Summary
Denne protokol illustrerer en metode til vurdering af de biofysiske egenskaber ved senereparationer ex vivo. Et polytetrafluorethylen (PTFE) suturmateriale blev evalueret ved denne metode og sammenlignet med andre materialer under forskellige betingelser.
Abstract
Med udviklingen af suturmaterialer har der været en ændring i paradigmer inden for primær og sekundær senereparation. Forbedrede mekaniske egenskaber muliggør mere aggressiv rehabilitering og tidligere genopretning. For at reparationen kan holde til højere mekaniske krav, skal mere avancerede suturerings- og knudeteknikker imidlertid vurderes i kombination med disse materialer. I denne protokol blev brugen af polytetrafluorethylen (PTFE) som suturmateriale i kombination med forskellige reparationsteknikker undersøgt. I den første del af protokollen blev både lineær spændingsstyrke og forlængelse af knyttet mod ikke-knyttede tråde af tre forskellige materialer, der anvendes til flexor senereparation, evalueret. De tre forskellige materialer er polypropylen (PPL), polyethylen med ultrahøj molekylvægt med en flettet kappe af polyester (UHMWPE) og polytetrafluorethylen (PTFE). I den næste del (ex vivo-eksperimenter med kadaveriske flexorsener) blev PTFE's opførsel ved hjælp af forskellige suturteknikker vurderet og sammenlignet med PPL og UHMWPE.
Dette eksperiment består af fire trin: høst af flexorsener fra friske kadaveriske hænder, transsektion af senerne på en standardiseret måde, senereparation ved fire forskellige teknikker, montering og måling af senereparationer på et standard lineært dynamometer. UHMWPE og PTFE viste sammenlignelige mekaniske egenskaber og var signifikant bedre end PPL med hensyn til lineær trækkraftstyrke. Reparationer med fire- og seksstrengede teknikker viste sig stærkere end tostrengede teknikker. Håndtering og knude af PTFE er en udfordring på grund af meget lav overfladefriktion, men fastgørelse af fire- eller seksstrengsreparationen er forholdsvis let at opnå. Kirurger bruger rutinemæssigt PTFE suturmateriale i kardiovaskulær kirurgi og brystkirurgi. PTFE-strengene er velegnede til brug i senekirurgi, hvilket giver en robust senereparation, så tidlige aktive bevægelsesregimer til rehabilitering kan anvendes.
Introduction
Behandlingen af flexor seneskader i hånden har været et spørgsmål om kontrovers i over et halvt århundrede. Indtil 1960'erne blev det anatomiske område mellem den midterste falanx og den proksimale palme navngivet "ingenmandsland" for at udtrykke, at forsøg på primær senerekonstruktion i dette område var forgæves og gav meget dårlige resultater1. I 1960'erne blev spørgsmålet om primær senereparation imidlertid taget op igen ved at introducere nye koncepter til rehabilitering2. I 1970'erne, med fremskridt inden for neurovidenskab, kunne nye koncepter for tidlig rehabilitering udvikles, herunder dynamiske skinner3, men derefter kunne der kun opnås marginale forbedringer. For nylig blev nye materialer introduceret med signifikant forbedret integreret stabilitet4,5, så andre tekniske spørgsmål end svigt i suturmaterialerne kom i fokus, herunder osteledninger og udtræk6.
Indtil for nylig blev polypropylen (PPL) og polyester meget udbredt i flexor senereparationer. En 4-0 USP (United States Pharmacopeia) streng af polypropylen svarende til en diameter på 0,150-0,199 mm udviser en lineær trækstyrke på mindre end 20 Newton (N)6,7, mens flexorsener i hånden kan udvikle in vivo lineære kræfter på op til 75 N8. Efter traumer og kirurgi, på grund af ødem og adhæsioner, fremmer vævets modstand mere9. Klassiske teknikker til senereparation omfattede tostrengede konfigurationer, der skulle forstærkes med yderligere epitendinøse løbende suturer 3,10. Nyere polyblandingspolymermaterialer med væsentligt højere lineær styrke har medført teknisk udvikling4; en enkelt polyblandingsstreng med en kerne af langkædet polyethylen med ultrahøj molekylvægt (UHMWPE) i kombination med en flettet jakke af polyester i samme diameter som PPL kan modstå lineære kræfter på op til 60 N. Imidlertid kan ekstruderingsteknologier fremstille monofilamentøse polymerstrenge, der udviser sammenlignelige mekaniske egenskaber6.
Reparationsteknikker har også udviklet sig i det sidste årti. Tostrengede senereparationsteknikker har givet plads til mere detaljerede fire- eller seksstrengede konfigurationer11,12. Ved brug af en sløjfet sutur13 kan antallet af knuder mindskes. Ved at kombinere nyere materialer med nyere teknikker kan der opnås en indledende lineær styrke på over 100 N4.
