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 teknikk med vev konstruert kollagen graft å reparere store sene 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 dette papiret presenterer vi en in vitro- og in situ-protokoll for å reparere et senegap på opptil 1,5 cm ved å fylle den med konstruert kollagentransplantasjon. Dette ble utført ved å utvikle en modifisert suturteknikk for å ta den mekaniske belastningen til transplantatet modnes inn i vertsvevet.

Abstract

Kirurgisk styring av store senefeil med senetransplantasjoner er utfordrende, da det er et begrenset antall steder hvor donorer lett kan identifiseres og brukes. For tiden er dette gapet fylt med sene auto-, allo-, xeno- eller kunstige grafts, men kliniske metoder for å sikre dem er ikke nødvendigvis oversettbare til dyr på grunn av skalaen. For å evaluere nye biomaterialer eller studere en senetransplantasjon som består av kollagen type 1, har vi utviklet en modifisert suturteknikk for å opprettholde den konstruerte senen i tråd med senenden. Mekaniske egenskaper til disse transplantatene er dårligere enn den innfødte senen. For å innlemme konstruert sene i klinisk relevante modeller for lastet reparasjon, ble det vedtatt en strategi for å avlaste vevskonstruert senetransplantasjon og tillate modning og integrasjon av den konstruerte senen in vivo til en mekanisk forsvarlig neo-sen ble dannet. Vi beskriver denne teknikken ved hjelp av inkorporering av kollagen type 1 vev konstruert sene konstruksjon.

Introduction

Senebrudd kan oppstå på grunn av ekstrinsiske faktorer som traumatiske kutt eller overdreven lasting av senen. På grunn av de ytre strekkkreftene plassert på en senereparasjon, dannes et gap uunngåelig med de fleste senereparasjonsteknikker. For tiden er senefeil / hull fylt med auto-, allo-, xeno- eller kunstige grafts, men deres tilgjengelighet er begrenset, og donorstedet er en kilde til sykelighet.

Den vevskonstruerte tilnærmingen til å fremstille senetransplantasjon fra en naturlig polymer som kollagen har den særegne fordelen av å være biokompatibel og kan gi vitale ekstracellulære matrisekomponenter (ECM) som letter celleintegrasjon. På grunn av mangel på fibrillarjustering er imidlertid de mekaniske egenskapene til den konstruerte senen (ET) dårligere enn den innfødte senen. For å øke mekaniske egenskaper til det svakere kollagenet, har mange metoder blitt brukt, for eksempel fysisk krysskobling under vakuum, UV-stråling og dehydrotermiske behandlinger1. Også gjennom kjemisk krysskobling med riboflavin økte enzymatiske og ikke-enzymatiske metoder kollagentetthet og Youngs modulus av kollagen in vitro2,3. Ved å legge til krysskoblingsmidler blir imidlertid biokompatibiliteten til kollagenet kompromittert, da studier har vist en 33% endring i mekaniske egenskaper og 40% tap av celle levedyktighet3,4,5. Gradvis opptjening av justering og mekanisk styrke kan oppnås gjennom syklisk lasting6; Dette kan imidlertid effektivt anskaffes in vivo7.

For at ET skal integrere in vivo og skaffe styrke uten behov for kjemisk endring, ville en tilnærming være å bruke en stabiliserende suturteknikk for å holde den svakere konstruksjonen på plass. De fleste senereparasjoner er avhengige av suturdesignet for å holde seneendene sammen; Derfor kan endring av disse eksisterende teknikkene gi en logisk løsning8,9.

Frem til 1980-tallet ble 2-tråds reparasjoner mye brukt, men nyere kirurgisk litteratur beskriver bruken av 4 tråder, 6 tråder eller til og med 8 tråder i reparasjon10,11. I 1985 beskrev Savage 6-tråds suturteknikker med 6 ankerpunkter, og den var betydelig sterkere enn Bunnell suturteknikken som bruker 4 tråder 12. 8-tråds reparasjoner er også 43% sterkere enn andre tråder i kadaver- og in situ-modeller, men disse reparasjonene praktiseres ikke mye, da det blir teknisk vanskelig å reprodusere reparasjonene nøyaktig13,14,15,16. Derfor er et større antall kjerne suturstrenger relatert til en proporsjonal økning i biomekaniske egenskaper til den reparerte senen. Det er imidlertid tap av celle levedyktighet rundt suturpunktene, og traumer fra overdreven suturing kan være til skade for senen, noe som kan kompromittere seneheling17. Suturteknikker bør gi en sterk geometrisk reparasjon som er balansert og relativt uelastisk for å minimere senegapping etter reparasjon. I tillegg må plasseringen av suturen og knutene plasseres strategisk for at de ikke skal forstyrre glidning, blodtilførsel og helbredelse til påløp av tilstrekkelig styrke er oppnådd10,18.

