Summary
Il presente protocollo illustra un metodo per valutare ex vivo le proprietà biofisiche delle riparazioni tendinee. Un materiale di sutura in politetrafluoroetilene (PTFE) è stato valutato con questo metodo e confrontato con altri materiali in condizioni diverse.
Abstract
Con l'evoluzione dei materiali di sutura, c'è stato un cambiamento nei paradigmi nella riparazione dei tendini primari e secondari. Le proprietà meccaniche migliorate consentono una riabilitazione più aggressiva e un recupero precoce. Tuttavia, affinché la riparazione resista a richieste meccaniche più elevate, è necessario valutare tecniche di sutura e annodatura più avanzate in combinazione con tali materiali. In questo protocollo, è stato studiato l'uso del politetrafluoroetilene (PTFE) come materiale di sutura in combinazione con diverse tecniche di riparazione. Nella prima parte del protocollo, sono stati valutati sia la resistenza alla tensione lineare che l'allungamento dei filamenti annodati contro fili non annodati di tre diversi materiali utilizzati nella riparazione del tendine flessore. I tre diversi materiali sono polipropilene (PPL), polietilene ad altissimo peso molecolare con una camicia intrecciata di poliestere (UHMWPE) e politetrafluoroetilene (PTFE). Nella parte successiva (esperimenti ex vivo con tendini flessori cadaverici), il comportamento del PTFE utilizzando diverse tecniche di sutura è stato valutato e confrontato con PPL e UHMWPE.
Questo esperimento comprende quattro fasi: raccolta dei tendini flessori da mani cadaveriche fresche, transezione dei tendini in modo standardizzato, riparazione dei tendini con quattro diverse tecniche, montaggio e misurazione delle riparazioni dei tendini su un dinamometro lineare standard. L'UHMWPE e il PTFE hanno mostrato proprietà meccaniche comparabili ed erano significativamente superiori al PPL in termini di resistenza alla trazione lineare. Le riparazioni con tecniche a quattro e sei fili si sono dimostrate più forti delle tecniche a due fili. La manipolazione e l'annodatura del PTFE sono una sfida a causa dell'attrito superficiale molto basso, ma il fissaggio della riparazione a quattro o sei fili è relativamente facile da ottenere. I chirurghi utilizzano abitualmente materiale di sutura PTFE in chirurgia cardiovascolare e chirurgia del seno. I filamenti di PTFE sono adatti per l'uso nella chirurgia dei tendini, fornendo una robusta riparazione del tendine in modo che possano essere applicati regimi di movimento attivo precoce per la riabilitazione.
Introduction
Il trattamento delle lesioni del tendine flessore della mano è stato oggetto di controversie per oltre mezzo secolo. Fino al 1960, l'area anatomica tra la falange media e la palma prossimale era chiamata "terra di nessuno", per esprimere che i tentativi di ricostruzione del tendine primario in quest'area erano inutili, producendo risultati molto scarsi1. Tuttavia, nel 1960, la questione della riparazione del tendine primario è stata rivisitata introducendo nuovi concetti per la riabilitazione2. Nel 1970, con i progressi delle neuroscienze, potrebbero essere sviluppati nuovi concetti di riabilitazione precoce, comprese le stecche dinamiche3, ma in seguito si potrebbero ottenere solo miglioramenti marginali. Recentemente, sono stati introdotti nuovi materiali con stabilità integrale significativamente migliorata4,5 in modo che siano stati messi a fuoco problemi tecnici diversi dal guasto dei materiali di sutura, tra cui il cablaggio del formaggio e l'estrazione6.
Fino a poco tempo fa, il polipropilene (PPL) e il poliestere erano ampiamente utilizzati nelle riparazioni dei tendini flessori. Un filamento 4-0 USP (United States Pharmacopeia) di polipropilene corrispondente ad un diametro di 0,150-0,199 mm presenta una resistenza alla trazione lineare inferiore a 20 Newton (N)6,7, mentre i tendini flessori della mano possono sviluppare in vivo forze lineari fino a 75 N8. Dopo traumi e interventi chirurgici, a causa di edema e aderenze, la resistenza del tessuto avanza di più9. Le tecniche classiche di riparazione dei tendini includevano configurazioni a due fili che dovevano essere rinforzate con ulteriori suture epitendinee 3,10. I nuovi materiali polimerici polimiscelati con resistenza lineare sostanzialmente più elevata hanno portato a sviluppi tecnici4; un singolo filo di poliblend con un'anima di polietilene a catena lunga ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) in combinazione con una camicia intrecciata di poliestere dello stesso diametro del PPL può sopportare forze lineari fino a 60 N. Tuttavia, le tecnologie di estrusione possono produrre filamenti polimerici monofilamentosi che presentano proprietà meccaniche comparabili6.