Et individualiseret rehabiliteringsregime bør under alle omstændigheder anbefales under hensyntagen til særlige patientegenskaber og senereparationsteknikker. For eksempel bør børn og voksne, der ikke er i stand til at følge komplekse instruktioner i lang tid, udsættes for forsinket mobilisering. Mindre stærke reparationer bør mobiliseres ved passiv bevægelse alene14,15. Ellers bør tidlige aktive bevægelsesregimer være den gyldne standard.
Det overordnede mål med denne metode er at evaluere et nyt suturmateriale til reparation af bøjesene. For at rose protokollens begrundelse er denne teknik en udvikling af tidligere validerede protokoller, der findes i litteraturen 4,10,12,16 som et middel til vurdering af suturmaterialer under forhold, der ligner klinisk rutine. Ved hjælp af et moderne testsystem for servohydrauliske materialer kan en trækkrafthastighed på 300 mm / min indstilles til at ligne in vivo-spænding i modsætning til tidligere protokoller, der bruger 25-180 mm / min 4,10, hvilket tager højde for begrænsninger i software og måleudstyr. Denne metode er velegnet til ex vivo-undersøgelser af reparation af bøjesener og i bredere forstand til evaluering af anvendelsen af suturmaterialer. I materialevidenskab anvendes sådanne eksperimenter rutinemæssigt til at evaluere polymerer og andre klasser af materialer17.
Faser af undersøgelsen: Undersøgelserne blev udført i to faser; Hver blev opdelt i to eller tre efterfølgende trin. I den første fase blev en polypropylen (PPL) streng og en polytetrafluorethylen (PTFE) streng sammenlignet. Både 3-0 USP og 5-0 USP strenge blev brugt til at efterligne de virkelige kliniske tilstande. De mekaniske egenskaber af materialerne selv blev først undersøgt, selvom de er medicinsk udstyr, er disse materialer allerede blevet grundigt testet. Til disse målinger blev N = 20 tråde målt for lineær trækstyrke. Knyttede tråde blev også undersøgt, da knude ændrer lineær spændingsstyrke og producerer et potentielt brudpunkt. Hoveddelen af første fase handlede om at teste de to forskellige materialers ydeevne under kliniske forhold. Derudover blev 3-0 kernereparationer (tostrenget Kirchmayr-Kessler med modifikationerne af Zechner og Pennington) udført og testet for lineær styrke. For en yderligere fløj af undersøgelsen blev en epitendinøs 5-0 løbende sutur tilføjet til reparationen for yderligere styrke18,19.
I en efterfølgende fase blev der udført en sammenligning mellem tre sutureringsmaterialer, herunder PPL, UHMWPE og PTFE. Til alle sammenligninger blev der anvendt en USP 4-0 streng, svarende til en diameter på 0,18 mm. For en komplet liste over de anvendte materialer henvises til materialetabellen. Til det sidste trin blev der udført en Adelaide20 eller en M-Tang21 kernereparation som beskrevet tidligere.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne artikel indeholder ingen undersøgelser med menneskelige deltagere eller dyr udført af nogen af forfatterne. Brugen af det menneskelige materiale var i fuld overensstemmelse med universitetets politik for brug af kadavere og genkendelige kropsdele, Institut for Anatomi, University of Erlangen.
1. Høst flexorsenerne
- Høstning af flexor digitorum profundus
- Placer en frisk cadaveric øvre lem på dissekeringsbordet med den ventral-palmar side mod kirurgen. Brug en standard håndfikseringsenhed til at holde falangerne i forlængelsen.
- Bemærk den afdødes alder og køn.
- Brug en skalpel nr. 15 til at placere et median langsgående snit ved pegefingeren på palmarsiden, begyndende fra den distale falanx distalt mod A1-remskiven22 over metacarpophalangealleddet22.
- Afskær A1- og A2-remskiverne22 i længderetningen uden at skade bøjesenerne. Afbryd flexor digitorum profundus22 på niveauet af det distale interphalangeale led ved hjælp af en skalpel.
- Brug båndet på en kirurgisk skødsvamp til at sætte senen under trækkraft og hente flexor digitorum profundus på niveau med A1-remskiven.
- Lav et 6 cm tværgående snit på rascetta-folden22 ved hjælp af en skalpel nr. 15.
- Lav et andet tværgående snit 10 cm proksimalt til rascettaen.
- Lav nu et langsgående snit ved medianen af palmarsiden af underarmen, der forbinder de to førnævnte tværgående snit.
- Udvikle to modsatte hudflapper på niveau med underarmens fascia for at udsætte flexorsenerne. Flexorsenerne er let identificerbare under huden.
- Brug igen båndet på en kirurgisk skødsvamp til at placere flexor digitorum-senen under trækkraft og trække senen proksimal tilbage til håndleddet.
- Afskær nu senen ved muskulotendinøse kryds for maksimal senelængde ved hjælp af en skalpel nr. 11.
