Summary

Polytetrafluorethylen (PTFE) als Nahtmaterial in der Sehnenchirurgie

Published: October 06, 2022
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Summary

Das vorliegende Protokoll veranschaulicht eine Methode zur Bewertung der biophysikalischen Eigenschaften von Sehnenreparaturen ex vivo. Ein Nahtmaterial aus Polytetrafluorethylen (PTFE) wurde mit dieser Methode bewertet und mit anderen Materialien unter verschiedenen Bedingungen verglichen.

Abstract

Mit der Entwicklung der Nahtmaterialien hat es einen Paradigmenwechsel in der primären und sekundären Sehnenreparatur gegeben. Verbesserte mechanische Eigenschaften ermöglichen eine aggressivere Rehabilitation und eine frühere Genesung. Damit die Reparatur jedoch höheren mechanischen Anforderungen standhält, müssen fortschrittlichere Naht- und Knotentechniken in Kombination mit diesen Materialien bewertet werden. In diesem Protokoll wurde die Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE) als Nahtmaterial in Kombination mit verschiedenen Reparaturtechniken untersucht. Im ersten Teil des Protokolls wurden sowohl die lineare Zugfestigkeit als auch die Dehnung von verknoteten gegen nicht verknotete Stränge aus drei verschiedenen Materialien, die bei der Beugesehnenreparatur verwendet werden, bewertet. Die drei verschiedenen Materialien sind Polypropylen (PPL), ultrahochmolekulares Polyethylen mit einem geflochtenen Mantel aus Polyester (UHMWPE) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Im nächsten Teil (ex vivo Experimente mit Leichenbeugesehnen) wurde das Verhalten von PTFE unter Verwendung verschiedener Nahttechniken bewertet und mit PPL und UHMWPE verglichen.

Dieses Experiment besteht aus vier Schritten: Entnahme der Beugesehnen aus frischen Leichenhänden, standardisierte Durchtrennung der Sehnen, Sehnenreparatur mit vier verschiedenen Techniken, Montage und Messung der Sehnenreparatur auf einem Standard-Linearprüfstand. UHMWPE und PTFE zeigten vergleichbare mechanische Eigenschaften und waren PPL in Bezug auf die lineare Zugfestigkeit deutlich überlegen. Reparaturen mit vier- und sechssträngigen Techniken erwiesen sich als stärker als zweisträngige Techniken. Das Handling und Verknoten von PTFE ist aufgrund der sehr geringen Oberflächenreibung eine Herausforderung, aber die Befestigung der vier- oder sechssträngigen Reparatur ist vergleichsweise einfach zu bewerkstelligen. Chirurgen verwenden routinemäßig PTFE-Nahtmaterial in der Herz-Kreislauf- und Brustchirurgie. Die PTFE-Stränge eignen sich für den Einsatz in der Sehnenchirurgie und bieten eine robuste Sehnenreparatur, so dass frühe aktive Bewegungsschemata für die Rehabilitation angewendet werden können.

Introduction

Die Behandlung von Beugesehnenverletzungen der Hand ist seit über einem halben Jahrhundert umstritten. Bis in die 1960er Jahre wurde der anatomische Bereich zwischen der mittleren Phalanx und der proximalen Handfläche als “Niemandsland” bezeichnet, um auszudrücken, dass Versuche einer primären Sehnenrekonstruktion in diesem Bereich vergeblich waren und zu sehr schlechten Ergebnissen führten1. In den 1960er Jahren wurde jedoch das Thema der primären Sehnenreparatur durch die Einführung neuer Konzepte für die Rehabilitation2 wieder aufgegriffen. In den 1970er Jahren konnten mit den Fortschritten in den Neurowissenschaften neue Konzepte der Frührehabilitation entwickelt werden, einschließlich dynamischer Schienen3, aber danach konnten nur marginale Verbesserungen erzielt werden. In jüngster Zeit wurden neue Materialien mit deutlich verbesserter integraler Stabilität4,5 eingeführt, so dass andere technische Probleme als das Versagen der Nahtmaterialien in den Fokus gerückt wurden, einschließlich der Käseverdrahtung und des Herausziehens6.

Bis vor kurzem waren Polypropylen (PPL) und Polyester bei der Reparatur von Beugesehnen weit verbreitet. Ein 4-0 USP (United States Pharmacopeia) Strang aus Polypropylen mit einem Durchmesser von 0,150-0,199 mm weist eine lineare Zugfestigkeit von weniger als 20 Newton (N)6,7 auf, während Beugesehnen der Hand in vivo lineare Kräfte von bis zu 75 N8 entwickeln können. Nach Traumata und Operationen, aufgrund von Ödemen und Verwachsungen, schreitet die Widerstandsfähigkeit des Gewebes weitervoran 9. Zu den klassischen Techniken der Sehnenreparatur gehörten zweisträngige Konfigurationen, die mit zusätzlichen epitendinösen Laufnähten verstärkt werden mussten 3,10. Neuere Polyblend-Polymerwerkstoffe mit wesentlich höherer linearer Festigkeit haben technische Entwicklungen hervorgebracht4; Ein einzelner Polyblend-Strang mit einem Kern aus langkettigem ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) in Kombination mit einem geflochtenen Mantel aus Polyester im gleichen Durchmesser wie PPL kann linearen Kräften von bis zu 60 N standhalten. Mit Extrusionstechnologien können jedoch monofilamente Polymerstränge hergestellt werden, die vergleichbare mechanische Eigenschaften aufweisen6.

Auch die Reparaturtechniken haben sich in den letzten zehn Jahren weiterentwickelt. Zweisträngige Sehnenreparaturtechniken sind ausgefeilteren vier- oder sechssträngigen Konfigurationen gewichen11,12. Durch die Verwendung einer Schlaufennaht13 kann die Anzahl der Knoten verringert werden. Durch die Kombination neuerer Materialien mit neueren Techniken kann eine anfängliche lineare Festigkeit von über 100 N erreicht werden4.

