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.
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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 profundus
- Legen Sie eine frische obere Extremität der Leiche auf den Seziertisch, wobei die ventral-palmare Seite dem Chirurgen zugewandt ist. Verwenden Sie eine Standard-Handfixiervorrichtung, um die Fingerglieder in der Verlängerung zu halten.
- Notieren Sie das Alter und das Geschlecht des Verstorbenen.
- Platzieren Sie mit einem Skalpell Nr. 15 einen mittleren Längsschnitt am Zeigefinger auf der palmaren Seite, beginnend von der distalen Phalanx distal in Richtung der A1-Riemenscheibe 22 über dem Metacarpophalangealgelenk22.
- Durchtrennen Sie die Riemenscheiben A1 und A222 in Längsrichtung, ohne die Beugesehnen zu verletzen. Trennen Sie den Flexor digitorumprofundus 22 in Höhe des distalen Interphalangealgelenks mit einem Skalpell.
- Verwenden Sie das Band eines chirurgischen Überlappungsschwamms, um die Sehne unter Traktion zu setzen und den Flexor digitorum profundus auf Höhe der A1-Riemenscheibe zurückzuholen.
- Machen Sie mit einem Skalpell Nr. 15 einen 6 cm langen Querschnitt in die Rascetta-Falte22 .
- Machen Sie einen weiteren transversalen Schnitt 10 cm proximal zur Rascetta.
- Machen Sie nun einen Längsschnitt am Median der palmaren Seite des Unterarms, der die beiden oben genannten Querschnitte verbindet.
- Entwickeln Sie zwei gegenüberliegende Hautlappen auf Höhe der Unterarmfaszie, um die Beugesehnen freizulegen. Die Beugesehnen sind unter der Haut gut erkennbar.
- Verwenden Sie erneut das Band eines chirurgischen Schoßschwamms, um die Flexor digitorum-Sehne unter Traktion zu setzen und die Sehne proximal zum Handgelenk zurückzuziehen.
- Durchtrennen Sie nun die Sehne an der muskulotendinösen Verbindung für die maximale Sehnenlänge mit einem Skalpell Nr. 11.
- Geben Sie die Sehnenprobe in 500 ml 0,9%ige Kochsalzlösung.
- Wiederholen Sie die Schritte 1.1.1 bis 1.1.12 für den dritten bis fünften Finger.
- Ernte des Flexor digitorum superficialis
- Durchtrennen Sie die Sehne des Flexor digitorum superficialis des Zeigefingers proximal zum Handgelenk an der tendino-muskulären Verbindung, wo die weißliche Sehne in bräunliches Muskelgewebe übergeht.
- Verwenden Sie nun das Band eines chirurgischen Schoßschwamms, um die Sehne an der Stelle der A1-Riemenscheibe des Zeigefingers zurückzuziehen.
- Trennen Sie die Vinculae22 der Sehnen in der Handfläche.
- Ziehen Sie den Flexor digitorum superficialis22 distal zum proximalen Interphalangealgelenk zurück.
- Verwenden Sie ein Skalpell Nr. 15, um den Flexor digitorum superficialis am Chiasma, direkt am proximalen Interphalangealgelenk22, zu durchtrennen.
- Geben Sie die Sehnenprobe in 500 ml 0,9%ige Kochsalzlösung.
- Wiederholen Sie die Schritte 1.2.1 bis 1.2.6 für den dritten bis fünften Finger.
- Ernte des Flexor pollicis longus22
- Verwenden Sie ein Skalpell Nr. 15, um einen 9 cm langen mittleren Längsschnitt an der palmaren Seite des Daumens von der distalen Phalanx bis zur A1-Riemenscheibe zu machen.
- Schneiden Sie die Riemenscheiben A1 und A2 in Längsrichtung ein.
- Legen Sie die Beugesehne des Daumens frei und durchtrennen Sie die Sehne mit einem Skalpell Nr. 15 an ihrem Ansatz über der Basis der distalen Phalanx.
- Ziehen Sie die Sehne mit dem Band eines chirurgischen Schoßschwamms auf Höhe der A1-Riemenscheibe zurück.
- Suchen Sie an der Operationsstelle in der Nähe des Handgelenks die Sehne des Flexor pollicis longus an der radialsten Ecke des Beugekompartiments und ziehen Sie sie mit einem Band eines chirurgischen Schoßschwamms zurück.