Anche le tecniche di riparazione si sono evolute nell'ultimo decennio. Le tecniche di riparazione dei tendini a due filamenti hanno lasciato il posto a configurazioni più elaborate a quattro o sei fili11,12. Con l'uso di una sutura ad anello13, il numero di nodi può essere diminuito. Combinando materiali più recenti con tecniche più recenti, è possibile ottenere una resistenza lineare iniziale di oltre 100 N4.
Un regime di riabilitazione individualizzato dovrebbe essere sostenuto in ogni caso, tenendo conto degli attributi speciali del paziente e delle tecniche di riparazione dei tendini. Ad esempio, i bambini e gli adulti che non sono in grado di seguire istruzioni complesse per lungo tempo dovrebbero essere sottoposti a mobilizzazione ritardata. Le riparazioni meno forti dovrebbero essere mobilitate dal solo movimento passivo14,15. Altrimenti, i primi regimi di movimento attivo dovrebbero essere lo standard d'oro.
L'obiettivo generale di questo metodo è valutare un nuovo materiale di sutura per la riparazione del tendine flessore. Per lodare il razionale del protocollo, questa tecnica è un'evoluzione di protocolli precedentemente convalidati trovati in letteratura 4,10,12,16 come mezzo di valutazione dei materiali di sutura in condizioni che assomigliano alla routine clinica. Utilizzando un moderno sistema di prova dei materiali servoidraulici, è possibile impostare una velocità di trazione di 300 mm/min simile alle sollecitazioni in vivo, a differenza dei protocolli precedenti che utilizzavano 25-180 mm/min 4,10, tenendo conto delle limitazioni nel software e nelle apparecchiature di misura. Questo metodo è adatto per studi ex vivo sulle riparazioni dei tendini flessori e, in senso più ampio, per la valutazione dell'applicazione di materiali di sutura. Nelle scienze dei materiali, tali esperimenti sono abitualmente utilizzati per valutare polimeri e altre classi di materiali17.
Fasi dello studio: Gli studi sono stati eseguiti in due fasi; Ognuno è stato diviso in due o tre fasi successive. Nella prima fase, sono stati confrontati un filamento di polipropilene (PPL) e un filamento di politetrafluoroetilene (PTFE). Entrambi i filamenti USP 3-0 e 5-0 USP sono stati utilizzati per imitare le reali condizioni cliniche. Le proprietà meccaniche dei materiali stessi sono state studiate per la prima volta, sebbene siano dispositivi medici, questi materiali sono già stati ampiamente testati. Per queste misurazioni, N = 20 fili sono stati misurati per la resistenza alla trazione lineare. Sono stati studiati anche i fili annodati poiché l'annodatura altera la resistenza alla tensione lineare e produce un potenziale punto di rottura. La parte principale della prima fase riguardava la verifica delle prestazioni dei due diversi materiali in condizioni cliniche. Inoltre, sono state eseguite e testate riparazioni del nucleo 3-0 (due fili Kirchmayr-Kessler con le modifiche di Zechner e Pennington) per la resistenza lineare. Per un'ulteriore ala dell'indagine, una sutura epitendinea 5-0 è stata aggiunta alla riparazione per ulteriore forza18,19.
In una fase successiva, è stato eseguito un confronto tra tre materiali di sutura, tra cui PPL, UHMWPE e PTFE. Per tutti i confronti, è stato utilizzato un filo USP 4-0, corrispondente a un diametro di 0,18 mm. Per un elenco completo dei materiali utilizzati, fare riferimento alla Tabella dei materiali. Per la fase finale, è stata eseguita una riparazione del nucleo Adelaide20 o M-Tang21 come descritto in precedenza.
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Protocol
Questo articolo non contiene studi con partecipanti umani o animali eseguiti da nessuno degli autori. L'uso del materiale umano era nel pieno rispetto della politica universitaria per l'uso di cadaveri e parti del corpo riconoscibili, Istituto di Anatomia, Università di Erlangen.
1. Raccogliere i tendini flessori
- Raccolta del flessore digitorum profundus
- Posizionare un arto superiore cadaverico fresco sul tavolo da dissezione con il lato ventrale-palmare rivolto verso il chirurgo. Utilizzare un dispositivo di fissaggio manuale standard per mantenere le falangi nell'estensione.
