JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) как шовный материал в хирургии сухожилий

Published: October 06, 2022
doi:
10.3791/64115
, , , , , , ,
1Department of Plastic and Hand Surgery,University of Erlangen Medical Center, 2Department of Plastic, Hand, and Microsurgery,Sana Hospital Hof, 3Department of Materials Science and Engineering,Friedrich-Alexander-University, Erlangen-Nürnberg, 4Department of Plastic Surgery,Bayreuth Municipal Hospital, 5Institute of Anatomy, Chair II,Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg

Summary

Настоящий протокол иллюстрирует метод оценки биофизических свойств восстановления сухожилий ex vivo. С помощью этого метода оценивали шовный материал из политетрафторэтилена (ПТФЭ) и сравнивали с другими материалами в различных условиях.

Abstract

С эволюцией шовных материалов произошло изменение парадигм первичного и вторичного восстановления сухожилий. Улучшенные механические свойства позволяют проводить более агрессивную реабилитацию и более раннее восстановление. Однако для того, чтобы ремонт соответствовал более высоким механическим требованиям, необходимо оценить более совершенные методы наложения швов и завязывания узлов в сочетании с этими материалами. В этом протоколе было исследовано использование политетрафторэтилена (ПТФЭ) в качестве шовного материала в сочетании с различными методами репарации. В первой части протокола оценивались как линейная прочность на растяжение, так и удлинение завязанных по отношению к незавязанным прядям из трех различных материалов, используемых при восстановлении сухожилий сгибателей. Тремя различными материалами являются полипропилен (PPL), сверхвысокомолекулярный полиэтилен с плетеной оболочкой из полиэстера (СВМПЭ) и политетрафторэтилен (ПТФЭ). В следующей части (эксперименты ex vivo с сухожилиями трупных сгибателей) поведение ПТФЭ с использованием различных методов наложения швов оценивалось и сравнивалось с PPL и СВМПЭ.

Этот эксперимент состоит из четырех этапов: забор сухожилий сгибателей из свежих трупных рук, пересечение сухожилий стандартизированным способом, восстановление сухожилий четырьмя различными методами, монтаж и измерение восстановления сухожилий на стандартном линейном динамометре. СВМПЭ и ПТФЭ показали сопоставимые механические свойства и значительно превосходили PPL по линейной тяговой прочности. Ремонт четырех- и шестипрядными методами оказался более сильным, чем двухпрядные. Обработка и завязывание узлов из ПТФЭ являются сложной задачей из-за очень низкого поверхностного трения, но крепление четырех- или шестиручьевого ремонта сравнительно легко осуществимо. Хирурги обычно используют шовный материал из ПТФЭ в сердечно-сосудистой хирургии и хирургии молочной железы. Нити из ПТФЭ подходят для использования в хирургии сухожилий, обеспечивая надежное восстановление сухожилий, что позволяет применять режимы раннего активного движения для реабилитации.

Introduction

Лечение травм сухожилий сгибателей кисти является предметом споров уже более полувека. До 1960-х годов анатомическая область между средней фалангой и проксимальным отделом ладони называлась «ничейной землей», чтобы показать, что попытки первичной реконструкции сухожилий в этой области были тщетными и давали очень плохие результаты1. Однако в 1960-х годах вопрос о первичном восстановлении сухожилий был пересмотрен путем введения новых концепций реабилитации2. В 1970-х годах, благодаря достижениям в области нейробиологии, можно было разработать новые концепции ранней реабилитации, включая динамические шины3, но после этого удалось добиться лишь незначительных улучшений. Недавно были введены новые материалы со значительно улучшенной интегральной стабильностью4,5, так что в центре внимания оказались технические проблемы, отличные от выхода из строя шовных материалов, включая сырную проводку и вытягивание6.

До недавнего времени полипропилен (PPL) и полиэстер широко использовались для восстановления сухожилий сгибателей. Нить полипропилена 4-0 USP (Фармакопея США), соответствующая диаметру 0,150-0,199 мм, демонстрирует линейную прочность на растяжение менее 20 Ньютон (N) 6,7, тогда как сухожилия сгибателей кисти могут развивать in vivo линейные силы до 75 Н8. После травм и операций из-за отеков и спаек сопротивление тканей повышается более9. Классические методики пластики сухожилий включали двухцепочечные конфигурации, которые необходимо было усилить дополнительными эпитендинозными ходовыми швами 3,10. Новые полисмешанные полимерные материалы со значительно более высокой линейной прочностью привели к техническим разработкам4; одна полисмешанная нить с сердцевиной из длинноцепочечного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) в сочетании с плетеной оболочкой из полиэстера того же диаметра, что и PPL, может выдерживать линейные силы до 60 Н. Однако экструзионные технологии позволяют получать монофиламентные полимерные нити, проявляющие сопоставимые механические свойства6.

Методы ремонта также развивались в последнее десятилетие. Двухцепочечные методы восстановления сухожилий уступили место более сложным четырех- или шестицепочечным конфигурациям11,12. При использовании петлевого шва13 количество узлов может быть уменьшено. Комбинируя новые материалы с новыми технологиями, можно достичь начальной линейной прочности более 100 Н4.

В любом случае следует рекомендовать индивидуальную схему реабилитации с учетом особых особенностей пациента и методов восстановления сухожилий. Например, дети и взрослые, которые не могут следовать сложным инструкциям в течение длительного времени, должны быть подвергнуты отсроченной мобилизации. Менее прочный ремонт должен быть мобилизован только пассивным движением14,15. В противном случае ранние режимы активного движения должны быть золотым стандартом.