- Trennen Sie die Sehne an der muskulotendinösen Verbindung.
- Geben Sie die Sehnenprobe in 500 ml 0,9%ige Kochsalzlösung.
2. Durchtrennung der Sehne (Abbildung 1)
- Fixieren Sie die Sehnenprobe auf einer expandierten Styroporplatte mit Stiften oder 18 G Kanülen.
- Durchschneiden Sie die Sehne in der Mitte mit einem Skalpell mit einer Klinge Nr. 11.
HINWEIS: Durchtrennen Sie den Spannglied nicht zweimal, da sonst die Länge für eine stabile Montage an der servohydraulischen Messmaschine nicht ausreicht.
3. Sehnenreparatur
- Kirchmayr-Kessler-Zweistrang-Kernreparatur mit den Zechner- und Pennington-Modifikationen18,19 (Bild 2)
- Verwenden Sie eine Klinge Nr. 11 und machen Sie einen 5 mm langen Stichschnitt in der Mittellinie des rechten Teils der Sehne, etwa 1,5 cm vom Stumpf entfernt (d. h. an der Stelle der durchtrennten Sehne).
- Durch diesen Schnitt führen Sie die scharfe runde Nadel der Naht ein und treten an der Seite der Sehne auf gleicher Höhe zum Chirurgen aus. Dieser Nadelpass muss auf der oberflächlichen Ebene erfolgen.
- Führen Sie nun die Nadel an der Oberfläche der Sehne ca. 3 mm weiter rechts ein und tauchen Sie in die Tiefenebene ein.
- Treten Sie am Stumpf aus und führen Sie die Nadel genau auf der gegenüberliegenden Seite am linken Teil der Sehne ein.
- Treten Sie an der Oberfläche der Sehne auf, an der Seite, die dem Chirurgen am nächsten liegt, etwa 1,8 cm vom Stumpf entfernt.
- Betreten Sie nun die Seite der Sehne 3 mm in Richtung Stumpf und folgen Sie einem Pfad quer zur Sehne. Verlassen Sie die Seite gegenüber dem Chirurgen.
- Betreten Sie die Oberfläche der Sehne 3 mm weiter vom Stumpf entfernt und folgen Sie einer tiefen Ebene, die am linken Stumpf austritt.
- Betreten Sie den rechten Stumpf und folgen Sie einer tiefen Längsebene, bis Sie an der Oberfläche der Sehne etwa 1,8 cm vom Stumpf entfernt austreten.
- Führen Sie die Nadel auf der anderen Seite der Sehne in Höhe des ersten Stichschnitts ein. Treten Sie aus dem Stichschnitt hervor.
- Binden Sie einen chirurgischen Knoten mit acht Würfen und wechseln Sie die Richtung manuell23.
- Adelaide-Cross-Lock-Reparatur des viersträngigen Kerns11,19 (Abbildung 2)
- Führen Sie die Nadel in den linken Stumpf der durchtrennten Sehne ein. Folgen Sie dem Weg der Sehne auf der Seite des Chirurgen für 1,5 cm und treten Sie an der Oberfläche der Sehne aus. Führen Sie die Nadel 3 mm nach links ein und nehmen Sie einen Bissen von 3 mm, der in Richtung des Chirurgen austritt.
- Führen Sie die Nadel 3 mm rechts neben dem Austrittspunkt des ersten Pfades ein und folgen Sie der Sehne ganz zur Seite bis zum linken Stumpf. Führen Sie die Nadel in den rechten Stumpf in einem Pfad am äußersten Teil der Sehne ein. Ausgang ca. 1,5 cm rechts vom Stumpf.
- Führen Sie nun die Nadel 3 mm nach rechts wieder ein und nehmen Sie einen Griff, der seitlich an der Sehne austritt.
- Führen Sie die Nadel wieder in Richtung des rechten Stumpfes ein und treten Sie etwa 3 mm nach links ein. Verlassen Sie den rechten Stumpf und treten Sie 1,5 cm lang wieder in den linken Stumpf ein. Fassen Sie einen Teil der Sehne von 3 mm mit der Naht und treten Sie in der Nähe der Mittellinie aus.
