliga för att reparera senan, varav ingen är en guldstandard; Den modifierade Kessler suturtekniken används dock ofta för att reparera senor eftersom den är mindre obstruktiv och skadlig för senor35,36. Flexor digitorum profundus muskelsena av lamm, när sutured med 6-strand Savage teknik, rapporterades ha en brott styrka på 51,3 N, men när en modifierad Kessler sutur teknik användes, var brottsstyrkan 69,0 N7. Men i denna studie, när sengapet på 15 mm fylldes med ET och reparerades med modifierad Kessler suturteknik, misslyckades reparationen i ett tidigt skede med en brytstyrka på 12,49 N (figur 4). Detta låga värde gör tekniken kliniskt irrelevant. Liknande fynd har rapporterats av De Wit et al. i en porcin flexor reparation sena modell, vilket tyder på att Kessler reparation misslyckades vid sutur bristning genom att minska gapping med 15% jämfört med korsband reparation, där gapping minskas med 87% och reparation misslyckades vid sutur pull-out38. Således finns det ett behov av en annan stark suturteknik, som kan hålla mekaniskt svagare ET på plats.

En ny modifierad sutur teknik utvecklades genom att använda fyra kärna suturer över hela längden av ET och ovanför den motsatta sena. Dessa suturer var sammankopplade på själva suturmaterialet på något avstånd från varje sena ände. Detta beror främst på att det har rapporterats att sätta suturknutar på lika avstånd och lika belastningsdelningsspänning på alla sutursträngar ökar deras mekaniska egenskaper39. En balanserad reparation kan också uppnås genom att hålla en kontinuerlig sutur och svindla reparationen för att möjliggöra komprimering på reparationsplatsen40.

I denna studie användes 3-0 suturer för yttre sammankopplade suturer med tanke på att kanin TP sena har en längd, bredd och tjocklek på 62,4 mm, 5 mm respektive 1,5 mm. 6-0 suturer användes för att hålla ET på plats. Även om vi har provat andra absorberbara suturmaterial, skulle det inte vara lämpligt eftersom de blir svagare under en period i vivo41. En primär anledning till att polypropylen suturer valdes är att de är en monofilament samt icke-absorberbara och de orsakar inte strukturella eller spända modifieringar under belastning42. Vi testade alla suturer från 2-0 till 7-0, men 3-0 och 6-0 befanns vara idealiska kandidater för våra experiment 26.

Det främsta skälet till att använda 4-strandreparation var att undvika överdriven skada på brusten sena slutar med ett större antal sutursträngar eftersom det har rapporterats att en normal kirurgisk sutur i en sena resulterar i bildandet av en acellulär region43. Det har varit hypotesen att detta beror på att cellerna migrerar ut från den tryckbelastning som läggs på senan, och normalt är dessa celler föremål för dragbelastning17. Denna migrering av celler bort från suturen kan sedan orsaka försvagning av matrisen eftersom det finns en brist på celler för att underhålla och omsätta matrisen, vilket kan orsaka tidigt senfel17. Vi kan använda fler strängar av suturer som är biomekaniskt dubbelt så starka(ex vivo) än 4-strand suturer11,12,44,45; Dessa reparationer är dock inte allmänt praktiserade och deras kliniska begränsningar utvärderas för närvarande13,14,15,16.

Placeringen av suturknuten är viktig men det finns argument för och emot att externalisera suturen. Att ha suturen på den yttre ytan kan potentiellt rycka mot strukturer som senskivor och minska glid. I en studie illustrerade de områden där suturknutar placeras inuti en minskning av glidmotståndet jämfört med Kessler-reparationen, som har suturknutar utanför46. Studier som utförts i hundmodellen drog slutsatsen att vid en högre magnitud av kraften hade färre suturknutar som ligger utanför reparationen och bort från senändarna överlevt jämfört med de som ligger inuti reparationen47,48. Internalisering av knuten minskar dock potentiellt kontaktytan för den helande senan. Det finns också övervägandet att vävnadsskador uppstår från suturnålen som piercing senan och det större antalet passningar avser det ökade senatrauma49.

För att säkra ET mellan sengapet utfördes en standard för att köra suturer50 längs senornas och ET: s kant. Detta gjordes eftersom det fanns ett behov av perifera suturer som är tillräckligt starka för att hålla ET på plats i den inledande fasen av läkning tills cell- och ECM-inducerad ombyggnad kunde inträffa50. Det största problemet var variationen i NT: s och ET: s mekaniska egenskaper, vilket kunde resultera i tidig gapbildning även om ET var stressskyddad. Å andra sidan, tillämpa en säkrare teknik som horisontell madrass intrafiber suturer51, Halsted kontinuerlig horisontell madrass suturer52,53, korssöm epitendinous reparationstekniker54,55,56,57 eller löpande lås suturer58,59 skulle ha brustit ET eftersom det är bräckligt. Således valde vi löpsyssor som en perifer suturteknik som är enkel och håller ET intakt i alla riktningar.

