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Medicine

힘줄 수술에서 봉합사로 사용되는 폴리테트라플루오로에틸렌(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

본 프로토콜은 생체 외에서 힘줄 수복물의 생물물리학적 특성을 평가하기 위한 방법을 예시한다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 봉합사 재료를 이 방법으로 평가하고 다른 조건에서 다른 재료와 비교했습니다.

Abstract

봉합사 재료의 진화와 함께 1차 및 2차 힘줄 수리의 패러다임이 바뀌었습니다. 향상된 기계적 특성으로 인해 보다 적극적인 재활과 조기 회복이 가능합니다. 그러나 더 높은 기계적 요구 사항을 충족하기 위해 수리를 위해서는 이러한 재료와 함께 보다 발전된 봉합 및 매듭 기술을 평가해야 합니다. 이 프로토콜에서는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 봉합사 재료로 사용하여 다양한 수복 기술과 함께 조사했습니다. 프로토콜의 첫 번째 부분에서는 굴근 힘줄 수리에 사용되는 세 가지 다른 재료의 매듭이 없는 가닥에 대한 매듭의 선형 인장 강도와 연신율을 모두 평가했습니다. 세 가지 재료는 폴리프로필렌(PPL), 폴리에스터 편조 재킷이 있는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)입니다. 다음 부분(사체 굴근 힘줄을 사용한 생체 외 실험)에서는 다양한 봉합 기술을 사용하는 PTFE의 거동을 평가하고 PPL 및 UHMWPE와 비교했습니다.

이 실험은 4단계로 구성됩니다: 신선한 사체 손에서 굴근 힘줄 채취, 표준화된 방식으로 힘줄 절개, 4가지 다른 기술에 의한 힘줄 복구, 장착 및 표준 선형 동력계에서 힘줄 복구 측정. UHMWPE와 PTFE는 비슷한 기계적 특성을 보였으며 선형 견인 강도 측면에서 PPL보다 훨씬 우수했습니다. 4가닥 및 6가닥 기술을 사용한 수리는 2가닥 기술보다 더 강력한 것으로 판명되었습니다. PTFE의 취급 및 매듭은 표면 마찰이 매우 낮기 때문에 어려운 일이지만 4가닥 또는 6가닥 수리의 고정은 비교적 쉽게 달성할 수 있습니다. 외과의는 심혈관 수술 및 유방 수술에서 PTFE 봉합사 재료를 일상적으로 사용합니다. PTFE 가닥은 힘줄 수술에 사용하기에 적합하며 강력한 힘줄 수리를 제공하여 재활을 위한 조기 활성 운동 요법을 적용할 수 있습니다.

Introduction

손의 굴근 힘줄 부상 치료는 반세기 넘게 논란의 대상이었습니다. 1960년대까지 중간 지골과 근위 손바닥 사이의 해부학적 영역은 이 영역에서 일차 힘줄 재건 시도가 헛되어 매우 열악한 결과를 낳았다는 것을 표현하기 위해 “무인의 땅”으로 명명되었습니다1. 그러나 1960년대에는 재활에 대한 새로운 개념을 도입하여 일차 힘줄 복구 문제를 재검토했습니다2. 1970년대에는 신경과학의 발전으로 동적 부목3을 포함한 조기 재활의 새로운 개념이 개발될 수 있었지만, 그 이후에는 미미한 개선만 이루어질 수 있었다. 최근에는 일체형 안정성 4,5이 크게 향상된 신소재가 도입되어 치즈 배선 및 인발6을 포함하여 봉합사 재료의 파손 이외의 기술적 문제가 집중되었습니다.

최근까지 폴리프로필렌(PPL)과 폴리에스터는 굴근 힘줄 수리에 널리 사용되었습니다. 직경 0.150-0.199mm에 해당하는 폴리프로필렌의 4-0 USP(미국 약전) 가닥은 20뉴턴(N)6,7 미만의 선형 인장 강도를 나타내는 반면, 손의 굴근 힘줄은 최대 75N8의 생체 내 선형력을 나타낼 수 있습니다. 외상과 수술 후 부종과 유착으로 인해 조직의 저항이 더 많이 진행됩니다9. 힘줄 복구의 고전적인 기술에는 추가적인 상피천성 달리기 봉합사 3,10으로 강화되어야 하는 2가닥 구성이 포함되었습니다. 실질적으로 더 높은 선형 강도를 가진 새로운 폴리블렌드 폴리머 재료는 기술 개발을 가져왔습니다4; PPL과 동일한 직경의 폴리에스터 편조 재킷과 결합된 긴 사슬 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 코어가 있는 단일 폴리블렌드 가닥은 최대 60N의 선형력을 견딜 수 있습니다. 그러나, 압출 기술은 유사한 기계적 특성을 나타내는 모노필라멘트 폴리머 가닥을 제조할 수 있다6.

수리 기술도 지난 10년 동안 발전해 왔습니다. 2-가닥 힘줄 복구 기술은 보다 정교한 4-또는 6-가닥 구성으로 바뀌었다(11,12). 루프 봉합사(13)를 사용함으로써, 매듭의 수를 감소시킬 수 있다. 새로운 재료와 새로운 기술을 결합하여 100N 이상의 초기 선형 강도를 달성할 수 있습니다4.