- Führen Sie die Nadel 3 mm näher am Stumpf wieder ein und folgen Sie der Richtung der Sehne nach rechts, wobei Sie darauf achten, dass Sie am Stumpf austreten.
- Führen Sie die Nadel in den rechten Stumpf ein und folgen Sie den Sehnenfasern ca. 1,5 cm nach rechts. Verlassen Sie an der Oberfläche.
- Treten Sie weiter rechts (3 mm) wieder in die Sehne ein und greifen Sie nach der anderen Seite. Führen Sie die Nadel 3 mm nach links ein und folgen Sie der Sehne, die am Stumpf austritt. Binden Sie nun einen chirurgischen Knoten mit acht Würfen und wechseln Sie die Richtung manuell.
- M-Tang Sechsstrang-Kernreparatur11 (Abbildung 2)
- Führen Sie die Nadel der Schlaufe ca. 1,5 cm vom rechten Stumpf der Sehne entfernt ein und fassen Sie einen ca. 3 mm großen Teil der Sehne.
- Führen Sie die Nadel durch die Schlaufe und führen Sie die Nadel in die Oberfläche der Sehne ein.
- Folgen Sie dem Weg der Sehne und treten Sie zwischen den Stümpfen aus.
- Führen Sie die Nadel wieder in den gegenüberliegenden Stumpf ein und folgen Sie der Sehne in der tiefen Ebene für 1,8 cm. Ausgang an der Oberfläche der Sehne.
- Geben Sie nun 3 mm in der Nähe des Stumpfes ein und folgen Sie einem Querweg zur anderen Seite der Sehne und verlassen Sie dort.
- Führen Sie die Nadel mit der Schlaufe 3 mm nach links ein, weiter von den Stümpfen entfernt. Folgen Sie dem Weg der Sehne und treten Sie zwischen den Stümpfen aus. Treten Sie am gegenüberliegenden Stumpf wieder ein und treten Sie 1,5 cm rechts an der Oberfläche der Sehne aus.
- Schneiden Sie einen der beiden Stränge ab, die die Nadel mit einer Schere bewaffnen.
- Führen Sie die Nadel ein und fassen Sie einen 3 mm großen Teil der Sehne.
- Binden Sie nun manuell einen chirurgischen Knoten mit acht Würfen, abwechselnd in Richtung23.
- Nehmen Sie eine weitere Schlaufennaht und führen Sie eine Tsuge-Naht24 durch, indem Sie einen Teil der Sehne von etwa 3 mm in 1,5 cm Entfernung nach rechts greifen.
- Führen Sie die Nadel wieder ein und folgen Sie dem Weg der Sehne nach links. Verlassen Sie zwischen den Stümpfen.
- Treten Sie wieder in den linken Stumpf ein und folgen Sie dem Weg der Sehne für 1,5 cm. Ausgang an der Oberfläche der Sehne.
- Schneiden Sie hier einen der beiden Stränge, die die Nadel bewaffnen, mit einer Schere ab.
- Führen Sie die Nadel wieder ein und fassen Sie 3 mm der Sehne.
- Binden Sie nun manuell einen chirurgischen Knoten mit acht Würfen und wechseln Sie die Richtung.
4. Einachsiger Zugversuch
- Einrichten der Zugprüfmaschine
- Montieren Sie die Wägezelle mit dem Verbindungssystem und den entsprechenden Schrauben an der oberen Traverse des Standard-Zugprüfsystems.
- Montieren Sie die Probenhalter am unteren Teil und bewegen Sie die Traverse und die Wägezelle mit dem Verbindungssystem und den entsprechenden Schrauben.
- Schalten Sie den Steuerrechner ein und öffnen Sie die Prüfsoftware. Warten Sie auf die Initialisierung der Zugprüfmaschine. Klicken Sie auf Datei > Öffnen und wählen Sie dann das Zwick-Prüfprogramm Einfacher Zugversuch zur Fmax-Bestimmung aus. Klicken Sie dann auf OK.
- Richten Sie den aktuellen Probengriffabstand ein, indem Sie auf Machine > Setup klicken. Messen Sie den Probengriffabstand mit einem Messschieber und schreiben Sie den Wert in Aktuelle Werkzeugtrennung/Aktueller Griff zum Griffabstand und klicken Sie auf OK.