- Anbring seneprøven i 500 ml 0,9% saltopløsning.
- Gentag trin 1.1.1 til 1.1.12 for tredje til femte finger.
- Høstning af flexor digitorum superficialis
- Afskær senen af flexor digitorum superficialis af pegefingeren proksimal til håndleddet ved sen-muskulært kryds, hvor den hvidlige sene ændres til brunligt muskelvæv.
- Brug nu båndet på en kirurgisk skødsvamp til at trække senen tilbage på stedet for pegefingerens A1-remskive.
- Afskær vinculae22 af senerne i håndfladen.
- Træk flexor digitorum superficialis22 distalt tilbage til det proksimale interphalangeale led.
- Brug en skalpel nr. 15 til at adskille flexor digitorum superficialis ved chiasma, lige ved det proksimale interphalangeale led22.
- Anbring seneprøven i 500 ml 0,9% saltopløsning.
- Gentag trin 1.2.1 til 1.2.6 for tredje til femte finger.
- Høst af flexor pollicis longus22
- Brug en skalpel nr. 15 til at lave et 9 cm langsgående mediansnit ved palmarsiden af tommelfingeren fra den distale falanx til A1-remskiven.
- Skær i længderetningen A1 og A2 remskiverne.
- Udsæt tommelfingerens bøjesene, og ved hjælp af en nr. 15 skalpel skal du skære senen ved dens indsættelse over bunden af den distale falanx.
- Brug båndet på en kirurgisk skødsvamp til at trække senen tilbage på niveau med A1-remskiven.
- På det kirurgiske sted proksimalt til håndleddet finder du flexor pollicis longus senen i det radiale hjørne af flexorrummet og trækker det tilbage med et bånd af en kirurgisk skødsvamp.
- Afskær senen ved muskulotendinøs krydset.
- Anbring seneprøven i 500 ml 0,9% saltopløsning.
2. Transsektion af senen (figur 1)
- Fastgør seneprøven på en ekspanderet polystyrenplade med stifter eller 18 G kanyler.
- Transekter senen i midten ved hjælp af en skalpel med et nr. 11-blad.
BEMÆRK: Senen må ikke transekteres to gange, da længden ellers ikke er tilstrækkelig til stabil montering på den servohydrauliske målemaskine.
3. Reparation af sener
- Kirchmayr-Kessler tostrenget kernereparation med Zechner og Pennington modifikationer18,19 (figur 2)
- Brug et nr. 11-blad og lav et 5 mm stiksnit i midterlinjen af den højrehåndede del af senen, ca. 1,5 cm fra stubben (dvs. stedet for den afskårne sene).
- Gennem dette snit indsættes suturens skarpe runde nål og udgang ved siden af senen på samme niveau mod kirurgen. Denne passage af nålen skal være på det overfladiske plan.
- Indsæt nu nålen på overfladen af senen ca. 3 mm længere til højre og dyk ned i det dybe plan.
- Gå ud ved stubben og indsæt nålen på den stik modsatte side ved den venstrehåndede del af senen.
- Dukke op ved overfladen af senen, ved den side, der er nærmest kirurgen, ca. 1,8 cm fra stubben.
- Gå nu ind i siden af senen 3 mm mod stubben og følg en sti på tværs til senen. Afslut ved siden modsat kirurgen.
- Gå ind i senens overflade 3 mm længere væk fra stubben, og følg et dybt plan, der går ud ved venstre stub.
- Indtast den højre stub og følg et langsgående dybt plan, indtil det forlader overfladen af senen ca. 1,8 cm fra stubben.
- Indsæt nålen på den anden side af senen, på niveau med det indledende stiksnit. Kom ud af stiksnittet.
- Bind en kirurgisk knude med otte kast, skift retningen manuelt23.
- Adelaide cross-lock firestrenget kernereparation11,19 (figur 2)
- Indsæt nålen i venstre stub af den transekterede sene. Følg senens vej på kirurgens side i 1,5 cm og gå ud ved overfladen af senen. Indsæt nålen 3 mm til venstre og tag en bid på 3 mm, gå ud mod kirurgen.
- Indsæt nålen 3 mm til højre ved siden af udgangspunktet for den første sti og følg senen helt til siden indtil venstre stub. Indsæt nålen i højre stub i en sti helt ydre del af senen. Gå ca. 1,5 cm ud til højre for stubben.
- Indsæt nu nålen igen 3 mm til højre og tag fat og gå ud ved siden af senen.
- Stik kanylen tilbage mod højre stub, og tryk ca. 3 mm ind mod venstre. Gå ud ved højre stub og indtast igen i venstre stub i 1,5 cm. Tag fat i en del af senen på 3 mm med suturen og gå ud nær midterlinjen.
- Sæt nålen 3 mm tættere på stubben igen, og følg senens retning til højre, og sørg for at gå ud ved stubben.