개별화 된 재활 요법은 특별한 환자 특성과 힘줄 복구 기술을 고려하여 어떤 경우에도 옹호되어야합니다. 예를 들어, 복잡한 지시를 오랫동안 따를 수 없는 어린이와 성인은 지연된 동원을 받아야 합니다. 덜 강한 수리는 수동 운동만으로 동원되어야 합니다14,15. 그렇지 않으면 초기 능동 운동 요법이 황금 표준이 되어야 합니다.

이 방법의 전반적인 목표는 굴근 힘줄 수리를 위한 새로운 봉합사 재료를 평가하는 것입니다. 프로토콜의 이론적 근거를 칭찬하기 위해, 이 기술은 임상 루틴과 유사한 조건에서 봉합사 재료를 평가하는 수단으로 문헌 4,10,12,16에서 발견된 이전에 검증된 프로토콜의 진화입니다. 최신 서보 유압식 재료 물성시험 시스템을 사용하면 소프트웨어 및 측정 장비의 한계를 고려하여 25-180 mm/min 4,10을 사용하는 이전 프로토콜과 달리 생체 내 응력과 유사하게 300 mm/min의 견인 속도를 설정할 수 있습니다. 이 방법은 굴근 힘줄 수리에 대한 생체 외 연구에 적합하며 더 넓은 의미에서 봉합사 재료의 적용 평가에 적합합니다. 재료 과학에서, 이러한 실험은 폴리머 및 다른 종류의 재료를 평가하기 위해 일상적으로 사용된다17.

연구 단계: 연구는 두 단계로 수행되었습니다. 각각은 2 개 또는 3 개의 후속 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계에서는 폴리프로필렌(PPL) 가닥과 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 가닥을 비교했습니다. 3-0 USP 및 5-0 USP 가닥은 모두 실제 임상 상태를 모방하는 데 사용되었습니다. 재료 자체의 기계적 특성이 먼저 조사되었지만 의료 기기 임에도 불구하고 이러한 재료는 이미 광범위하게 테스트되었습니다. 이러한 측정을 위해, N = 20 가닥을 선형 인장 강도에 대해 측정하였다. 매듭이 있는 가닥도 매듭이 선형 인장 강도를 변경하고 잠재적인 파괴점을 생성하기 때문에 조사되었습니다. 첫 번째 단계의 주요 부분은 임상 조건에서 두 가지 다른 재료의 성능을 테스트하는 것이 었습니다. 또한 3-0 코어 수리 (Zechner 및 Pennington의 수정을 통한 2 가닥 Kirchmayr-Kessler)를 수행하고 선형 강도를 테스트했습니다. 조사의 추가 날개를 위해, 추가 강도18,19를 위해 epitendinous 5-0 달리기 봉합사가 수리에 추가되었습니다.

후속 단계에서는 PPL, UHMWPE 및 PTFE를 포함한 세 가지 봉합 재료 간의 비교가 수행되었습니다. 모든 비교를 위해, 0.18 mm의 직경에 해당하는 USP 4-0 가닥이 사용되었다. 사용된 재료의 전체 목록은 재료 표를 참조하십시오. 마지막 단계에서는 앞서 설명한 대로 Adelaide20 또는 M-Tang21 코어 수리를 수행했습니다.

Protocol

이 기사에는 저자가 수행한 인간 참가자 또는 동물에 대한 연구가 포함되어 있지 않습니다. 인체 물질의 사용은 시체 및 인식 가능한 신체 부위 사용에 대한 대학 정책, Erlangen 대학의 해부학 연구소를 완전히 준수했습니다. 1. 굴근 힘줄 수확 flexor digitorum profundus 수확복부-손바닥 쪽이 외과의를 향하도록 해부 테이블에 신선한 사체 상지를 놓습니다. …

Representative Results

힘줄 수리: 2가닥 Kirchmayr-Kessler 기법을 단독으로 사용했을 때 약 30N의 선형 강도에 도달하는 수리로 인한 미끄러짐 비율이 높았습니다(그림 2 및 그림 5A)5. 생체 내에서, flexor digitorum profundus의 힘줄은 최대 75 N8의 선형 견인을 일으킬 수 있습니다. 외상 후 상태에서는 마찰, 부기, 유착 때문에 이 값?…

Discussion

이 실험 라인에서 PTFE 가닥은 굴근 힘줄 수리를 위한 봉합 재료로 평가되었습니다. 프로토콜은 두 가지 측면을 제외한 모든 측면에서 생체 내 상황과 유사한 조건을 재현합니다. 첫째, 생체 내에서 가해지는 하중은 반복적이므로 주기적으로 반복되는 하중 유형이 더 적합할 수 있습니다. 둘째, 수술 후 처음 6주 동안 힘줄 치유가 진행됨에 따라 생체역학에서 생물학으로의 상당한 전?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 Sana Hospital Hof의 자금으로 수행되었습니다. 또한 저자는 실험에 대한 지칠 줄 모르는 도움에 대해 Ms Hafenrichter(Serag Wiessner, Naila)에게 감사를 표하고 싶습니다.

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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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).

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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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