- Richten Sie die Messsequenz ein, indem Sie auf Assistent klicken. Gehen Sie zu Vortest und stellen Sie den Griffabstand in der Startposition auf 20 cm ein. Setzen Sie dann ein Häkchen bei Vorspannung und stellen Sie die Vorspannung auf 0,50 N ein. Gehen Sie zu Testparameter und stellen Sie die Testgeschwindigkeit auf 300 mm/min ein. Klicken Sie auf Serienlayout , um den Einrichtungsvorgang abzuschließen.
- Klicken Sie auf Startposition, um den Griffabstand auf die Startposition zu setzen.
- Montage und Prüfung der reparierten Sehne
- Klicken Sie in der Prüfsoftware direkt vor der Probenmontage auf Force 0 .
- Übergeben Sie den reparierten Spannglied sofort nach der Reparatur mit einer Pinzette an die Zugprüfmaschine (Bild 3 und Bild 4).
- Legen Sie grobes Papier zwischen die Probenhalter und die Sehne ein, um die Reibung während der Probenprüfung zu erhöhen. Schließen Sie die Probengriffe handfest und spannungsfrei.
- Klicken Sie auf Start , um die Messsequenz zu starten. Die lineare Zugkraft wird durch die spezielle Prüfsoftware dokumentiert. Dokumentieren Sie die maximale Kraft vor dem Ausfall.
- Untersuchen Sie das Konstrukt visuell und dokumentieren Sie die Probe fotografisch mit einer handelsüblichen Kamera. Definieren Sie den Fehlermodus basierend auf den nachfolgenden Klassifizierungen:
- Schlupf: Die Schlaufen des Nahtmaterials gleiten durch die Sehne und die Naht zieht sich heraus.
- Knotenversagen: Der Knoten versagt und löst sich.
- Bruch: Bruch der Naht.
HINWEIS: Das Fotografieren der fehlgeschlagenen Probe dient nur qualitativen Zwecken, nicht einer Messung, und muss daher nicht standardisiert sein. Zum Beispiel kein Standardlicht oder Entfernung.
- Exportieren Sie Rohdaten (Kraft-Weg-Daten) in Form einer Tabelle (.xls-Datei) zur grafischen Darstellung. Fassen Sie die Ergebnisse in einer Tabelle mit Werten zusammen, die in Newton (N) ausgedrückt sind.
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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 aufgrund von Reibung, Schwellung und Verwachsungen noch höher sein9.
Bei Verwendung einer zweisträngigen Kirchmayr-Kessler-Technik in Kombination mit einer epitendinösen Laufnaht (Abbildung 2 und Abbildung 5B)5 konnte ein Schlupf in der PPL-Gruppe, nicht jedoch in der PTFE-Gruppe vermieden werden. Dennoch waren die Reparaturen mit PTFE (73,41 ± 19,81 N) signifikant stärker als mit PPL (49,90 ± 16,05 N)5, was die Hypothese bestätigt, dass PTFE eine stärkere Reparatur bieten kann. Diese Art der Reparatur war (und ist) die tragende Säule der Sehnenreparatur in den meisten Handdienstleistungen in Deutschland. Dennoch wäre eine neuartige Reparaturtechnik notwendig, um ein Verrutschen mit diesem Material zu vermeiden. Daher wurden weitere Experimente mit sechs- und achtsträngigen Reparaturen durchgeführt.
Für diese Versuchsreihe wurden stärkere Reparaturtechniken angewendet, die heute routinemäßig verwendet werden. Die Reparaturen der Adelaide- und M-Tang-Reparaturen wurden verwendet11,15 (Abbildung 2). Die Verwendung von UHMWPE (80,11 ± 18,34 N) oder PTFE (76,16 ± 29,10 N) führte zu signifikant stärkeren Spanngliedreparaturen als PPL (45,92 ± 12,53 N)6, ohne Berücksichtigung der Reparaturtechnik (Abbildung 6 und Tabelle 1). Die Reparaturen mit UHMWPE und PTFE waren hinsichtlich der linearen Festigkeit vergleichbar. Beim Vergleich der verschiedenen Techniken ergab die zweisträngige Kirchmayr-Kessler-Technik schlechtere Ergebnisse als die viersträngige (Adelaide) und die sechssträngige (M-Tang) Technik 5,6. Beim Vergleich von Adelaide mit M-Tang war die sechssträngige Reparatur etwas stärker, aber nicht signifikant (Abbildung 6 und Tabelle 1)6.