Ur ett vävnadstekniskt perspektiv måste vi studera om denna metod kan användas för att fylla ett sengap större än 1,5 cm. För att använda detta transplantat i kliniska prövningar på människa måste vi ytterligare undersöka det immunologiska svaret på kollagenets xenogeneska källa, även om detta kan uppnås genom att utveckla kollagen av klinisk kvalitet. Protokollet som beskrivs häri fastställer genomförbarheten av den utvecklade sutur tekniken inom tillgängliga anatomiska utrymmen i en svin lapine modell. Denna utvecklade sutur teknik har sutur punkter proximally och distally equidistance bort från brusten sena ändar så att konstruerade sena ympkvist kan vara av lastade. Därför kan det mogna och integrera in vivo.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar att de inte har några intressekonflikter.

Acknowledgments

Författarna vill erkänna UCL för att finansiera detta projekt.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rat tail type 1 Collagen  First Link, Birmingham, UK 60-30-810
prolene sutures 6-0 Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K. EP8726H
prolene sutures 3-0 Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K. D8911
Whatman filter paper SIGMA-ALDRICH  WHA10010155
Gibco DMEM, high glucose Thermo Fisher Scientific  11574486
Nylon mesh  Plastok (Meshes and Filtration) Ltd. NA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wollensak, G., Spoerl, E., Seiler, T. Riboflavin/ultraviolet-a-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. American Journal of Ophthalmology. 135, 620-627 (2003).
  2. Tanzer, M. L. Cross-Linking of Collagen. Science. 180, 561-566 (1973).
  3. Reiser, K., McCormick, R. J., Rucker, R. B. Enzymatic and nonenzymatic cross-linking of collagen and elastin. FASEB Journal. 6, 2439-2449 (1992).
  4. Kanungo, B. P., Gibson, L. J. Density-property relationships in collagen-glycosaminoglycan scaffolds. Acta Biomaterialia. 6, 344-353 (2010).
  5. Weadock, K. S., Miller, E. J., Bellincampi, L. D., Zawadsky, J. P., Dunn, M. G. Physical crosslinking of collagen fibers: comparison of ultraviolet irradiation and dehydrothermal treatment. Journal of Biomedical Materials Research. 29, 1373-1379 (1995).
  6. Kalson, N. S., et al. Slow Stretching That Mimics Embryonic Growth Rate Stimulates Structural and Mechanical Development of Tendon-Like Tissue In Vitro. Developmental Dynamics. 240, 2520-2528 (2011).
  7. Torigoe, K., et al. Mechanisms of collagen fibril alignment in tendon injury: from tendon regeneration to artificial tendon. Journal of Orthopaedic Research. 29, 1944-1950 (2011).
  8. Ketchum, L. D. Suture materials and suture techniques used in tendon repair. Hand Clinics. 1, 43-53 (1985).
  9. Lawrence, T. M., Davis, T. R. A biomechanical analysis of suture materials and their influence on a four-strand flexor tendon repair. The Journal of Hand Surgery. 30, 836-841 (2005).
  10. Strickland, J. W. Development of flexor tendon surgery: Twenty-five years of progress. The Journal of Hand Surgery. 25, 214-235 (2000).
  11. Moriya, K., et al. Clinical outcomes of early active mobilization following flexor tendon repair using the six-strand technique: short- and long-term evaluations. The Journal of Hand Surgery, European volume. , (2014).
  12. Savage, R. In vitro studies of a new method of flexor tendon repair. Journal of Hand Surgery. 10, 135-141 (1985).
  13. Uslu, M., et al. Flexor tendons repair: effect of core sutures caliber with increased number of suture strands and peripheral sutures. A sheep model. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research : OTSR. 100, 611-616 (2014).
  14. Osei, D. A., et al. The Effect of Suture Caliber and Number of Core Suture Strands on Zone II Flexor Tendon Repair: A Study in Human Cadavers. Journal of Hand Surgery. 39, 262-268 (2013).
  15. Dovan, T. T., Ditsios, K. T., Boyer, M. I. Eight-strand core suture technique for repair of intrasynovial flexor tendon lacerations. Techniques in Hand & Upper Extremity Surgery. 7, 70-74 (2003).
  16. Silva, M. J., et al. The effects of multiple-strand suture techniques on the tensile properties of repair of the flexor digitorum profundus tendon to bone. The Journal of Bone and Joint surgery. 80, American Volume 1507-1514 (1998).
  17. Wong, J. K., Alyouha, S., Kadler, K. E., Ferguson, M. W., McGrouther, D. A. The cell biology of suturing tendons. Matrix Biology. 29, 525-536 (2010).