- Nota l'età e il sesso del defunto.
- Utilizzando un bisturi n. 15, posizionare un'incisione longitudinale mediana al dito indice sul lato palmare a partire dalla falange distale distalmente verso la puleggia A1 22 sopra l'articolazione metacarpo-falangea22.
- Recidere le pulegge A1 e A222 longitudinalmente senza ferire i tendini flessori. Recidere il flessore digitorum profundus22 a livello dell'articolazione interfalangea distale usando un bisturi.
- Utilizzare la fascia di una spugna chirurgica per fissare il tendine sotto trazione e recuperare il flessore digitorum profundus a livello della puleggia A1.
- Fai un'incisione trasversale di 6 cm sulla piega22 della rascetta usando un bisturi n. 15.
- Fai un'altra incisione trasversale di 10 cm prossimale alla rascetta.
- Ora fai un'incisione longitudinale sulla mediana del lato palmare dell'avambraccio, collegando le due incisioni trasversali di cui sopra.
- Sviluppare due lembi cutanei opposti a livello della fascia dell'avambraccio per esporre i tendini flessori. I tendini flessori sono facilmente identificabili sotto la pelle.
- Ancora una volta, utilizzare la fascia di una spugna chirurgica per posizionare il tendine del flessore digitorum sotto trazione e ritrarre il tendine prossimale al polso.
- Ora, recidere il tendine alla giunzione muscolotendinea per la massima lunghezza del tendine usando un bisturi n. 11.
- Posizionare il campione di tendine in 500 ml di soluzione salina allo 0,9%.
- Ripetere i passaggi da 1.1.1 a 1.1.12 per il terzo-quinto dito.
- Raccolta del flessore digitorum superficialis
- Recidere il tendine del flessore digitorum superficialis del dito indice prossimale al polso alla giunzione tendino-muscolare, dove il tendine biancastro si trasforma in tessuto muscolare brunastro.
- Ora usa la fascia di una spugna chirurgica per ritrarre il tendine nel sito della puleggia A1 del dito indice.
- Recidere le vincule22 dei tendini nel palmo.
- Ritrarre il flessore digitorum superficialis22 distalmente all'articolazione interfalangea prossimale.
- Utilizzare un bisturi n. 15 per recidere il flessore digitorum superficialis al chiasma, proprio all'articolazione interfalangea prossimale22.
- Posizionare il campione di tendine in 500 ml di soluzione salina allo 0,9%.
- Ripetere i passaggi da 1.2.1 a 1.2.6 per il terzo-quinto dito.
- Raccolta del flessore pollicis longus22
- Utilizzare un bisturi n. 15 per eseguire un'incisione mediana longitudinale di 9 cm sul lato palmare del pollice dalla falange distale fino alla puleggia A1.
- Incidere longitudinalmente le pulegge A1 e A2.
- Esporre il tendine flessore del pollice e, utilizzando un bisturi n. 15, recidere il tendine alla sua inserzione sulla base della falange distale.
- Utilizzando la fascia di una spugna chirurgica, ritrarre il tendine a livello della puleggia A1.
- Nel sito chirurgico prossimale al polso, trovare il tendine flessore pollicis longus nell'angolo più radiale del compartimento flessore e ritrarlo con una fascia di una spugna chirurgica.
- Recidere il tendine alla giunzione muscolotendinea.
- Posizionare il campione di tendine in 500 ml di soluzione salina allo 0,9%.
2. Trasezione del tendine (Figura 1)
- Fissare il campione di tendine su una piastra di polistirene espanso con perni o cannule da 18 G.
- Transetto il tendine nel mezzo usando un bisturi con una lama n. 11.
NOTA: Non transettare il tendine due volte o la lunghezza non sarà sufficiente per un montaggio stabile sulla macchina di misura servoidraulica.
3. Riparazione del tendine
- Riparazione del nucleo a due fili di Kirchmayr-Kessler con le modifiche di Zechner e Pennington18,19 (Figura 2)
- Utilizzare una lama n. 11 e fare un'incisione di 5 mm nella linea mediana della parte destrorsa del tendine, a circa 1,5 cm dal moncone (cioè il sito del tendine reciso).
- Attraverso questa incisione inserire l'ago rotondo affilato della sutura e uscire sul lato del tendine sullo stesso livello verso il chirurgo. Questo passaggio dell'ago deve essere sul piano superficiale.
- Ora inserisci l'ago sulla superficie del tendine circa 3 mm più a destra e immergiti nel piano profondo.