Kurz gesagt, PTFE ist als Nahtmaterial mit UHMWPE vergleichbar und es kann entweder die Adelaide- oder die M-Tang-Technik verwendet werden.
Handhabung und Verknoten der Materialien: PTFE weist eine sehr geringe Oberflächenreibung auf. Dies ist vorteilhaft für die schöne und gleichmäßige Befestigung der mehrsträngigen Techniken, stellt aber eine Herausforderung für den Chirurgen beim Verknoten und Handling dar. Daher sind mehr Würfe notwendig als bei PPL oder UHMWPE6.
Statistische Analyse: Für den Vergleich zwischen den Gruppen wurde eine Einweg-ANOVA verwendet. Alle Messungen der Zugfestigkeit (Bruchlast) werden in Newton (N) mit Mittelwerten und Standardabweichung (±) angegeben. Sehnenmaterial von Leichenspenderhänden wurde allen Effektgruppen gleichmäßig zugeteilt.
Abbildung 1: Standardisierte Aufteilung der Sehne . (A) Die Sehnenproben werden mit Stiften oder 30-G-Nadeln auf einer expandierten Polystyrolplatte montiert. Die Sehnenproben haben eine Länge von ca. 20 cm. (B) Die Sehnenprobe wird in der Mitte durchtrennt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Abbildung 2: Techniken zur Reparatur von Beugesehnen. Kirchmayr-Kessler zweisträngige Reparatur (links). Adelaide viersträngige Reparatur (zweiter von links). M-Tang Sechsstrang-Reparatur (zweiter von rechts). Kirchmayr-Kessler zweisträngige Reparatur mit epitendinösem Laufmatratzennaht (rechts). Die Figur wurde von 6 übernommen und mit Genehmigung reproduziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Bild 3: Montage der Biegespanngliedreparatur auf dem servohydraulischen Materialprüfsystem. (A) Der reparierte Spannglied wird auf der servohydraulischen Universalprüfmaschine montiert. Für diese Versuchsreihe wird ein 100 N-Modul verwendet. (B) Die Probe (reparierte Spannglied) wird auf die Prüfmaschine montiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Abbildung 4: Montierte Beugesehnenreparatur (Ausschnitt). (A,B) Detail der montierten reparierten Sehne von zwei Seiten. Diese Zahl wurde von 5 übernommen und mit Genehmigung reproduziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Abbildung 5: Vergleich zwischen Polypropylen und Polytetrafluorethylen (PTFE) mit der Kirchmayr-Kessler-Technik. (A) Die lineare Zugfestigkeit von Polypropylen und PTFE bei Verwendung der Kirchmayr-Kessler-Technik. Es gab keinen Unterschied zwischen den beiden Materialien in Bezug auf die lineare Zugfestigkeit, obwohl PTFE aufgrund von Schlupf5 etwas schwächer war. Abkürzung: PTFE = Polytetrafluorethylen. Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung an. N = 10 für alle Experimente. (B) Die lineare Zugfestigkeit von Polypropylen und PTFE, wenn eine epitendinöse Laufnaht verwendet wurde, war das Schlupfverhalten für die Polypropylenreparaturen weniger problematisch, aber die Reparatur brach bei etwa 50 N zusammen. Im Gegenteil, Reparaturen mit PTFE scheiterten bei etwa 70 N aufgrund von Schlupf. ** = p < 0,001 (Einweg-ANOVA mit Bonferroni-Korrektur)5 . Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung an. N = 10 für alle Experimente. Diese Zahl wurde von 5 übernommen und mit Genehmigung reproduziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Abbildung 6: Vergleich zwischen PPL, PTFE und UHMWPE mit den Adelaide- und M-Tang-Techniken. Mit der Kombination einer stärkeren Reparatur (viersträngiger Adelaide- oder sechssträngiger M-Tang) und einem stärkeren Nahtmaterial (Polytetrafluorethylen oder UHMWPE) konnte eine lineare Zugfestigkeit von 75 N oder mehr erreicht werden. Es wurde kein signifikanter Vorteil der Vierstrang- gegenüber der Sechsstrangtechnik beobachtet. ** = p < 0,001 (Einweg-ANOVA mit Bonferroni-Korrektur)6. Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung an. N = 10 für alle Experimente. Diese Zahl wurde von 6 übernommen und mit Genehmigung reproduziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
| PPL | UHMWPE | PTFE | p-Wert | |
| M-Tang 6-strängig | 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 4-strängig | 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 |
| p-Wert | 0.53 | 0.15 | >0,99 | |
| gepoolte Daten 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 |
| Lineare Zugfestigkeit des Solitärstrangs | 16.37 ± 0.21 N | 72,16 ± 4,34 N | 22,22 ± 0,69 N | Alle Vergleiche <0,001** |
Tabelle 1: Zusammenfassung der Ergebnisse von Beugesehnenreparaturen. Reparaturen mit PTFE zeigten eine Spitzenzugfestigkeit, die mit UHMWPE vergleichbar war. Beide Reparaturen waren deutlich stärker als die mit PPL. Abkürzungen: PTFE = Polytetrafluorethylen, UHMWPE = ultrahochmolekulares Polyethylen. Die Tabelle wurde von 6 übernommen und mit Genehmigung reproduziert.