  18. Strickland, J. W. Flexor Tendon Injuries: II. Operative Technique. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 3, 55-62 (1995).
  19. Brown, R. A., Wiseman, M., Chuo, C. B., Cheema, U., Nazhat, S. N. Ultrarapid Engineering of Biomimetic Materials and Tissues: Fabrication of Nano- and Microstructures by Plastic Compression. Advanced Functional Materials. 15, 1762-1770 (2005).
  20. Sawadkar, P., Alexander, S., Mudera, V. Tissue-engineered collagen grafts to treat large tendon defects. Regenerative Medicine. 9, 249-251 (2014).
  21. Evans, J. H., Barbenel, J. C. Structural and mechanical properties of tendon related to function. Equine veterinary journal. 7, 1-8 (1975).
  22. Riley, G. P., et al. Glycosaminoglycans of human rotator cuff tendons: changes with age and in chronic rotator cuff tendinitis. Annals of the Rheumatic Diseases. 53, 367-376 (1994).
  23. Bell, E., Ivarsson, B., Merrill, C. Production of a tissue-like structure by contraction of collagen lattices by human fibroblasts of different proliferative potential in vitro. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 76, 1274-1278 (1979).
  24. Kim, H. M., et al. Technical and biological modifications for enhanced flexor tendon repair. The Journal of Hand Surgery. 35, 1031-1038 (2010).
  25. Kim, J. B., de Wit, T., Hovius, S. E., McGrouther, D. A., Walbeehm, E. T. What is the significance of tendon suture purchase. The Journal of Hand Surgery, European Volume. 34, 497-502 (2009).
  26. Sawadkar, P., et al. Development of a surgically optimized graft insertion suture technique to accommodate a tissue-engineered tendon in vivo. BioResearch Open Access. 2, 327-335 (2013).
  27. Hadjipanayi, E., et al. Mechanisms of structure generation during plastic compression of nanofibrillar collagen hydrogel scaffolds: towards engineering of collagen. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 5, 505-519 (2011).
  28. Micol, L. A., et al. High-density collagen gel tubes as a matrix for primary human bladder smooth muscle cells. Biomaterials. 32, 1543-1548 (2011).
  29. Lian Cen, L., Liu, W., Cui, L., Zhang, W., Cao, Y. Collagen Tissue Engineering: Development of Novel Biomaterials and applications. Pediatric Research. 63, 492-496 (2008).
  30. Harris, M. T., et al. Mesenchymal stem cells used for rabbit tendon repair can form ectopic bone and express alkaline phosphatase activity in constructs. Journal of Orthopaedic Research. 22, 998-1003 (2004).
  31. Butler, D. L., et al. The use of mesenchymal stem cells in collagen-based scaffolds for tissue-engineered repair of tendons. Nature Protocols. 5, 849-863 (2010).
  32. Cen, L., Liu, W., Cui, L., Zhang, W., Cao, Y. Collagen Tissue Engineering: Development of Novel Biomaterials and Applications. Pediatric Research. 63, 492-496 (2008).
  33. Yamaguchi, H., Suenaga, N., Oizumi, N., Hosokawa, Y., Kanaya, F. Will Preoperative Atrophy and Fatty Degeneration of the Shoulder Muscles Improve after Rotator Cuff Repair in Patients with Massive Rotator Cuff Tears. Advances in Orthopedics. 2012, 195876 (2012).
  34. Silver, F. H., Freeman, J. W., Seehra, G. P. Collagen self-assembly and the development of tendon mechanical properties. Journal of Biomechanics. 36, 1529-1553 (2003).
  35. Schneppendahl, J., et al. Initial stability of two different adhesives compared to suture repair for acute Achilles tendon rupture--a biomechanical evaluation. International Orthopaedics. 36, 627-632 (2012).
  36. Herbort, M., et al. Biomechanical comparison of the primary stability of suturing Achilles tendon rupture: a cadaver study of Bunnell and Kessler techniques under cyclic loading conditions. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 128, 1273-1277 (2008).
  37. Piskin, A., et al. Tendon repair with the strengthened modified Kessler, modified Kessler, and Savage suture techniques: a biomechanical comparison. Acta Orthopaedica et Traumatologica Turcica. 41, 238-243 (2007).
  38. de Wit, T., Walbeehm, E. T., Hovius, S. E., McGrouther, D. A. The mechanical interaction between three geometric types of nylon core suture and a running epitenon suture in repair of porcine flexor tendons. The Journal of Hand Surgery, European Volume. 38, 788-794 (2013).