- Esci dal moncone e inserisci l'ago sul lato opposto esatto nella parte sinistra del tendine.
- Emerge sulla superficie del tendine, sul lato più vicino al chirurgo, a circa 1,8 cm dal moncone.
- Ora entra nel lato del tendine di 3 mm verso il moncone e segui un percorso trasversalmente al tendine. Esci dal lato opposto al chirurgo.
- Entrare nella superficie del tendine 3 mm più lontano dal moncone e seguire un piano profondo che esce dal moncone sinistro.
- Entrare nel moncone destro e seguire un piano profondo longitudinale fino ad uscire sulla superficie del tendine a circa 1,8 cm dal moncone.
- Inserire l'ago sul lato opposto del tendine, a livello dell'incisione iniziale della pugnalata. Emerge dall'incisione della pugnalata.
- Legare un nodo chirurgico con otto tiri, alternando manualmente la direzione23.
- Adelaide cross-lock four-strand core repair11,19 (Figura 2)
- Inserire l'ago nel moncone sinistro del tendine transetto. Seguire il percorso del tendine sul lato del chirurgo per 1,5 cm e uscire sulla superficie del tendine. Inserire l'ago 3 mm a sinistra e prendere un morso di 3 mm, uscendo verso il chirurgo.
- Inserire l'ago 3 mm a destra, vicino al punto di uscita del primo percorso e seguire il tendine di lato fino al moncone sinistro. Inserire l'ago nel moncone destro in un percorso nella parte esterna del tendine. Uscire a circa 1,5 cm a destra del moncone.
- Ora inserisci di nuovo l'ago a 3 mm a destra e prendi una presa, uscendo dal lato del tendine.
- Inserire l'ago verso il moncone destro, entrando circa 3 mm a sinistra. Uscire dal moncone destro ed entrare di nuovo nel moncone sinistro per 1,5 cm. Afferrare una porzione del tendine di 3 mm con la sutura e uscire vicino alla linea mediana.
- Reinserire l'ago 3 mm più vicino al moncone e seguire la direzione del tendine verso destra, assicurandosi di uscire dal moncone.
- Inserire l'ago nel moncone destro e seguire le fibre tendinee a circa 1,5 cm a destra. Uscire in superficie.
- Rientrare nel tendine più a destra (3 mm) e afferrare, mirando al lato opposto. Inserire l'ago 3 mm a sinistra e seguire il tendine che esce dal moncone. Ora lega un nodo chirurgico con otto lanci, alternando manualmente la direzione.
- Riparazione del nucleo a sei fili M-Tang11 (Figura 2)
- Inserire l'ago dell'ansa a circa 1,5 cm dal moncone destro del tendine e afferrare una porzione del tendine di circa 3 mm di dimensione.
- Passare l'ago attraverso il cappio e inserire l'ago nella superficie del tendine.
- Seguire il percorso del tendine e uscire tra i monconi.
- Reinserire l'ago nel moncone opposto e seguire il tendine nel piano profondo per 1,8 cm. Esci sulla superficie del tendine.
- Ora inserisci 3 mm vicino al moncone e segui un percorso trasversale verso il lato opposto del tendine e esci lì.
- Inserire l'ago recante l'anello 3 mm a sinistra, più lontano dai monconi. Seguire il percorso del tendine e uscire tra i monconi. Rientrare sul moncone opposto ed uscire 1,5 cm a destra sulla superficie del tendine.
- Tagliare uno dei due fili che armano l'ago con le forbici.
- Inserire l'ago e afferrare una porzione di 3 mm del tendine.
- Ora legare manualmente un nodo chirurgico con otto lanci, alternando la direzione23.
- Prendi un'altra sutura ad anello ed esegui una sutura Tsuge24 afferrando una porzione del tendine di circa 3 mm a 1,5 cm a destra.
- Reinserire l'ago e seguire il percorso del tendine verso sinistra. Uscita tra i ceppi.
- Rientrare nel moncone sinistro e seguire il percorso del tendine per 1,5 cm. Esci sulla superficie del tendine.
- Qui, taglia uno dei due fili che armano l'ago con un paio di forbici.
- Reinserire l'ago, afferrando 3 mm del tendine.
- Ora lega manualmente un nodo chirurgico con otto lanci, alternando la direzione.
4. Prova di trazione uniassiale
- Impostare la macchina di prova di trazione
- Montare la cella di carico sulla traversa superiore del sistema di prova di trazione standard utilizzando il sistema di connessione e i rispettivi bulloni.