For å etablere gjennomførbarhet for å sikre svakere ET-graft eller annet graftmateriale mellom ruptured sene, har vi utviklet en ny suturteknikk som kan avlaste transplantatet slik at det kan modnes og gradvis integreres i vertsvevet in vivo.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

MERK: Eksperimentdesign og etisk godkjenning ble innhentet fra UCL Institutional Review Board (IRB). Alle eksperimenter ble utført i henhold til regulering av Hjemmekontor og retningslinjer for dyr (vitenskapelig prosedyre) Act 1986 med revidert lovgivning i europeisk direktiv 2010/63/EU (2013). Kaniner ble inspisert av en navngitt veterinær kirurg (NVS) periodisk og to ganger om dagen av en navngitt dyrepleie- og velferdsoffiser (NACWO) (i henhold til retningslinjer og forskrifter for hjemmekontor). De viste ingen tegn til smerte før de ble euthanized.

1. Fremstilling av vevskonstruert sene (ET) graft

  1. For å fremstille kollagenhydrgelen, tilsett 4 ml rottehale kollagen type 1 monomerisk kollagenoppløsning (2,15 mg/ml i 0,6 % eddiksyre med 0,2 % m/v totalt protein) og 500 μL 10x Minimal Essential Medium. Nøytraliser dette ved å titrere mot 5 M og 1 M natriumhydroksid og tilsett 500 μL dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM).
  2. Hell 5 ml av denne løsningen i en spesialbygd rektangulær metallform (33 mm × 22 mm × 10 mm, 120 g vekt) (Figur 1). Oppbevar formen i en CO2-inkubator ved 37 °C og 5 % CO2 i 15 minutter for å tillate matrisemontering19.

2. Fabrikasjon av graftet

  1. Etter polymerisering fjerner du kollagenhydrgelen fra formen og plasserer den i en standard plastkompresjonsenhet (figur 2A)19.
  2. Plasser kollagenhydrgelen mellom to 50 μm nylonnettplater og påfør en statisk belastning på 120 g (totalt overflateareal 7,4 cm2, som er et trykk tilsvarende 1,6 kPa) i 5 minutter for å fjerne interstitiell væske fra hydrogelen (figur 2A). Bruk fire lag med filterpapir for å absorbere utladet væske fra hydrogeler.
  3. Bruk fire lag med komprimerte geler rullet oppå hverandre (figur 2B) og skjær i 15 mm segmenter (figur 2C) for å fremstille ET.
    MERK: Nye Zeland hvite mannlige kaniner i alderen 16 - 25 uker ble brukt i forsøkene.
  4. Sedate dyr med en intramuskulær (i.m.) dose Hypnorm (0,3 mg/ml) og euthanize ved å administrere en overdose pentobarbitone.
  5. Umiddelbart etter eutanasi, trim håret på begge bakbenene. Deretter med et størrelse 20 kirurgisk blad, gjør et 9 cm snitt rundt det dårligere tibiofibulære området for å eksponere tibialis posterior (TP) senen.
  6. Med samme størrelse kirurgisk blad, sluke lapine TP sener med en gjennomsnittlig lengde på 70 mm og holde fuktig i PBS under eksperimentell prosess for å unngå tørking.

3. Utviklet roman tenorrhaphy teknikk

MERK: Suturene (se Materialfortegnelse) er ikke absorberbare og laget av en isotactisk krystallinsk stereoisomer av polypropylen, som er en syntetisk lineær polyolefin. Kjernelås suturene besto hovedsakelig av 3-0 og de perifere suturene var 6-0. Dette var de to viktigste suturene som ble brukt i alle eksperimenter.