- Indsæt nålen i højre stub og følg senefibrene ca. 1,5 cm til højre. Afslut ved overfladen.
- Indtast senen længere til højre (3 mm) og tag fat i det langeste. Sæt nålen 3 mm til venstre og følg senen ud ved stubben. Bind nu en kirurgisk knude med otte kast, skift retningen manuelt.
- M-Tang seksstrenget kernereparation11 (figur 2)
- Indsæt nålen i løkken ca. 1,5 cm fra senens højre stub, og tag fat i en del af senen på ca. 3 mm.
- Før nålen gennem løkken og indsæt nålen i senens overflade.
- Følg senens sti og gå ud mellem stubbene.
- Sæt nålen ind i den modsatte stub igen, og følg senen i det dybe plan i 1,8 cm. Afslut ved overfladen af senen.
- Indtast nu 3 mm nær stubben og følg en tværgående sti til den anden side af senen og gå ud der.
- Indsæt nålen, der bærer løkken 3 mm til venstre, længere væk fra stubbene. Følg senens sti og gå ud mellem stubbene. Indtast igen ved den modsatte stub og gå 1,5 cm ud til højre ved senens overflade.
- Klip en af de to tråde, der bevæbner nålen med en saks.
- Stik kanylen ind og tag fat i en 3 mm del af senen.
- Bind nu manuelt en kirurgisk knude med otte kast, skiftevis retning23.
- Tag endnu en loop sutur og udfør en Tsuge sutur24 ved at tage fat i en del af senen på ca. 3 mm ved 1,5 cm til højre.
- Sæt nålen ind igen og følg senens vej til venstre. Afslut mellem stubbene.
- Gå igen ind i venstre stub og følg senens sti i 1,5 cm. Afslut ved overfladen af senen.
- Klip her en af de to tråde, der bevæbner nålen med en saks.
- Indsæt nålen igen, tag fat i 3 mm af senen.
- Bind nu manuelt en kirurgisk knude med otte kast, skiftevis retningen.
4. Uniaxial trækprøvning
- Opsætning af trækprøvningsmaskinen
- Monter vejecellen på det øverste tværhoved på standardtrækprøvningssystemet ved hjælp af tilslutningssystemet og de respektive bolte.
- Monter prøvegrebene på den nederste del, bevæg tværhovedet og vejecellen ved hjælp af forbindelsessystemet og de respektive bolte.
- Tænd for kontrolcomputeren, og åbn testsoftwaren. Vent på initialiseringen af trækprøvningsmaskinen. Klik på Filer > Åbn , og vælg derefter Zwick-testprogrammet Simple Tensile Test til Fmax-bestemmelse. Klik derefter på ok.
- Indstil den aktuelle prøvegrebsafstand ved at klikke på Machine > Setup. Mål prøvegrebsafstanden ved hjælp af en tykkelse, og skriv værdien i Aktuel værktøjsseparation/Strømgreb for at adskille grebet, og klik på ok.
- Konfigurer målesekvensen ved at klikke på Guide. Gå til Pre-test , og indstil grebet til grebsadskillelsen ved startpositionen til 20 cm. Marker derefter Forindlæs og indstil forspændingen til 0,50 N. Gå til Testparametre , og indstil testhastigheden til 300 mm/min. Klik på Serielayout for at afslutte installationsprocessen.
- Klik på Startposition for at indstille grebsadskillelsen til startpositionen.
- Montering og afprøvning af den reparerede sene
- Klik på Force 0 i testsoftwaren umiddelbart før prøvemonteringen.
- Overfør den reparerede sene umiddelbart efter reparation til trækprøvningsmaskinen (figur 3 og figur 4) ved hjælp af pincet.
- Indsæt groft papir mellem prøvegrebene og senen for at øge friktionen under prøvetesten. Luk prøvegrebene håndtæt og stressfrit.
- Klik på Start for at starte målesekvensen. Den lineære trækkraft dokumenteres af den dedikerede testsoftware. Dokumenter den maksimale kraft før fejl.
- Undersøg konstruktionen visuelt, og dokumentér prøven fotografisk med ethvert kommercielt kamera. Definer fejltilstanden baseret på de efterfølgende klassifikationer:
- Glidning: Suturmaterialets løkker glider gennem senen, og suturen trækker sig ud.
- Knudefejl: Knuden svigter og løsnes.
- Pause: Brud på sutur.
BEMÆRK: At tage et billede af den mislykkede prøve er kun til kvalitative formål, ikke til en måling, og derfor behøver det ikke at være på en standardiseret måde. For eksempel intet standard lys eller afstand.