- Montare le impugnature del provino sulla parte inferiore, spostando la traversa e la cella di carico utilizzando il sistema di connessione e i rispettivi bulloni.
- Accendere il computer di controllo e aprire il software di test. Attendere l'inizializzazione della macchina di prova di trazione. Fare clic su File > Apri e quindi scegliere il programma di test Zwick Simple Tensile Test per la determinazione Fmax. Quindi fare clic su OK.
- Impostare la distanza di presa del campione corrente facendo clic su Machine > Setup. Misurare la distanza dell'impugnatura del campione utilizzando un calibro e scrivere il valore in Separazione utensile corrente/Presa corrente per la separazione dell'impugnatura e fare clic su OK.
- Impostare la sequenza di misurazione facendo clic su Procedura guidata. Vai a Pre-test e imposta la presa per la separazione dell'impugnatura nella posizione iniziale a 20 cm. Quindi, selezionare Pre-load e impostare il pre-carico su 0.50 N. Andare su Parametri di prova e impostare la velocità di prova su 300 mm/min. Fare clic su Layout serie per completare il processo di configurazione.
- Fare clic su Posizione iniziale per impostare la separazione dell'impugnatura sulla posizione iniziale.
- Montaggio e collaudo del tendine riparato
- Fare clic su Force 0 nel software di test direttamente prima del montaggio del campione.
- Trasferire il tendine riparato immediatamente dopo la riparazione alla macchina di prova di trazione (Figura 3 e Figura 4) usando una pinza.
- Inserire carta grossolana tra le impugnature del campione e il tendine per aumentare l'attrito durante il test del campione. Chiudere le impugnature del campione a mano e senza stress.
- Fare clic su Avvia per avviare la sequenza di misurazione. La forza di trazione lineare è documentata dal software di prova dedicato. Documentare la forza massima prima del guasto.
- Ispeziona visivamente il costrutto e documenta il campione fotograficamente con qualsiasi fotocamera commerciale. Definire la modalità di errore in base alle classificazioni successive:
- Slittamento: gli anelli del materiale di sutura scivolano attraverso il tendine e la sutura si estrae.
- Rottura del nodo: il nodo fallisce e si scioglie.
- Rottura: Rottura della sutura.
NOTA: Scattare una foto del campione guasto è solo per scopi qualitativi, non per una misurazione, e quindi non deve essere in modo standardizzato. Ad esempio, nessuna luce o distanza standard.
- Esportare i dati grezzi (force-displacement-data) sotto forma di file Table (.xls) per la rappresentazione grafica. Riassumere i risultati in una tabella di valori espressi in Newton (N).
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Representative Results
Riparazioni dei tendini: quando è stata utilizzata una tecnica Kirchmayr-Kessler a due fili da sola, si è verificato un alto tasso di slittamento con riparazioni che hanno raggiunto una forza lineare di circa 30 N (Figura 2 e Figura 5A)5. In vivo, il tendine del flessore digitorum profundus può sviluppare una trazione lineare fino a 75 N8. In condizioni post-traumatiche, questo valore può essere ancora più alto a causa di attrito, gonfiore e aderenze9.
Quando è stata utilizzata una tecnica Kirchmayr-Kessler a due fili in combinazione con una sutura epitendinea (Figura 2 e Figura 5B)5, lo slittamento poteva essere evitato nel gruppo PPL ma non nel gruppo PTFE. Anche così, le riparazioni con PTFE (73,41 ± 19,81 N) erano significativamente più forti di PPL (49,90 ± 16,05 N)5, confermando l'ipotesi che il PTFE possa fornire riparazioni più forti. Questo tipo di riparazione è stato (ed è ancora) il pilastro della riparazione dei tendini nella maggior parte dei servizi manuali in Germania. Tuttavia, sarebbe necessario un nuovo tipo di tecnica di riparazione per evitare lo slittamento con questo materiale. Pertanto, sono stati eseguiti ulteriori esperimenti con riparazioni a sei e otto filamenti.