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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 fortschreitet, was ein Prozess ist, der unter Ex-vivo-Bedingungen nicht angemessen adressiert werden kann.
Das in diesem Protokoll verwendete PTFE-Material wies eine Reihe vorteilhafter Eigenschaften auf, darunter eine gute Biokompatibilität, eine geringe Oberflächenreibung, Flexibilität sowie eine ausgezeichnete lineare Zugfestigkeit. Knoten neigen jedoch dazu, zu sperrig zu werden, da PTFE einige zusätzliche Würfe benötigt, damit die Knoten stabil sind. Dies ist ein entscheidender Punkt bei der Reparatur von Beugesehnen, da sperrige Knoten das Gleiten und die Heilung beeinträchtigen. Abgesehen davon kann die Handhabung eine Herausforderung sein, da die Oberfläche der Naht sehr rutschig ist. Daher zögern die Autoren noch, es im klinischen Alltag einzusetzen.
Dieses Protokoll hat sich weiterentwickelt, da die Autoren einige Rückschläge erlitten haben. Zunächst sollten die Sehnenproben, die aus menschlichen Leichen gewonnen wurden, zweimal verwendet werden (d. h. zwei Reparaturen auf verschiedenen Ebenen derselben Beugesehne). Für eine stabile Befestigung auf dem servohydraulischen Messgerät war jedoch die gesamte Länge des Spannglieds erforderlich. Zweitens erwiesen sich die ersten Vergleiche mit einer einzigen Kirchmayr-Kessler-Kernreparatur als ungeeignet für das PTFE-Material und endeten mit einem frühen Durchrutschen des Strangs durch die Fasern der Sehne. Als erste Maßnahme wurde der Kernreparatur eine epitendinöse laufende Matratzennaht hinzugefügt. Es ist bekannt, dass die epitendinöse Laufnaht die Reparatur um etwa 40 % verstärkt10. Am Ende wurde entschieden, dass für ein adäquates Greifen und Anschleudern der Sehnenfasern stärkere Reparaturen durchgeführt werden mussten12,15.
Die Adelaide-Art der Reparatur in der Mitte (Cross-Lock-Vierstrang-Technik) gewann zuerst bei Handchirurgen in Australien an Popularität. Es handelt sich um eine sehr starke Reparatur, die eine frühzeitige Rehabilitation der Hand nach Beugesehnenverletzungen ermöglicht25. Eine weitere beliebte Art der Mehrstrangreparatur ist die von Jin Bo Tang26 eingeführte M-Tang-Sechsstrangtechnik. Diese Techniken erwiesen sich als besser geeignet, wenn PTFE für die Sehnenreparatur verwendet wurde. PTFE hat eine Zukunft in der Sehnenreparatur, wenn Bedenken hinsichtlich der Knotenstabilität ausgeräumt werden. Eine Art thermisches Schweißen könnte in Zukunft das mehrfache sperrige Knüpfen ersetzen.
