JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Medicine

Polytetrafluorethylen (PTFE) som suturmateriale i 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 protokol illustrerer en metode til vurdering af de biofysiske egenskaber ved senereparationer ex vivo. Et polytetrafluorethylen (PTFE) suturmateriale blev evalueret ved denne metode og sammenlignet med andre materialer under forskellige betingelser.

Abstract

Med udviklingen af suturmaterialer har der været en ændring i paradigmer inden for primær og sekundær senereparation. Forbedrede mekaniske egenskaber muliggør mere aggressiv rehabilitering og tidligere genopretning. For at reparationen kan holde til højere mekaniske krav, skal mere avancerede suturerings- og knudeteknikker imidlertid vurderes i kombination med disse materialer. I denne protokol blev brugen af polytetrafluorethylen (PTFE) som suturmateriale i kombination med forskellige reparationsteknikker undersøgt. I den første del af protokollen blev både lineær spændingsstyrke og forlængelse af knyttet mod ikke-knyttede tråde af tre forskellige materialer, der anvendes til flexor senereparation, evalueret. De tre forskellige materialer er polypropylen (PPL), polyethylen med ultrahøj molekylvægt med en flettet kappe af polyester (UHMWPE) og polytetrafluorethylen (PTFE). I den næste del (ex vivo-eksperimenter med kadaveriske flexorsener) blev PTFE’s opførsel ved hjælp af forskellige suturteknikker vurderet og sammenlignet med PPL og UHMWPE.

Dette eksperiment består af fire trin: høst af flexorsener fra friske kadaveriske hænder, transsektion af senerne på en standardiseret måde, senereparation ved fire forskellige teknikker, montering og måling af senereparationer på et standard lineært dynamometer. UHMWPE og PTFE viste sammenlignelige mekaniske egenskaber og var signifikant bedre end PPL med hensyn til lineær trækkraftstyrke. Reparationer med fire- og seksstrengede teknikker viste sig stærkere end tostrengede teknikker. Håndtering og knude af PTFE er en udfordring på grund af meget lav overfladefriktion, men fastgørelse af fire- eller seksstrengsreparationen er forholdsvis let at opnå. Kirurger bruger rutinemæssigt PTFE suturmateriale i kardiovaskulær kirurgi og brystkirurgi. PTFE-strengene er velegnede til brug i senekirurgi, hvilket giver en robust senereparation, så tidlige aktive bevægelsesregimer til rehabilitering kan anvendes.

Introduction

Behandlingen af flexor seneskader i hånden har været et spørgsmål om kontrovers i over et halvt århundrede. Indtil 1960’erne blev det anatomiske område mellem den midterste falanx og den proksimale palme navngivet “ingenmandsland” for at udtrykke, at forsøg på primær senerekonstruktion i dette område var forgæves og gav meget dårlige resultater1. I 1960’erne blev spørgsmålet om primær senereparation imidlertid taget op igen ved at introducere nye koncepter til rehabilitering2. I 1970’erne, med fremskridt inden for neurovidenskab, kunne nye koncepter for tidlig rehabilitering udvikles, herunder dynamiske skinner3, men derefter kunne der kun opnås marginale forbedringer. For nylig blev nye materialer introduceret med signifikant forbedret integreret stabilitet4,5, så andre tekniske spørgsmål end svigt i suturmaterialerne kom i fokus, herunder osteledninger og udtræk6.

Indtil for nylig blev polypropylen (PPL) og polyester meget udbredt i flexor senereparationer. En 4-0 USP (United States Pharmacopeia) streng af polypropylen svarende til en diameter på 0,150-0,199 mm udviser en lineær trækstyrke på mindre end 20 Newton (N)6,7, mens flexorsener i hånden kan udvikle in vivo lineære kræfter på op til 75 N8. Efter traumer og kirurgi, på grund af ødem og adhæsioner, fremmer vævets modstand mere9. Klassiske teknikker til senereparation omfattede tostrengede konfigurationer, der skulle forstærkes med yderligere epitendinøse løbende suturer 3,10. Nyere polyblandingspolymermaterialer med væsentligt højere lineær styrke har medført teknisk udvikling4; en enkelt polyblandingsstreng med en kerne af langkædet polyethylen med ultrahøj molekylvægt (UHMWPE) i kombination med en flettet jakke af polyester i samme diameter som PPL kan modstå lineære kræfter på op til 60 N. Imidlertid kan ekstruderingsteknologier fremstille monofilamentøse polymerstrenge, der udviser sammenlignelige mekaniske egenskaber6.

Reparationsteknikker har også udviklet sig i det sidste årti. Tostrengede senereparationsteknikker har givet plads til mere detaljerede fire- eller seksstrengede konfigurationer11,12. Ved brug af en sløjfet sutur13 kan antallet af knuder mindskes. Ved at kombinere nyere materialer med nyere teknikker kan der opnås en indledende lineær styrke på over 100 N4.