In jedem Fall sollte ein individuelles Rehabilitationsschema unter Berücksichtigung spezieller Patienteneigenschaften und Sehnenreparaturtechniken befürwortet werden. Zum Beispiel sollten Kinder und Erwachsene, die lange Zeit nicht in der Lage sind, komplexe Anweisungen zu befolgen, einer verzögerten Mobilisierung unterzogen werden. Weniger starke Reparaturen sollten allein durch passive Bewegung mobilisiert werden14,15. Ansonsten sollten frühe aktive Bewegungsschemata der goldene Standard sein.

Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, ein neuartiges Nahtmaterial für die Beugesehnenreparatur zu evaluieren. Um die Begründung des Protokolls zu loben, ist diese Technik eine Weiterentwicklung von früher validierten Protokollen, die in der Literatur 4,10,12,16 als Mittel zur Beurteilung von Nahtmaterialien unter Bedingungen, die der klinischen Routine ähneln, gefunden wurden. Mit einem modernen servohydraulischen Materialprüfsystem kann eine Zuggeschwindigkeit von 300 mm/min eingestellt werden, die einer In-vivo-Belastung ähnelt, im Gegensatz zu früheren Protokollen mit 25-180 mm/min 4,10, was Einschränkungen in Software und Messgeräten berücksichtigt. Diese Methode eignet sich für Ex-vivo-Studien zu Beugesehnenreparaturen und im weiteren Sinne für die Bewertung der Anwendung von Nahtmaterialien. In den Materialwissenschaften werden solche Experimente routinemäßig zur Bewertung von Polymeren und anderen Materialklasseneingesetzt 17.

Phasen der Studie: Die Studien wurden in zwei Phasen durchgeführt; Jeder wurde in zwei oder drei aufeinanderfolgende Schritte unterteilt. In der ersten Phase wurden ein Polypropylen (PPL)-Strang und ein Polytetrafluorethylen (PTFE)-Strang verglichen. Sowohl 3-0 USP- als auch 5-0 USP-Stränge wurden verwendet, um die tatsächlichen klinischen Bedingungen nachzuahmen. Zunächst wurden die mechanischen Eigenschaften der Materialien selbst untersucht, obwohl es sich um Medizinprodukte handelt, wurden diese Materialien bereits ausgiebig getestet. Für diese Messungen wurden N = 20 Stränge für die lineare Zugfestigkeit gemessen. Verknotete Stränge wurden ebenfalls untersucht, da das Verknoten die lineare Zugfestigkeit verändert und eine potenzielle Bruchstelle erzeugt. Der Hauptteil der ersten Phase bestand darin, die Leistungsfähigkeit der beiden unterschiedlichen Materialien unter klinischen Bedingungen zu testen. Zusätzlich wurden 3-0 Kernreparaturen (zweisträngiger Kirchmayr-Kessler mit den Modifikationen von Zechner und Pennington) durchgeführt und auf lineare Festigkeit geprüft. Für einen zusätzlichen Flügel der Untersuchung wurde der Reparatur eine epitendinöse 5-0-Laufnaht hinzugefügt, um zusätzliche Festigkeitzu erzielen 18,19.

In einer anschließenden Phase wurde ein Vergleich zwischen drei Nahtmaterialien durchgeführt, darunter PPL, UHMWPE und PTFE. Für alle Vergleiche wurde ein USP 4-0-Strang verwendet, der einem Durchmesser von 0,18 mm entspricht. Eine vollständige Liste der verwendeten Materialien finden Sie in der Materialtabelle. Für den letzten Schritt wurde eine Adelaide20 oder eine M-Tang21 Kernreparatur wie zuvor beschrieben durchgeführt.

Protocol

Dieser Artikel enthält keine Studien mit menschlichen Teilnehmern oder Tieren, die von einem der Autoren durchgeführt wurden. Die Verwendung des menschlichen Materials erfolgte in voller Übereinstimmung mit den Richtlinien der Universität für die Verwendung von Leichen und erkennbaren Körperteilen, Institut für Anatomie, Universität Erlangen. 1. Ernten Sie die Beugesehnen Ernte des Flexor digitorum profundusLegen Sie eine frische obere Extremität der…

Representative Results

Sehnenreparaturen: Wenn eine zweisträngige Kirchmayr-Kessler-Technik allein verwendet wurde, kam es zu einer hohen Schlupfrate mit Reparaturen, die eine lineare Festigkeit von etwa 30 N erreichten (Abbildung 2 und Abbildung 5A)5. In vivo kann die Sehne des Flexor digitorum profundus eine lineare Traktion von bis zu 75N8 entwickeln. Unter posttraumatischen Bedingungen kann dieser Wert aufg…

Discussion

In dieser Versuchsreihe wurde ein PTFE-Strang als Nahtmaterial für die Beugesehnenreparatur evaluiert. Das Protokoll reproduziert Bedingungen, die in allen bis auf zwei Aspekte der In-vivo-Situation ähneln. Erstens wiederholen sich die in vivo aufgebrachten Lasten, so dass eine zyklisch wiederholte Art der Belastung besser geeignet sein könnte. Zweitens kommt es in den ersten 6 Wochen postoperativ zu einer signifikanten Verschiebung von der Biomechanik zur Biologie, wenn die Sehnenheilung fortschreit…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Studie wurde mit Mitteln des Sana-Krankenhauses Hof durchgeführt. Darüber hinaus bedanken sich die Autoren bei Frau Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) für ihre unermüdliche Hilfe bei den Experimenten.

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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Diesen Artikel zitieren
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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