Außerdem gab es eine kleine Schwierigkeit in Bezug auf den Bereich der linearen Zugfestigkeitsmessungen. Die modularen Elemente, die bei servohydraulischen Linearmessgeräten verwendet werden, liegen routinemäßig im Bereich von 10-100 N oder 100-1.000 N und so weiter. Die Messungen mussten gelegentlich wiederholt werden, wobei stärkere Reparaturen einer linearen Zugkraft von 100 N ohne Bruch standhielten.
Um die Begründung des Protokolls und die Einschränkung von Ex-vivo-Experimenten zu verstehen, ist es wichtig, die Biologie hinter der Beugesehnenreparatur zu verstehen. Elsfeld et al.8 zeigten in intraoperativen Messungen, dass eine isolierte unwiderstandslose Beugung einer Beugesehne Spitzenkräfte von bis zu 74N8 erzeugen kann. Amadio et al. postulierten, dass Verwachsungen und Schwellungen nach einer Verletzung zu einem noch höheren Gleitwiderstand führen sollten9. Eine standardmäßige zweisträngige Kirchmayr-Kessler-Reparatur mit einer epitendinösen Laufnaht kann zwischen 30-50 N5 halten. Neuere Werkstoffe in Kombination mit stärkeren Reparaturtechniken können linearen Kräften von mehr als 100 N 4,6 standhalten.
Tang et al.15 identifizierten vier Schlüsselpunkte für eine verbesserte Beugesehnenreparatur. Erstens sollte eine starke mehrsträngige Reparaturtechnik verwendet werden. Zweitens sollte durch Entlüften der Riemenscheibe und bei Bedarf durch Debridement des Flexor digitorum superficialis ausreichend Raum für ein spannungsfreies Gleiten geschaffen werden. Drittens sollte es eine leichte Überannäherung der Sehnenstümpfe an der Stumpfstelle geben, damit bei Rehabilitationsübungen keine Lücken entstehen. Schließlich wird als vierter Punkt vorgeschlagen, dass frühe aktive Bewegungsübungen unter der Kontrolle eines Handtherapeuten durchgeführt werden sollten15.
PTFE ist kein neues Material in der Gewebereparatur. In der Herz-Kreislauf-Chirurgie sind PTFE-Nähte weit verbreitet und PTFE-Barrieren gegen Adhäsionen sind weithin akzeptiert27. In jüngster Zeit wurden einige chirurgische Anwendungen in der Neurochirurgie eingeführt28. In der Handchirurgie ist PTFE jedoch bisher nicht weit verbreitet, obwohl es mehrere potenzielle Vorteile aufweist16. Dieses Material ist nicht starr und leicht zu handhaben, es ist verzugsbeständig nach dem Verknoten (keine Bruchstelle) und kann sich unter Spannung nicht in der Länge ändern (weniger Lücken)29. Aufgrund einer guten Biokompatibilität30 treibt es keine Gewebeentzündungvoran 31,32. Schließlich wird als nicht geflochtene Naht das Infektionsrisiko minimiert.
Das durchgeführte experimentelle Array weist jedoch einige Nachteile auf. Zunächst wurde eine singuläre Messung der reparierten Sehnen durchgeführt, während in vivo die Sehnen einem sich wiederholenden Belastungsmuster ausgesetzt sind. Zweitens fehlen den Experimenten, die ex vivo durchgeführt werden, Überlegungen zur Biologie33 und wie sich eine reparierte Sehne in den ersten sechs Wochen biologisch verändert, was kritisch ist. Amadio et al.9 haben die Bedeutung der Biologie für eine robuste Sehnenreparatur ausführlich kommentiert. Schließlich wurde im Vorfeld keine Beispielrechnung durchgeführt. Vorangegangene Studien sowie Vorversuche der Autoren gaben Orientierung für die durchgeführten Experimente. Es ist wichtig zu beachten, dass von einer signifikanten biophysikalischen Differenz von mindestens 10 N ausgegangen werden muss, da sonst die Differenz, selbst wenn sie statistisch signifikant ist, keinen Einfluss auf die Festigkeit der Beugesehnenreparatur hat. Die Erkenntnisse, die aus diesen Experimenten gewonnen wurden, waren so bemerkenswert, dass sie sich darauf auswirkten, wie die Autoren danach Sehnenreparaturen durchführten.
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Disclosures
Die Autoren erklären, dass sie keinen Interessenkonflikt haben. Es gibt keine Finanzierungsquelle.
Acknowledgments
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
| 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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