  1. Med et kirurgisk blad, kutt TP-senen på midtpunktet. Sluk et 15 mm segment av senen fra midten av senen og erstatt den med ET kollagengraft (Figur 2D). Lås 3-0-suturen proksimalt bort fra innfødte seneender (Figur 3A).
  2. Før 3-0 kjerne suturer over hele lengden av graftet og lås distalt bort fra kuttenden.
  3. Fest begge endene av ET til den opprinnelige senen med 6-0 og kontinuerlige løpe suturer rundt periferien ved å koble to seneender (Figur 3B). Dette gjøres slik at transplantatet lett kan flyttes på suturen ved å plassere spenning på den innfødte senen20.
  4. Etter å ha sikret suturen som beskrevet ovenfor, må du manuelt sørge for at spenningen på suturene er passende, og at det ikke er slapphet i hele suturen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi har brukt kollagentransplantasjoner fremstilt av type I kollagen, da dette er det dominerende proteinet som finnes i senen. Det utgjør nesten 95% av totalt kollagen i senen; Derfor har kollagen utstilt alle ideelle egenskaper for å etterligne sene in vivo21,22.

I denne studien ble typen I kollagen brukt ekstrahert fra rottehale senen og oppløst i eddiksyren (2,15 mg / ml). For å polymerisere dette kollagenet ble det nøytralisert med natriumhydroksid in vitro, som dannet ikke-krysskoblede anisotrope kollagenfibriler. Denne hydrogelen inneholder 98% væske og kan etterligne levende vev in vivo innen 20 minutter under fabrikasjon23. Denne hydrogelen er imidlertid mekanisk svak; Derfor, for å øke mekaniske egenskaper, har vi utviklet en metode for rask kompresjon av kollagenhydrgel ved hjelp av en teknikk kjent som "plastkompresjon", hvor graden av kompresjon er direkte proporsjonal med den påførte vekten på toppen og frigjort væske fra væsken som forlater overflaten (FLS)19.

Spiralrulling av denne graft øker sine mekaniske egenskaper19, men graftet forblir betydelig svakere enn den innfødte senen. For å løse dette problemet har vi utviklet en ny modifisert suturteknikk ved å plassere suturpunkter, ikke på kanten av ruptured sener, men proksimalt og distalt unna. Dermed er styrken av reparasjonen på suturer og suturpunkter og ikke på den mekanisk svakere senetransplantasjonen.

For å demonstrere funksjonaliteten til den utviklede nye suturteknikken ble en lapine TP-sene utskilt. Gapet var fylt med en 15 mm lang senetransplantasjon sikret med 6-0 suturer, og 3-0 sammenlåste suturer ble plassert ved 70 mm for å fungere som belastningsbarrierer (Figur 3A). Gjennomsnittlig bruddstyrke for reparasjon var 50,62 ± 8,17 N, som var betydelig høyere (p < 0,05) enn kontrollen Kessler reparasjon av 12,49 ± 1,62 N (Figur 4A). Derfor påvirker kjerne suturlengden og deres sammenlåsing bort fra senenen betydelig motstand av senen og reparasjonene fra å mislykkes ved høyere størrelseskrefter24,25.

Denne motstanden var utilstrekkelig i kontrollreparasjonene som forårsaket tidlig reparasjonsfeil og belastningssvikt på mer enn 20% på senen. Dette er imidlertid en fysiologisk anomali, da sener in vivo aldri er utsatt for 20% belastning på at det ikke er nok plass til at en sene kan strekke seg så mye; Derfor, for å teste gjennomførbarheten av suturteknikken i vivo-modeller, har vi utført reparasjon in situ og beregnet en gjennomsnittlig bruddstyrke på 24,60 ± 3,92 N, som er betydelig høyere enn kontrollgjennomsnittet bruddstyrke på 13,98 ± 2,26 N (figur 4B).