Et individualiseret rehabiliteringsregime bør under alle omstændigheder anbefales under hensyntagen til særlige patientegenskaber og senereparationsteknikker. For eksempel bør børn og voksne, der ikke er i stand til at følge komplekse instruktioner i lang tid, udsættes for forsinket mobilisering. Mindre stærke reparationer bør mobiliseres ved passiv bevægelse alene14,15. Ellers bør tidlige aktive bevægelsesregimer være den gyldne standard.

Det overordnede mål med denne metode er at evaluere et nyt suturmateriale til reparation af bøjesene. For at rose protokollens begrundelse er denne teknik en udvikling af tidligere validerede protokoller, der findes i litteraturen 4,10,12,16 som et middel til vurdering af suturmaterialer under forhold, der ligner klinisk rutine. Ved hjælp af et moderne testsystem for servohydrauliske materialer kan en trækkrafthastighed på 300 mm / min indstilles til at ligne in vivo-spænding i modsætning til tidligere protokoller, der bruger 25-180 mm / min 4,10, hvilket tager højde for begrænsninger i software og måleudstyr. Denne metode er velegnet til ex vivo-undersøgelser af reparation af bøjesener og i bredere forstand til evaluering af anvendelsen af suturmaterialer. I materialevidenskab anvendes sådanne eksperimenter rutinemæssigt til at evaluere polymerer og andre klasser af materialer17.

Faser af undersøgelsen: Undersøgelserne blev udført i to faser; Hver blev opdelt i to eller tre efterfølgende trin. I den første fase blev en polypropylen (PPL) streng og en polytetrafluorethylen (PTFE) streng sammenlignet. Både 3-0 USP og 5-0 USP strenge blev brugt til at efterligne de virkelige kliniske tilstande. De mekaniske egenskaber af materialerne selv blev først undersøgt, selvom de er medicinsk udstyr, er disse materialer allerede blevet grundigt testet. Til disse målinger blev N = 20 tråde målt for lineær trækstyrke. Knyttede tråde blev også undersøgt, da knude ændrer lineær spændingsstyrke og producerer et potentielt brudpunkt. Hoveddelen af første fase handlede om at teste de to forskellige materialers ydeevne under kliniske forhold. Derudover blev 3-0 kernereparationer (tostrenget Kirchmayr-Kessler med modifikationerne af Zechner og Pennington) udført og testet for lineær styrke. For en yderligere fløj af undersøgelsen blev en epitendinøs 5-0 løbende sutur tilføjet til reparationen for yderligere styrke18,19.

I en efterfølgende fase blev der udført en sammenligning mellem tre sutureringsmaterialer, herunder PPL, UHMWPE og PTFE. Til alle sammenligninger blev der anvendt en USP 4-0 streng, svarende til en diameter på 0,18 mm. For en komplet liste over de anvendte materialer henvises til materialetabellen. Til det sidste trin blev der udført en Adelaide20 eller en M-Tang21 kernereparation som beskrevet tidligere.

Protocol

Denne artikel indeholder ingen undersøgelser med menneskelige deltagere eller dyr udført af nogen af forfatterne. Brugen af det menneskelige materiale var i fuld overensstemmelse med universitetets politik for brug af kadavere og genkendelige kropsdele, Institut for Anatomi, University of Erlangen. 1. Høst flexorsenerne Høstning af flexor digitorum profundusPlacer en frisk cadaveric øvre lem på dissekeringsbordet med den ventral-palmar side mod kirurgen…

Representative Results

Senreparationer: Når en tostrenget Kirchmayr-Kessler-teknik blev brugt alene, var der en høj glidningshastighed med reparationer, der nåede en lineær styrke på ca. 30 N (figur 2 og figur 5A)5. In vivo kan senen i flexor digitorum profundus udvikle lineær trækkraft på op til 75 N8. Under posttraumatiske forhold kan denne værdi være endnu højere på grund af friktion, hævelse og …

Discussion

I denne serie af eksperimenter blev en PTFE-streng evalueret som sutureringsmateriale til reparation af bøjesene. Protokollen gengiver forhold, der ligner in vivo-situationen i alle aspekter undtagen to. For det første er de belastninger, der påføres in vivo , gentagne, så en cyklisk gentagen type belastning kan være bedre egnet. For det andet, i løbet af de første 6 uger postoperativt, det betydelige skift fra biomekanik til biologi, efterhånden som senheling skrider frem, hvilket er en proces…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Undersøgelsen blev udført med midler fra Sana Hospital Hof. Desuden ønsker forfatterne at takke fru Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) for hendes utrættelige hjælp med eksperimenterne.

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