- Eksporter rådata (force-displacement-data) i form af en tabel (.xls fil) til grafisk repræsentation. Opsummer resultaterne i en tabel med værdier udtrykt i Newton (N).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Senreparationer: Når en tostrenget Kirchmayr-Kessler-teknik blev brugt alene, var der en høj glidningshastighed med reparationer, der nåede en lineær styrke på ca. 30 N (figur 2 og figur 5A)5. In vivo kan senen i flexor digitorum profundus udvikle lineær trækkraft på op til 75 N8. Under posttraumatiske forhold kan denne værdi være endnu højere på grund af friktion, hævelse og vedhæftninger9.
Når en tostrenget Kirchmayr-Kessler-teknik blev anvendt i kombination med en epitendinøs løbende sutur (figur 2 og figur 5B)5, kunne glidning undgås i PPL-gruppen, men ikke i PTFE-gruppen. Alligevel var reparationer med PTFE (73,41 ± 19,81 N) signifikant stærkere end PPL (49,90 ± 16,05 N)5, hvilket bekræfter hypotesen om, at PTFE kan give stærkere reparation. Denne form for reparation har været (og er stadig) grundpillen i senereparation i de fleste håndservice i Tyskland. Ikke desto mindre ville en ny type reparationsteknik være nødvendig for at undgå glidning med dette materiale. Derfor blev der udført yderligere eksperimenter med seks- og ottestrengede reparationer.
Stærkere reparationsteknikker, der rutinemæssigt anvendes i dag, blev anvendt til denne linje af eksperimenter; Adelaide og M-Tang typer af reparationer blev brugt11,15 (figur 2). Brugen af UHMWPE (80,11 ± 18,34 N) eller PTFE (76,16 ± 29,10 N) gav signifikant stærkere senereparationer end PPL (45,92 ± 12,53 N)6, når der ses bort fra reparationsteknik (figur 6 og tabel 1). Reparationerne med UHMWPE og PTFE var sammenlignelige med hensyn til lineær styrke. Når man sammenligner de forskellige teknikker, gav den tostrengede Kirchmayr-Kessler-teknik ringere resultater end både firestrengede (Adelaide) og seksstrengede (M-Tang) teknikker 5,6. Når man sammenligner Adelaide med M-Tang, var den seksstrengede reparation noget stærkere, men ikke signifikant (figur 6 og tabel 1)6.
Kort fortalt kan PTFE sammenlignes med UHMWPE som sutureringsmateriale, og enten Adelaide- eller M-Tang-teknikkerne kan anvendes.
Håndtering og knude af materialerne: PTFE viser en meget lav overfladefriktion. Dette er fordelagtigt for at fastgøre de mange strengteknikker på en pæn og jævn måde, men udgør en udfordring for kirurgen til knude og håndtering. Derfor er flere kast nødvendige end med PPL eller UHMWPE6.
Statistisk analyse: Envejs ANOVA blev brugt til sammenligning mellem grupperne. Alle målinger af trækstyrken (fejlbelastning) udtrykkes i Newton (N) med middelværdier og standardafvigelse (±). Senmateriale fra kadaveriske donorhænder blev fordelt ligeligt til alle effektgrupper.
Figur 1: Standardiseret opdeling af senen . (A) Seneprøverne monteres på en ekspanderet polystyrenplade ved hjælp af stifter eller 30 G nåle. Seneprøverne har en længde på ca. 20 cm. (B) Seneprøven transekteres i midten. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Flexor sene reparationsteknikker. Kirchmayr-Kessler tostrenget reparation (venstre). Adelaide firestrenget reparation (anden fra venstre). M-Tang seksstrenget reparation (anden fra højre). Kirchmayr-Kessler to-strenget reparation med en epitendinøs løbemadrassutur (højre). Tallet er vedtaget fra 6 og gengivet med tilladelse. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Montering af flexorsenereparationen på testsystemet for servohydrauliske materialer. (A) Den reparerede sene monteres på den universelle servohydrauliske testmaskine. Til denne linje af eksperimenter anvendes et 100 N-modul. (B) Prøven (repareret sene) monteres på testmaskinen. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Monteret reparation af bøjesener (detalje). (A,B) Detalje af den monterede reparerede sene fra to sider. Dette tal er vedtaget fra 5 og gengivet med tilladelse. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Sammenligning mellem polypropylen og polytetrafluorethylen (PTFE) med Kirchmayr-Kessler-teknikken. (A) Den lineære trækstyrke af polypropylen og PTFE ved anvendelse af Kirchmayr-Kessler-teknikken. Der var ingen forskel mellem de to materialer med hensyn til lineær trækstyrke, selvom PTFE var noget svagere på grund af glidning5. Forkortelse: PTFE = Polytetrafluorethylen. Fejlbjælker angiver standardafvigelse. N = 10 for alle forsøg. (B) Den lineære trækstyrke af polypropylen og PTFE, når der blev anvendt en epitendinøs løbende sutur, var glidning mindre et problem for polypropylenreparationerne, men reparationen brød sammen ved ca. 50 N. Tværtimod mislykkedes reparationer med PTFE ved omkring 70 N på grund af glidning. ** = p < 0,001 (envejs ANOVA med Bonferroni-korrektionen)5 . Fejlbjælker angiver standardafvigelse. N = 10 for alle forsøg. Dette tal er vedtaget fra 5 og gengivet med tilladelse. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Sammenligning mellem PPL, PTFE og UHMWPE med Adelaide- og M-Tang-teknikkerne. Med kombinationen af en stærkere reparation (firestrenget Adelaide eller seksstrenget M-Tang) og et stærkere suturmateriale (polytetrafluorethylen eller UHMWPE) kunne der opnås en lineær spændingsstyrke på 75 N eller mere. Der blev ikke observeret nogen signifikant fordel ved firestrengs- versus seksstrengsteknikken. ** = p < 0,001 (envejs ANOVA med Bonferroni-korrektionen)6. Fejlbjælker angiver standardafvigelse. N = 10 for alle forsøg. Dette tal er vedtaget fra 6 og gengivet med tilladelse. Klik her for at se en større version af denne figur.