Figure 1
Figur 1: Nøytralisert kollagenhydrgel (pH 7.4) (rosa farge) støpt i rustfritt stål. Gel fikk lov til å forbli i en CO2 inkubator ved 37 °C i 20 minutter før fibrillogenese skulle forekomme. Skalalinjen vises nederst. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Plastkompresjonsprosess. (A) Kollagenhydrgelen plassert mellom nylonnett med en konstant statisk belastning på 120 gram påført. Drenert væske ble absorbert av fire lag med filterpapir. Pilen viser væsken som forlater overflaten (FLS) for gelen. (B) Fire lag med komprimerte kollagenplater ble rullet langs aksen for å danne 'konstruert sene' (ET). (C) Delen av ET ble kuttet i 15 mm segmenter for å etterligne sener. (D) Senefeilen ble opprettet i den innfødte senen (NT) ved å utskille et 15 mm segment av den bakre tibial senen, og feilen ble fylt med ET. Dette panelet ble endret fra tidligere arbeid26. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: (A) Senefeil ble fylt med ET og sikret med 6-0 suturer, og 3-0 sammenlåsende fire tråd suturteknikk ble utført som passerte over graft i 30 mm-regionen. Blokkpil viser startpunktet for suturen, og den tomme pilen viser sluttpunktet for suturen. Dette panelet ble endret fra tidligere arbeid26. (B) Gjennomførbarhet av å utføre utviklet suturteknikk i et rom inne i lapine modell (in situ). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Mekanisk styrke. (A) En mekanisk testutgang av reparasjonen og (B) in situ mekanisk testutgang (Feilstenger = SD; *p < 0,05, enveis ANOVA med Bonferroni-korreksjon). Dette panelet ble endret fra tidligere arbeid26. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne studien ble vev konstruert type I kollagentransplantasjoner valgt som en senetransplantasjon fordi kollagen er en naturlig polymer og brukes som biomateriale for ulike vevstekniske applikasjoner27,28. Kollagen utgjør også 60% av den tørre massen av sener, hvorav 95% er type 1 kollagen 21,29,30,31,32. For at vellykket engraftment skal oppstå, bør transplantatets mekaniske egenskaper ideelt matche den innfødte senen33; Men med dagens ingeniørteknikker er de mekaniske egenskapene til ET (4,41 N) betydelig dårligere enn den opprinnelige senen (NT) (261,08 N)33. Det foreslås at dette skyldes det svært organiserte hierarkiske arrangementet av kollagenfibril i den innfødte senen, som fortsatt er en utfordring å konstruere og matche sine mekaniske egenskaper34. Vi har forsøkt å øke tettheten av ET-matrisen ved å bruke en statisk kompresjonsvekt på kollagenhydrgelen33; Den arkitektoniske kompleksiteten som senen får sin styrke fra, er imidlertid mer intrikat. Metoder for å påløpe mekanisk styrke oppnås uten tvil best in vivo, hvor vertsbiologiske prosesser kan handle på ombygging av den ekstracellulære matrisen. Derfor ble det i denne studien vedtatt en annen strategi for å endre den nåværende suturteknikken som reparasjon etter sener; Den mekaniske styrken til den reparerte senetransplantasjonen er helt avhengig av suturteknikken8,9. Derfor, ved å endre eksisterende suturteknikker, kan vi avlaste den konstruerte senetransplantasjonen til celle- og ECM-indusert ombygging skjer som en ny tilnærming.

Til dags dato er det forskjellige suturteknikker tilgjengelig for å reparere senen, hvorav ingen er en gullstandard; Imidlertid er den modifiserte Kessler suturteknikken mye brukt til å reparere sener fordi den er mindre obstruktiv og skadelig for sener35,36. Flexor digitorum profundus muskel sene av lam, når suturert med 6-tråds Savage teknikken, ble rapportert å ha en bruddstyrke på 51.3 N, men når en modifisert Kessler sutur teknikk ble brukt, bruddstyrken var 69.0 N7. Men i denne studien, da senegapet på 15 mm ble fylt med ET og reparert med Modifisert Kessler suturteknikk, mislyktes reparasjonen på et tidlig stadium med en bruddstyrke på 12,49 N (figur 4). Denne lave verdien gjør teknikken klinisk irrelevant. Lignende funn har blitt rapportert av De Wit et al. i en porcin flexor reparasjon sene modell, noe som tyder på at Kessler reparasjon mislyktes ved sutur brudd ved å redusere gapping med 15% sammenlignet med cruciate reparasjon, hvor gapping er redusert med 87% og reparasjon mislyktes ved sutur pull-out38. Dermed er det behov for en annen sterk suturteknikk, som kan holde mekanisk svakere ET på plass.

En ny modifisert suturteknikk ble utviklet ved å bruke fire kjerne suturer over hele lengden av ET og over motsatt sene. Disse suturene ble låst fast på selve suturmaterialet i noen avstand fra hver seneende. Dette skyldes hovedsakelig at det har blitt rapportert at å sette suturknuter på lik avstand og lik belastningsdelingsspenning på alle suturstrenger øker deres mekaniske egenskaper39. En balansert reparasjon kan også oppnås ved å holde en kontinuerlig sutur, og svimlende reparasjonen for å tillate kompresjon på reparasjonsstedet40.