Per questa linea di esperimenti sono state applicate tecniche di riparazione più forti abitualmente utilizzate al giorno d'oggi; i tipi di riparazioni Adelaide e M-Tang sono stati utilizzati11,15 (Figura 2). L'uso di UHMWPE (80,11 ± 18,34 N) o PTFE (76,16 ± 29,10 N) ha prodotto riparazioni tendinee significativamente più forti rispetto a PPL (45,92 ± 12,53 N)6, ignorando la tecnica di riparazione (Figura 6 e Tabella 1). Le riparazioni con UHMWPE e PTFE erano comparabili in termini di resistenza lineare. Confrontando le diverse tecniche, la tecnica Kirchmayr-Kessler a due fili ha prodotto risultati inferiori rispetto alle tecniche a quattro filamenti (Adelaide) e a sei fili (M-Tang) 5,6. Quando si confronta Adelaide con M-Tang, la riparazione a sei fili era leggermente più forte, ma non in modo significativo (Figura 6 e Tabella 1)6.
In breve, il PTFE è paragonabile all'UHMWPE come materiale di sutura e possono essere utilizzate le tecniche Adelaide o M-Tang.
Manipolazione e annodatura dei materiali: il PTFE presenta un attrito superficiale molto basso. Ciò è vantaggioso per fissare le tecniche a filo multiplo in modo piacevole e uniforme, ma rappresenta una sfida per il chirurgo per l'annodatura e la manipolazione. Pertanto, sono necessari più lanci rispetto a PPL o UHMWPE6.
Analisi statistica: ANOVA unidirezionale è stato utilizzato per il confronto tra i gruppi. Tutte le misure della resistenza alla trazione (carico di rottura) sono espresse in Newton (N) con valori medi e deviazione standard (±). Il materiale tendineo proveniente dalle mani dei donatori cadaverici è stato assegnato allo stesso modo a tutti i gruppi di effetti.
Figura 1: Divisione standardizzata del tendine. (A) I campioni di tendine sono montati su una piastra di polistirene espanso utilizzando perni o aghi da 30 G. I campioni tendinei hanno una lunghezza di circa 20 cm. (B) Il campione tendineo è transettato al centro. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Tecniche di riparazione del tendine flessore. Riparazione a due fili Kirchmayr-Kessler (a sinistra). Riparazione Adelaide a quattro fili (seconda da sinistra). Riparazione M-Tang a sei fili (secondo da destra). Riparazione a due fili Kirchmayr-Kessler con una sutura epitendinea del materasso da corsa (a destra). La figura è stata adottata da 6 e riprodotta con autorizzazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 3: Montaggio della riparazione del tendine flessore sul sistema di prova dei materiali servoidraulici . (A) Il tendine riparato è montato sulla macchina di prova servoidraulica universale. Per questa linea di esperimenti, viene applicato un modulo 100 N. (B) Il campione (tendine riparato) è montato sulla macchina di prova. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 4: Riparazione del tendine flessore montato (dettaglio). (A,B) Dettaglio del tendine riparato montato da due lati. Questa cifra è stata adottata da 5 e riprodotta con autorizzazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 5: Confronto tra polipropilene e politetrafluoroetilene (PTFE) con la tecnica Kirchmayr-Kessler. (A) La resistenza alla trazione lineare del polipropilene e del PTFE quando si utilizza la tecnica Kirchmayr-Kessler. Non c'era differenza tra i due materiali in termini di resistenza alla trazione lineare, sebbene il PTFE fosse leggermente più debole a causa dello slittamento5. Abbreviazione: PTFE = Politetrafluoroetilene. Le barre di errore indicano una deviazione standard. N = 10 per tutti gli esperimenti. (B) La resistenza alla trazione lineare del polipropilene e del PTFE, quando è stata utilizzata una sutura epitendinea, lo slittamento è stato meno problematico per le riparazioni del polipropilene, ma la riparazione si è rotta a circa 50 N. Al contrario, le riparazioni con PTFE sono fallite a circa 70 N a causa dello slittamento. ** = p < 0,001 (ANOVA unidirezionale con correzione Bonferroni)5 . Le barre di errore indicano una deviazione standard. N = 10 per tutti gli esperimenti. Questa cifra è stata adottata da 5 e riprodotta con autorizzazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 6: Confronto tra PPL, PTFE e UHMWPE con le tecniche Adelaide e M-Tang. Con la combinazione di una riparazione più forte (Adelaide a quattro fili o M-Tang a sei fili) e un materiale di sutura più forte (politetrafluoroetilene o UHMWPE), è possibile ottenere una resistenza alla tensione lineare di 75 N o più. Non è stato osservato alcun vantaggio significativo della tecnica a quattro filamenti rispetto alla tecnica a sei filamenti. ** = p < 0,001 (ANOVA unidirezionale con correzione Bonferroni)6. Le barre di errore indicano una deviazione standard. N = 10 per tutti gli esperimenti. Questa figura è stata adottata da 6 e riprodotta con autorizzazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