| PPL | UHMWPE | PTFE | p-værdi | |
| M-Tang 6-strenget | 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-strenget | 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-værdi | 0.53 | 0.15 | >0,99 | |
| samlede data 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 |
| Lineær trækstyrke af ensom streng | 16,37 ± 0,21 N | 72,16 ± 4,34 N | 22,22 ± 0,69 N | Alle sammenligninger <0,001** |
Tabel 1: Oversigt over resultater fra reparation af bøjesene. Reparationer med PTFE viste en maksimal trækstyrke, der kunne sammenlignes med UHMWPE. Begge reparationer var betydeligt stærkere end dem med PPL. Forkortelser: PTFE = polytetrafluorethylen, UHMWPE = polyethylen med ultrahøj molekylvægt. Tabellen er vedtaget fra 6 og gengivet med tilladelse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denne serie af eksperimenter blev en PTFE-streng evalueret som sutureringsmateriale til reparation af bøjesene. Protokollen gengiver forhold, der ligner in vivo-situationen i alle aspekter undtagen to. For det første er de belastninger, der påføres in vivo , gentagne, så en cyklisk gentagen type belastning kan være bedre egnet. For det andet, i løbet af de første 6 uger postoperativt, det betydelige skift fra biomekanik til biologi, efterhånden som senheling skrider frem, hvilket er en proces, der ikke kan behandles tilstrækkeligt under ex vivo-betingelser .
PTFE-materialet, der anvendes i denne protokol, viste en række fordelagtige egenskaber, herunder god biokompatibilitet, lav overfladefriktion, fleksibilitet samt fremragende lineær trækstyrke. Knuder har dog en tendens til at blive for omfangsrige, da PTFE har brug for nogle ekstra kast for at knuderne skal være stabile. Dette er et afgørende punkt i flexor senereparation, da omfangsrige knuder forstyrrer glidning og heling. Bortset fra det kan håndtering være udfordrende, da suturens overflade er meget glat. Derfor er forfatterne stadig tilbageholdende med at bruge det i daglig klinisk praksis.
Denne protokol gennemgik en udvikling, da forfatterne led nogle tilbageslag. For det første skulle seneprøverne høstet fra menneskelige kadavere bruges to gange (dvs. udføre to reparationer på forskellige niveauer af samme flexorsene. For en stabil montering på det servohydrauliske måleapparat var det imidlertid nødvendigt med hele senens længde. For det andet viste de indledende sammenligninger udført med en enkelt Kirchmayr-Kessler-kernereparation sig at være uegnede til PTFE-materialet og endte med tidlig glidning af strengen gennem senens fibre. Som en første foranstaltning blev en epitendinøs løbemadrassutur tilføjet til kernereparationen. Den epitendinøse løbesutur er kendt for at styrke reparationen med ca. 40%10. Til sidst blev det besluttet, at for tilstrækkelig greb og slyngning af senefibrene skulle stærkere reparationer udføres12,15.
Adelaide form for reparation i midten (cross lock firestrenget teknik) blev først populær blandt håndkirurger i Australien. Det er en meget stærk reparation, der giver mulighed for tidlig genoptræning af hånden efter flexor seneskader25. En anden populær type multistreng reparation er M-Tang seksstrenget teknik introduceret af Jin Bo Tang26. Disse teknikker viste sig at være mere egnede, når man brugte PTFE til senereparation. PTFE har en fremtid inden for senereparation, hvis bekymringer om knudestabilitet løses. En form for termisk svejsning kan erstatte flere voluminøse knuder i fremtiden.
Der opstod også en mindre vanskelighed med hensyn til rækkevidden af lineære trækstyrkemålinger. De modulære elementer, der anvendes med servohydrauliske lineære måleanordninger, ligger rutinemæssigt i området enten 10-100 N eller 100-1.000 N og så videre. Målingerne måtte gentages lejlighedsvis med stærkere reparationer, der modstod lineær trækkraft på 100 N uden brud.