I denne studien ble 3-0 suturer brukt til ytre sammenlåste suturer med tanke på at kanin TP-senen har en lengde, bredde og tykkelse på henholdsvis 62,4 mm, 5 mm og 1,5 mm. 6-0 suturer ble brukt til å holde ET på plass. Selv om vi har prøvd andre absorberbare suturmaterialer, ville det ikke være hensiktsmessig da de blir svakere over en periode in vivo41. En hovedårsak til at polypropylen suturer ble valgt er fordi de er en monofilament så vel som ikke-absorberbar, og de forårsaker ikke strukturelle eller spenningsmessige modifikasjoner under belastning42. Vi testet alle suturer fra 2-0 til 7-0, men 3-0 og 6-0 ble funnet å være ideelle kandidater for våre eksperimenter 26.

Hovedårsaken til å bruke 4 tråd reparasjon var å unngå overdreven skade på ruptured sene ender med et større antall sutur tråder som det har blitt rapportert at en normal kirurgisk sutur i en sene resulterer i dannelsen av en acellulær region43. Det har blitt hypoteset at dette skyldes at cellene migrerer ut fra den kompressive belastningen som legges på senen, og normalt er disse cellene utsatt for strekkbelastning17. Denne overføringen av celler vekk fra suturen kan da føre til svekkelse av matrisen, da det er en paucity av celler for å opprettholde og omsetning matrisen, noe som kan føre til tidlig senesvikt17. Vi kan bruke flere suturer som er biomekanisk dobbelt så sterke (ex vivo) enn 4-tråd suturer11,12,44,45; Disse reparasjonene praktiseres imidlertid ikke mye, og deres kliniske begrensninger evalueres for øyeblikket13,14,15,16.

Plasseringen av suturknuten er viktig, men det er argumenter for og mot eksternisering av suturen. Å ha suturen på den ytre overflaten kan potensielt snag mot strukturer som seneskiver og redusere glide. I en studie illustrerte områdene der suturknutene er plassert inne, en reduksjon i glidemotstand sammenlignet med Kessler-reparasjonen, som har suturknuter utenfor46. Studier utført i hundemodellen konkluderte med at i en høyere størrelse av kraften hadde færre suturknuter som ligger utenfor reparasjonen og vekk fra seneendene overlevd sammenlignet med de som ligger inne i reparasjonen47,48. Internalisering av knuten reduserer imidlertid kontaktflaten til den helbredende senen. Det er også hensynet til at vevsskade oppstår fra suturnålen som piercing senen og jo større antall passeringer er relatert til det økte senetraumet49.

For å sikre ET mellom senegapet ble det utført en standard for å kjøre suturer50 langs kanten av senen og ET. Dette ble gjort fordi det var behov for perifere suturer som er sterke nok til å holde ET på plass i den første fasen av helbredelse til celle- og ECM-indusert ombygging kan forekomme50. Det største problemet var variasjonen i de mekaniske egenskapene til NT og ET, noe som kunne føre til tidlig gapdannelse selv om ET var stressskjermet. På den annen side, påføring av en sikrere teknikk som horisontal intrafiber suturer51, Halsted kontinuerlig horisontal suturer52,53, cross stitch epitendinous reparasjon teknikker54,55,56,57 eller kjører lås suturer58,59 ville ha sprukket ET som det er skjøre. Dermed valgte vi å kjøre suturer som en perifer suturteknikk som er enkel og holder ET intakt i alle retninger.

Fra et vevsteknisk perspektiv må vi studere om denne metoden kan brukes til å fylle et senegap større enn 1,5 cm. For å bruke denne graft i menneskelige kliniske studier, må vi videre undersøke den immunologiske responsen på den xenogene kilden til kollagen, selv om dette kan oppnås ved å utvikle klinisk grad kollagen. Protokollen som er beskrevet her, etablerer muligheten for den utviklede suturteknikken innen tilgjengelige anatomiske rom i en pinjepin lapine modell. Denne utviklede suturteknikken har suturpunkter proksimalt og distally equidistance vekk fra ruptured sene ender slik at konstruert sene graft kan være av lastet. Derfor kan det modne og integrere in vivo.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer at de ikke har noen interessekonflikter.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å anerkjenne UCL for finansiering av dette prosjektet.

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 Utgave 178 Senereparasjon vevsteknikk kollagen senetransplantasjon suturteknikk sene
En ny Tenorrhaphy sutur teknikk med vev konstruert kollagen graft å reparere store sene 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