| PPL | UHMWPE | PTFE | Valore P | |
| M-Tang a 6 braccia | 52,14 ± 14,21 N | 89,25 ± 8,68 N | 80,97 ± 30,94 N | PPL-UHMWPE <0,001**, PPL-PTFE 0,0079 **,UHMWPE-PTFE >0,99 |
| Adelaide a 4 fili | 39,69 ± 6,57 N | 70,96 ±21,18 N | 72,79 ± 27,91 N | PPL-UHMWPE 0,0036**, PPL-PTFE 0,0019**, UHMWPE-PTFE >0,99 |
| Valore P | 0.53 | 0.15 | >0,99 | |
| dati aggregati Adelaide +M-Tang | 45,92 ± 12,53 N | 80,11 ± 18,34 N | 76,16 ± 29,10 N | PPL-UHMWPE <0,001**, PPL-PTFE <0,001**, UHMWPE-PTFE >0,99 |
| Resistenza a trazione lineare del filo solitario | 16,37 ± 0,21 N | 72,16 ± 4,34 N | 22,22 ± 0,69 N | Tutti i confronti <0,001** |
Tabella 1: Riepilogo dei risultati delle riparazioni dei tendini flessori. Le riparazioni con PTFE hanno mostrato una resistenza alla trazione di picco paragonabile a UHMWPE. Entrambe le riparazioni erano significativamente più forti di quelle con PPL. Abbreviazioni: PTFE = politetrafluoroetilene, UHMWPE = polietilene ad altissimo peso molecolare. La tabella è stata adottata da 6 e riprodotta con autorizzazione.
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Discussion
In questa linea di esperimenti, un filamento di PTFE è stato valutato come materiale di sutura per la riparazione del tendine flessore. Il protocollo riproduce condizioni che sono come la situazione in vivo in tutti gli aspetti tranne due. In primo luogo, i carichi applicati in vivo sono ripetitivi, quindi un tipo di carico ripetuto ciclicamente potrebbe essere più adatto. In secondo luogo, nelle prime 6 settimane postoperatorie, il significativo passaggio dalla biomeccanica alla biologia man mano che la guarigione dei tendini progredisce, che è un processo che non può essere adeguatamente affrontato in condizioni ex vivo .
Il materiale PTFE utilizzato in questo protocollo ha mostrato una serie di attributi vantaggiosi tra cui buona biocompatibilità, basso attrito superficiale, flessibilità e eccellente resistenza alla trazione lineare. Tuttavia, i nodi tendono a diventare troppo ingombranti, poiché il PTFE ha bisogno di alcuni lanci aggiuntivi affinché i nodi siano stabili. Questo è un punto cruciale nella riparazione del tendine flessore poiché i nodi ingombranti interferiscono con lo scorrimento e la guarigione. A parte questo, la manipolazione può essere difficile poiché la superficie della sutura è molto scivolosa. Pertanto, gli autori sono ancora riluttanti a usarlo nella pratica clinica quotidiana.
Questo protocollo ha subito un'evoluzione poiché gli autori hanno subito alcune battute d'arresto. In primo luogo, i campioni di tendine raccolti da cadaveri umani dovevano essere usati due volte (cioè, eseguendo due riparazioni a diversi livelli dello stesso tendine flessore. Tuttavia, per un montaggio stabile sul dispositivo di misurazione servoidraulico, era necessaria l'intera lunghezza del tendine. In secondo luogo, i confronti iniziali eseguiti con una singola riparazione del nucleo di Kirchmayr-Kessler si sono rivelati inadatti per il materiale PTFE, terminando con uno slittamento precoce del filamento attraverso le fibre del tendine. Come prima misura, è stata aggiunta una sutura epitendinea del materasso alla riparazione del nucleo. È noto che la sutura epitendinea è nota per rafforzare la riparazione di circa il 40%10. Alla fine, è stato deciso che per un'adeguata presa e imbracatura delle fibre tendinee, dovevano essere eseguite riparazioni più forti12,15.
Il tipo di riparazione Adelaide nel mezzo (tecnica a quattro fili con blocco incrociato) ha guadagnato popolarità tra i chirurghi della mano in Australia. È una riparazione molto forte, che consente una riabilitazione precoce della mano dopo lesioni al tendine flessore25. Un altro tipo popolare di riparazione multifilo è la tecnica M-Tang a sei fili introdotta da Jin Bo Tang26. Queste tecniche si sono dimostrate più adatte quando si utilizza PTFE per la riparazione dei tendini. Il PTFE ha un futuro nella riparazione dei tendini se i problemi sulla stabilità dell'annodatura sono risolti. Un qualche tipo di saldatura termica potrebbe sostituire più annodi ingombranti in futuro.