For at forstå begrundelsen for protokollen og begrænsningen af ex vivo-eksperimenter er det vigtigt at forstå biologien bag flexor senereparation. Elsfeld et al.8 demonstrerede i intraoperative målinger, at isoleret uimodståelig bøjning af en bøjesene kan producere spidskræfter på op til 74 N 8. Amadio et al. postulerede, at adhæsioner og hævelse efter en skade skulle føre til endnu højere glidemodstand9. En standard tostrenget Kirchmayr-Kessler-reparation med en epitendinøs løbende sutur kan holde op mellem 30-50 N5. Nyere materialer i kombination med stærkere reparationsteknikker kan holde stand mod lineære kræfter på mere end 100 N 4,6.
Tang et al.15 identificerede fire nøglepunkter for forbedret reparation af bøjesene. For det første bør der anvendes en stærk multistrenget reparationsteknik. For det andet bør der skabes tilstrækkelig plads til spændingsfri glidning ved udluftning af remskiven og ved debridering af flexor digitorum superficialis, når det er nødvendigt. For det tredje bør der være en lille overtilnærmelse af senestubbene på stubbestedet, så der ikke opstår huller under rehabiliteringsøvelserne. Endelig foreslås det som et fjerde punkt, at tidlig aktiv bevægelsesøvelse skal udføres under kontrol af en håndterapeut15.
PTFE er ikke et nyt materiale inden for vævsreparation. I kardiovaskulær kirurgi anvendes PTFE-suturer i vid udstrækning, og PTFE-barrierer mod adhæsioner accepteres bredt27. For nylig blev nogle kirurgiske applikationer introduceret i neurokirurgi28. I håndkirurgi har PTFE imidlertid ikke været meget udbredt hidtil, selvom det viser flere potentielle fordele16. Dette materiale er ikke stift og let at håndtere, det er modstandsdygtigt over for forvrængning efter knude (ikke et brudpunkt) og kan ikke ændres i længden under spænding (mindre gab)29. På grund af en god biokompatibilitet30 driver den ikke vævsbetændelse31,32. Endelig minimeres risikoen for infektion som en ikke-flettet sutur.
Det udførte eksperimentelle array har dog nogle ulemper. For det første blev der udført en entydig måling af de reparerede sener, mens senerne in vivo udsættes for en gentagen type belastningsmønster. For det andet mangler eksperimenterne, der er ex vivo , overvejelser om biologi33 og hvordan en repareret sene ændrer sig biologisk i løbet af de første seks uger, hvilket er kritisk. Amadio et al.9 har udførligt kommenteret biologiens betydning for robust senereparation. Endelig blev der ikke udført nogen stikprøveberegning på forhånd. Tidligere undersøgelser samt foreløbige eksperimenter fra forfatterne gav orientering for de udførte eksperimenter. Det er vigtigt at bemærke, at der må antages en meningsfuld biofysisk forskel på mindst 10 N, ellers vil forskellen, selv når den er statistisk signifikant, ikke påvirke styrken af flexorsenereparationen. Indsigterne fra disse eksperimenter var så bemærkelsesværdige, at de havde indflydelse på, hvordan forfatterne udførte senereparationer derefter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen interessekonflikt. Der er ingen finansieringskilde.
Acknowledgments
Undersøgelsen blev udført med midler fra Sana Hospital Hof. Desuden ønsker forfatterne at takke fru Hafenrichter (Serag Wiessner, Naila) for hendes utrættelige hjælp med eksperimenterne.
Materials
| 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 |
References
- Hage, J. J. History off-hand: Bunnell's no-man's land. Hand. 14 (4), 570-574 (2019).
- Verdan, C. E.
- Kessler, I., Nissim, F. Primary repair without immobilization of flexor tendon division within the digital sheath. An experimental and clinical study. Acta Orthopaedica Scandinavia. 40 (5), 587-601 (1969).
- Waitayawinyu, T., Martineau, P. A., Luria, S., Hanel, D. P., Trumble, T. E. Comparative biomechanic study of flexor tendon repair using FiberWire. The Journal of Hand Surgery. 33 (5), 701-708 (2008).
- Polykandriotis, E., et al. Flexor tendon repair with a polytetrafluoroethylene (PTFE) suture material. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 139 (3), 429-434 (2019).
- Polykandriotis, E., et al. Polytetrafluoroethylene (PTFE) suture vs fiberwire and polypropylene in flexor tendon repair. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 141 (9), 1609-1614 (2021).
- Polykandriotis, E., et al. Individualized wound closure-mechanical properties of suture materials. Journal of Personalized Medicine. 12 (7), 1041 (2022).
- Edsfeldt, S., Rempel, D., Kursa, K., Diao, E., Lattanza, L. In vivo flexor tendon forces generated during different rehabilitation exercises. Journal of Hand Surgery. 40 (7), 705-710 (2015).
- Amadio, P. C. Friction of the gliding surface. Implications for tendon surgery and rehabilitation. Journal of Hand Therapy. 18 (2), 112-119 (2005).
- Wieskotter, B., Herbort, M., Langer, M., Raschke, M. J., Wahnert, D. The impact of different peripheral suture techniques on the biomechanical stability in flexor tendon repair. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 138 (1), 139-145 (2018).
- Savage, R., Tang, J. B. History and nomenclature of multistrand repairs in digital flexor tendons. Journal of Hand Surgery. 41 (2), 291-293 (2016).
- Lawrence, T. M., Davis, T. R. A biomechanical analysis of suture materials and their influence on a four-strand flexor tendon repair. Journal of Hand Surgery. 30 (4), 836-841 (2005).
- Lawrence, T. M., Davis, T. R. Locking loops for flexor tendon repair. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 87 (5), 385-386 (2005).
- Kannas, S., Jeardeau, T. A., Bishop, A. T. Rehabilitation following zone II flexor tendon repairs. Techniques in Hand and Upper Extremity Surgery. 19 (1), 2-10 (2015).
- Tang, J. B. New developments are improving flexor tendon repair. Plastic and Reconstructive Surgery. 141 (6), 1427-1437 (2018).
- Dang, M. C., et al. Some biomechanical considerations of polytetrafluoroethylene sutures. Archives of Surgery. 125 (5), 647-650 (1990).
- Abellan, D., Nart, J., Pascual, A., Cohen, R. E., Sanz-Moliner, J. D. Physical and mechanical evaluation of five suture materials on three knot configurations: an in vitro study. Polymers. 8 (4), 147 (2016).
- Silva, J. M., Zhao, C., An, K. N., Zobitz, M. E., Amadio, P. C. Gliding resistance and strength of composite sutures in human flexor digitorum profundus tendon repair: an in vitro biomechanical study. Journal of Hand Surgery. 34 (1), 87-92 (2009).
- Chauhan, A., Palmer, B. A., Merrell, G. A. Flexor tendon repairs: techniques, eponyms, and evidence. Journal of Hand Surgery. 39 (9), 1846-1853 (2014).
- Tolerton, S. K., Lawson, R. D., Tonkin, M. A. Management of flexor tendon injuries - Part 2: current practice in Australia and guidelines for training young surgeons. Hand Surgery. 19 (2), 305-310 (2014).
- Tang, J. B., et al. Strong digital flexor tendon repair, extension-flexion test, and early active flexion: experience in 300 tendons. Hand Clinics. 33 (3), 455-463 (2017).
- Gray, H. Grays Anatomy. , Arcturus Publishing. (2013).
- McGregor, A. D. Fundamental Techniques of Plastic Surgery. 10th editon. , Churchill Livingstone. (2000).
- Tsuge, K., Yoshikazu, I., Matsuishi, Y. Repair of flexor tendons by intratendinous tendon suture. Journal of Hand Surgery. 2 (6), 436-440 (1977).
- Croog, A., Goldstein, R., Nasser, P., Lee, S. K. Comparative biomechanic performances of locked cruciate four-strand flexor tendon repairs in an ex vivo porcine model. Journal of Hand Surgery. 32 (2), 225-232 (2007).
- Tang, J. B. Indications, methods, postoperative motion and outcome evaluation of primary flexor tendon repairs in Zone 2. Journal of Hand Surgery. 32 (2), 118-129 (2007).
- Head, W. T., et al. Adhesion barriers in cardiac surgery: A systematic review of efficacy. Journal of Cardiac Surgery. 37 (1), 176-185 (2022).
- Pressman, E., et al. Teflon or Ivalon: a scoping review of implants used in microvascular decompression for trigeminal neuralgia. Neurosurgery Reviews. 43 (1), 79-86 (2020).
- Pillukat, T., van Schoonhoven, J. Nahttechniken und Nahtmaterial in der Beugesehnenchirurgie. Trauma und Berufskrankheit. 18 (3), 264-269 (2016).
- Dudenhoffer, D. W., et al. In vivo biocompatibility of a novel expanded polytetrafluoroethylene suture for annuloplasty. The Thoracic and Cardiovascular Surgeon. 68 (7), 575-583 (2018).
- Dy, C. J., Daluiski, A. Update on zone II flexor tendon injuries. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 22 (12), 791-799 (2014).
- Killian, M. L., Cavinatto, L., Galatz, L. M., Thomopoulos, S. The role of mechanobiology in tendon healing. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 21 (2), 228-237 (2012).
- Muller-Seubert, W., et al. Retrospective analysis of free temporoparietal fascial flap for defect reconstruction of the hand and the distal upper extremity. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 141 (1), 165-171 (2021).