Общая цель этого метода – оценить новый шовный материал для восстановления сухожилия сгибателя. Чтобы отдать должное обоснованию протокола, этот метод представляет собой эволюцию ранее проверенных протоколов, найденных в литературе 4,10,12,16 в качестве средства оценки шовных материалов в условиях, напоминающих клиническую рутину. Используя современную сервогидравлическую систему контроля материалов, можно установить скорость тяги 300 мм/мин, напоминающую напряжение in vivo, в отличие от более ранних протоколов, использующих 25-180 мм/мин 4,10, с учетом ограничений в программном обеспечении и измерительном оборудовании. Этот метод подходит для исследований ex vivo по восстановлению сухожилий сгибателей и, в более широком смысле, для оценки применения шовных материалов. В материаловедении такие эксперименты обычно используются для оценки полимеров и других классов материалов17.

Этапы исследования: Исследования проводились в два этапа; Каждый из них был разделен на два или три последующих этапа. На первом этапе сравнивали нить из полипропилена (PPL) и нить из политетрафторэтилена (PTFE). Для имитации реальных клинических условий использовались нити 3-0 USP и 5-0 USP. Механические свойства самих материалов были впервые исследованы, хотя, будучи медицинскими устройствами, эти материалы уже были тщательно протестированы. Для этих измерений N = 20 прядей измеряли линейную прочность на растяжение. Также были исследованы узловатые пряди, поскольку завязывание узлов изменяет линейную прочность на растяжение и создает потенциальную точку разрыва. Основная часть первого этапа была посвящена тестированию характеристик двух разных материалов в клинических условиях. Кроме того, был выполнен и испытан на линейную прочность ремонт активной зоны 3-0 (двухпрядной Кирхмайр-Кесслер с модификациями Цехнера и Пеннингтона). Для дополнительного крыла исследования к ремонту был добавлен эпитендинозный ходовой шов 5-0 для дополнительной прочности18,19.

На последующем этапе было проведено сравнение трех материалов для наложения швов, включая PPL, СВМПЭ и PTFE. Для всех сравнений использовалась прядь USP 4-0, соответствующая диаметру 0,18 мм. Полный список использованных материалов см. в Таблице материалов. На последнем этапе был выполнен ремонт ядра Adelaide20 или M-Tang21 , как описано ранее.

Protocol

Эта статья не содержит каких-либо исследований с участием людей или животных, выполненных кем-либо из авторов. Использование человеческого материала полностью соответствовало университетской политике в отношении использования трупов и узнаваемых частей тела, Института анатомии Уни?…

Representative Results

Восстановление сухожилий: Когда использовалась только двухцепочечная техника Кирхмайра-Кесслера, наблюдалась высокая скорость проскальзывания с восстановлением, достигающим линейной прочности примерно 30 Н (рис. 2 и рис. 5A)5. In vivo…

Discussion

В этой серии экспериментов нить из ПТФЭ была оценена как шовный материал для восстановления сухожилия сгибателя. Протокол воспроизводит условия, которые похожи на ситуацию in vivo во всех аспектах, кроме двух. Во-первых, нагрузки, применяемые in vivo , повторяются, поэтому циклическ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Исследование проводилось на средства больницы Сана Хоф. Кроме того, авторы хотят поблагодарить г-жу Хафенрихтер (Serag Wiessner, Naila) за ее неустанную помощь в экспериментах.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hage, J. J. History off-hand: Bunnell’s no-man’s land. Hand. 14 (4), 570-574 (2019).
  2. Verdan, C. E. Primary repair of flexor tendons. Journal of Bone and Joint Surgery. 42 (4), 647-657 (1960).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Polykandriotis, E., et al. Flexor tendon repair with a polytetrafluoroethylene (PTFE) suture material. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 139 (3), 429-434 (2019).
  6. 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).
  7. Polykandriotis, E., et al. Individualized wound closure-mechanical properties of suture materials. Journal of Personalized Medicine. 12 (7), 1041 (2022).
  8. 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).
  9. Amadio, P. C. Friction of the gliding surface. Implications for tendon surgery and rehabilitation. Journal of Hand Therapy. 18 (2), 112-119 (2005).
  10. 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).
  11. Savage, R., Tang, J. B. History and nomenclature of multistrand repairs in digital flexor tendons. Journal of Hand Surgery. 41 (2), 291-293 (2016).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Tang, J. B. New developments are improving flexor tendon repair. Plastic and Reconstructive Surgery. 141 (6), 1427-1437 (2018).
  16. Dang, M. C., et al. Some biomechanical considerations of polytetrafluoroethylene sutures. Archives of Surgery. 125 (5), 647-650 (1990).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Chauhan, A., Palmer, B. A., Merrell, G. A. Flexor tendon repairs: techniques, eponyms, and evidence. Journal of Hand Surgery. 39 (9), 1846-1853 (2014).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Gray, H. . Grays Anatomy. , (2013).
  23. McGregor, A. D. . Fundamental Techniques of Plastic Surgery. 10th editon. , (2000).
  24. Tsuge, K., Yoshikazu, I., Matsuishi, Y. Repair of flexor tendons by intratendinous tendon suture. Journal of Hand Surgery. 2 (6), 436-440 (1977).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Head, W. T., et al. Adhesion barriers in cardiac surgery: A systematic review of efficacy. Journal of Cardiac Surgery. 37 (1), 176-185 (2022).
  28. 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).
  29. Pillukat, T., van Schoonhoven, J. Nahttechniken und Nahtmaterial in der Beugesehnenchirurgie. Trauma und Berufskrankheit. 18 (3), 264-269 (2016).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).

Tags

PTFESuture MaterialTendon SurgeryFlexor Tendon RepairCadaveric ModelMechanical PropertiesLinear Tension StrengthAdelaide’s Cross-lock 4-strand Core Repair

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image