Inoltre, è stata riscontrata una piccola difficoltà riguardante la gamma di misurazioni lineari della resistenza alla trazione. Gli elementi modulari utilizzati con i dispositivi di misura lineare servoidraulici sono abitualmente nell'intervallo 10-100 N o 100-1.000 N e così via. Le misurazioni dovevano essere ripetute occasionalmente con riparazioni più forti resistendo alla trazione lineare di 100 N senza rottura.
Per comprendere il razionale del protocollo e la limitazione degli esperimenti ex vivo, è importante comprendere la biologia alla base della riparazione del tendine flessore. Elsfeld et al.8 hanno dimostrato in misurazioni intraoperatorie che la flessione isolata senza resistenza di un tendine flessore può produrre forze di picco fino a 74 N 8. Amadio et al. hanno postulato che, dopo un infortunio, aderenze e gonfiore dovrebbero portare a una resistenza allo scorrimento ancora più elevata9. Una riparazione Kirchmayr-Kessler standard a due fili con una sutura epitendinea può resistere tra 30-50 N5. I materiali più recenti in combinazione con tecniche di riparazione più forti possono resistere a forze lineari superiori a 100 N 4,6.
Tang et al.15 hanno identificato quattro punti chiave per migliorare la riparazione del tendine flessore. In primo luogo, dovrebbe essere utilizzata una forte tecnica di riparazione multi-filamento. In secondo luogo, si dovrebbe creare spazio sufficiente per uno scorrimento senza tensioni mediante sfiato della puleggia e sbrigliamento del flessore digitorum superficialis quando necessario. In terzo luogo, dovrebbe esserci una leggera sovraapprossimazione dei monconi tendinei nel sito del moncone in modo che non si producano spazi vuoti durante gli esercizi di riabilitazione. Infine, come quarto punto, si suggerisce che l'esercizio di movimento attivo precoce dovrebbe essere fatto sotto il controllo di un terapista della mano15.
Il PTFE non è un nuovo materiale nella riparazione dei tessuti. Nella chirurgia cardiovascolare, le suture di PTFE sono ampiamente utilizzate e le barriere in PTFE contro le aderenze sono ampiamente accettate27. Recentemente, alcune applicazioni chirurgiche sono state introdotte in neurochirurgia28. Tuttavia, nella chirurgia della mano, il PTFE non è stato ampiamente utilizzato finora, sebbene mostri diversi potenziali vantaggi16. Questo materiale non è rigido e facile da maneggiare, è resistente alla distorsione dopo l'annodatura (non è un punto di rottura) e non è suscettibile di variazioni di lunghezza sotto tensione (meno gapping)29. Grazie ad una buona biocompatibilità30, non guida l'infiammazione dei tessuti31,32. Infine, come sutura non intrecciata, il rischio di infezione è ridotto al minimo.
Tuttavia, l'array sperimentale eseguito presenta alcuni inconvenienti. In primo luogo, è stata eseguita una misurazione singolare dei tendini riparati, mentre in vivo, i tendini sono sottoposti a un tipo ripetitivo di schema di carico. In secondo luogo, gli esperimenti, essendo ex vivo , mancano di considerazioni sulla biologia33 e su come un tendine riparato cambia biologicamente nelle prime sei settimane, che sono critici. Amadio et al.9 hanno ampiamente commentato l'importanza della biologia per la riparazione robusta dei tendini. Infine, nessun calcolo del campione è stato eseguito in anticipo. Studi precedenti, così come esperimenti preliminari degli autori, hanno dato orientamento per gli esperimenti eseguiti. È importante notare che si deve assumere una differenza biofisica significativa di almeno 10 N, altrimenti la differenza, anche se statisticamente significativa, non influenzerà la forza della riparazione del tendine flessore. Le intuizioni acquisite da questi esperimenti sono state così notevoli che hanno avuto un impatto sul modo in cui gli autori hanno eseguito le riparazioni dei tendini in seguito.
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Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere alcun conflitto di interessi. Non esiste una fonte di finanziamento.
Acknowledgments
Lo studio è stato condotto con fondi dell'ospedale Sana Hof. Inoltre, gli autori vogliono ringraziare la signora Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) per il suo instancabile aiuto con gli esperimenti.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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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