  39. Trail, I. A., Powell, E. S., Noble, J. The mechanical strength of various suture techniques. Journal of Hand Surgery. 17, 89-91 (1992).
  40. Wong, J. K., Peck, F. Improving results of flexor tendon repair and rehabilitation. Plastic and Reconstructive Surgery. 134, 913-925 (2014).
  41. Amis, A. A. Absorbable sutures in tendon repair. Journal of Hand Surgery. 21, 286 (1996).
  42. Faggioni, R., de Courten, C. Short and long-term advantages and disadvantages of prolene monofilament sutures in penetrating keratoplasty. Klinische Monatsblatter fur Augenheilkunde. 200, 395-397 (1992).
  43. Wong, J. K., Cerovac, S., Ferguson, M. W., McGrouther, D. A. The cellular effect of a single interrupted suture on tendon. Journal of Hand Surgery. 31, 358-367 (2006).
  44. Savage, R., Risitano, G. Flexor tendon repair using a "six strand" method of repair and early active mobilisation. Journal of Hand Surgery. 14, 396-399 (1989).
  45. Okubo, H., Kusano, N., Kinjo, M., Kanaya, F. Influence of different length of core suture purchase among suture row on the strength of 6-strand tendon repairs. Hand Surgery. 20, 19-24 (2015).
  46. Noguchi, M., Seiler, J. G., Gelberman, R. H., Sofranko, R. A., Woo, S. L. In vitro biomechanical analysis of suture methods for flexor tendon repair. Journal of Orthopaedic Research. 11, 603-611 (1993).
  47. Aoki, M., Pruitt, D. L., Kubota, H., Manske, P. R. Effect of suture knots on tensile strength of repaired canine flexor tendons. Journal of Hand Surgery. 20, 72-75 (1995).
  48. Pruitt, D. L., Aoki, M., Manske, P. R. Effect of suture knot location on tensile strength after flexor tendon repair. The Journal of Hand Surgery. 21, 969-973 (1996).
  49. Khor, W. S., et al. Improving Outcomes in Tendon Repair: A Critical Look at the Evidence for Flexor Tendon Repair and Rehabilitation. Plastic and Reconstructive Surgery. 138, 1045-1058 (2016).
  50. Strickland, J. W. Flexor Tendon Injuries: I. Foundations of Treatment. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 3, 44-54 (1995).
  51. Mashadi, Z. B., Amis, A. A. Strength of the suture in the epitenon and within the tendon fibres: development of stronger peripheral suture technique. Journal of Hand Surgery. 17, 172-175 (1992).
  52. Wade, P. J., Muir, I. F., Hutcheon, L. L. Primary flexor tendon repair: the mechanical limitations of the modified Kessler technique. Journal of Hand Surgery. 11, 71-76 (1986).
  53. Wade, P. J., Wetherell, R. G., Amis, A. A. Flexor tendon repair: significant gain in strength from the Halsted peripheral suture technique. Journal of Hand Surgery. 14, 232-235 (1989).
  54. Silfverskiold, K. L., May, E. J. Gap formation after flexor tendon repair in zone II. Results with a new controlled motion programme. Scandinavian Journal of Plastic and Reconstructive Surgery and Hand Surgery / Nordisk Plastikkirurgisk forening [and] Nordisk Klubb for Handkirurgi. 27, 263-268 (1993).
  55. Silfverskiold, K. L., May, E. J., Tornvall, A. H. Gap formation during controlled motion after flexor tendon repair in zone II: a prospective clinical study. The Journal of Hand Surgery. 17, 539-546 (1992).
  56. Silfverskiold, K. L., May, E. J. Flexor tendon repair in zone II with a new suture technique and an early mobilization program combining passive and active flexion. The Journal of Hand Surgery. 19, 53-60 (1994).
  57. Pennington, D. G. Atraumatic retrieval of the proximal end of a severed digital flexor tendon. Plastic and Reconstructive Surgery. 60, 468-469 (1977).
  58. Lin, G. T., An, K. N., Amadio, P. C., Cooney, W. P. Biomechanical studies of running suture for flexor tendon repair in dogs. The Journal of Hand Surgery. 13, 553-558 (1988).
  59. Papandrea, R., Seitz, W. H., Shapiro, P., Borden, B. Biomechanical and clinical evaluation of the epitenon-first technique of flexor tendon repair. The Journal of Hand Surgery. 20, 261-266 (1995).

Tags

Bioengineering Problem 178 Senreparation vävnadsteknik kollagen sentransplantat suturteknik sena
En ny tenorrhaphy sutur teknik med vävnadskonstruerad kollagen graft för att reparera stora sena defekter
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sawadkar, P., Wong, J., Mudera, V. A … More

Sawadkar, P., Wong, J., Mudera, V. A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects. J. Vis. Exp. (178), e57696, doi:10.3791/57696 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter