聚四氟乙烯（PTFE）作为肌腱手术中的缝合材料

摘要

本协议说明了一种评估离 体肌腱修复的生物物理特性的方法。通过该方法对聚四氟乙烯（PTFE）缝合材料进行了评估，并在不同条件下与其他材料进行了比较。

摘要

随着缝合材料的发展，初级和次级肌腱修复的范式发生了变化。改进的机械性能允许更积极的康复和更早的恢复。然而，为了使修复能够满足更高的机械要求，必须结合这些材料评估更先进的缝合和打结技术。在该协议中，研究了使用聚四氟乙烯（PTFE）作为缝合材料并结合不同的修复技术。在协议的第一部分中，评估了用于屈肌腱修复的三种不同材料的线张力强度和打结与未打结股的伸长率。这三种不同的材料是聚丙烯（PPL），超高分子量聚乙烯与聚酯编织护套（UHMWPE）和聚四氟乙烯（PTFE）。在下一部分（尸体屈肌腱的离体 实验）中，评估了使用不同缝合技术的PTFE的行为，并与PPL和UHMWPE进行了比较。

该实验包括四个步骤:从新鲜的尸体手上收获屈肌腱，以标准化方式横断肌腱，通过四种不同的技术进行肌腱修复，在标准线性测功机上安装和测量肌腱修复。UHMWPE和PTFE表现出相当的力学性能，在线性牵引强度方面明显优于PPL。事实证明，使用四股和六股技术进行修复比两股技术更强大。由于表面摩擦非常低，PTFE的处理和打结是一个挑战，但四股或六股修复的紧固相对容易实现。外科医生在心血管外科和乳房手术中经常使用PTFE缝合材料。PTFE股适用于肌腱手术，提供强大的肌腱修复，以便可以应用早期的主动运动方案进行康复。

引言

半个多世纪以来，手屈肌腱损伤的治疗一直是一个有争议的问题。直到 1960 年代，中指骨和近端手掌之间的解剖区域被命名为"无人区"，以表示在该区域进行原发性肌腱重建的尝试是徒劳的，结果非常差¹.然而，在 1960 年代，通过引入新的康复概念重新审视了初级肌腱修复问题².在1970年代，随着神经科学的进步，可以开发早期康复的新概念，包括动态夹板³，但此后只能实现微小的改善。最近，引入了^{整体稳定性显著}提高的新材料4，^5，因此缝合线材料失效以外的技术问题成为焦点^，包括奶酪布线和拉拔⁶。

直到最近，聚丙烯（PPL）和聚酯还广泛用于屈肌腱修复。直径为 0.150-0.199 mm 的 4-0 USP（美国药典）聚丙烯链的线性拉伸强度小于 20 牛顿 （N）⁶，7^，而手的屈肌腱可以在体内产生高达 75 N⁸ 的线性力。创伤和手术后，由于水肿和粘连，组织的抵抗^{力增加更多}9。经典的肌腱修复技术包括双股配置，必须通过额外的上腱运行缝合线^3，10进行加固。具有更高线强度的新型共混聚合物材料带来了技术发展⁴;具有长链超高分子量聚乙烯（UHMWPE）芯的单条共混物链与与PPL直径相同的聚酯编织护套相结合，可以承受高达60 N的线性力。然而，挤出技术可以制造具有可比机械性能的单丝聚合物链⁶。

修复技术在过去十年中也得到了发展。两股肌腱修复技术已经让位于更复杂的四股或六股配置^11，12。通过使用环形缝合线¹³，可以减少结的数量。通过将新材料与新技术相结合，可以实现超过100 N的初始线强度⁴。

在任何情况下都应提倡个体化康复方案，同时考虑到患者的特殊属性和肌腱修复技术。例如，无法长时间遵循复杂指示的儿童和成人应延迟动员。较弱的修复应仅通过被动运动动员^14，15。否则，早期的主动运动方案应该是黄金标准。

该方法的总体目标是评估用于屈肌腱修复的新型缝合材料。为了赞扬该方案的基本原理，该技术是文献⁴，^10，12，16中先前验证的方案的演变，作为在类似于临床常规的条件下评估缝合材料的手段。使用现代伺服液压材料测试系统，可以设置类似于体内应力的300 mm / min的牵引速度，与使用25-180 mm / min^4，10的早期协议相反，考虑到软件和测量设备的局限性。该方法适用于屈肌腱修复的离体研究，在更广泛的意义上适用于缝合材料应用的评价。在材料科学中，此类实验通常用于评估聚合物和其他类别的材料¹⁷。

研究阶段:研究分两个阶段进行;每个步骤都分为两个或三个后续步骤。在第一阶段，比较聚丙烯（PPL）链和聚四氟乙烯（PTFE）链。3-0 USP和5-0 USP链均用于模拟真实的临床状况。首先研究了材料本身的机械性能，尽管是医疗设备，但这些材料已经过广泛的测试。对于这些测量，测量N = 20股的线性拉伸强度。还研究了打结的股线，因为打结会改变线性拉伸强度并产生潜在的断裂点。第一阶段的主要部分是测试两种不同材料在临床条件下的性能。此外，还进行了3-0的核心修复（两股基希迈尔-凯斯勒与Zechner和Pennington的修改）并测试了线性强度。对于调查的额外侧翼，在修复中增加了一条 5-0 的上肢跑步缝合线，以增加强度^18，19。

在随后的阶段，对三种缝合材料进行了比较，包括PPL，UHMWPE和PTFE。对于所有比较，使用USP 4-0股，对应于直径为0.18 mm。有关所用材料的完整列表，请参阅 材料表。在最后一步中，如前所述进行了阿德莱德²⁰ 或M-Tang²¹ 核心维修。

研究方案

本文不包含任何作者对人类参与者或动物进行的任何研究。人体材料的使用完全符合埃尔朗根大学解剖学研究所关于使用尸体和可识别身体部位的大学政策。

1.收获屈肌腱

1. 收获深部指屈肌
   1. 将新鲜的尸体上肢放在解剖台上，腹掌侧面向外科医生。使用标准手固定装置将指骨保持在伸展中。
   2. 注意死者的年龄和性别。
   3. 使用15号手术刀，在掌侧的食指处放置一个正中纵切口，从远端指骨开始，在掌指关节²²上向A1滑轮²²。
   4. 纵向切断 A1 和 A2 滑轮²² ，而不会损伤屈肌腱。使用手术刀在远端指间关节水平切断指深屈肌²² 。
   5. 使用手术膝部海绵的带子将肌腱置于牵引之下，并在 A1 滑轮的水平处取回指深屈肌。
   6. 使用15号手术刀在rascetta crice²² 上做一个6厘米的横向切口。
   7. 在rascetta近端10厘米处再做一个横向切口。
   8. 现在在前臂掌侧的中间做一个纵向切口，连接上述两个横向切口。
   9. 在前臂筋膜水平处形成两个相对的皮瓣，以暴露屈肌腱。屈肌腱在皮肤下很容易识别。
   10. 再次，使用手术膝部海绵的带子将指屈肌腱置于牵引下，并将肌腱缩回腕近端。
   11. 现在，使用 11 号手术刀切断肌腱连接处的肌腱以获得最大肌腱长度。
   12. 将肌腱标本放入 500 mL 的 0.9% 盐水溶液中。
   13. 对第三至第五根手指重复步骤 1.1.1 至 1.1.12。
2. 趾屈肌浅表的收获
   1. 切断手腕近端肌腱部近端食指浅表屈肌腱，白色肌腱变为褐色肌肉组织。
   2. 现在使用手术膝盖海绵的带子在食指的A1滑轮部位缩回肌腱。
   3. 切断手掌肌腱的长春膜²² 。
   4. 将指趾屈肌^浅表22 向近端指间关节远端缩回。
   5. 使用15号手术刀切断视交叉处的指趾屈肌浅表，就在近端指间关节²²处。
   6. 将肌腱标本放入 500 mL 的 0.9% 盐水溶液中。
   7. 对第三至第五根手指重复步骤 1.2.1 至 1.2.6。
3. 拇长屈肌的收获²²
   1. 使用 15 号手术刀在拇指掌侧从远端指骨到 A1 滑轮做一个 9 厘米的纵向正中切口。
   2. 纵向切开 A1 和 A2 滑轮。
   3. 露出拇指的屈肌腱，并使用 15 号手术刀切断插入远端指骨基部的肌腱。
   4. 使用手术膝盖海绵的带子，在A1滑轮的水平处缩回肌腱。
   5. 在手腕近端的手术部位，在屈肌间室的最桡角找到拇长屈肌腱，并用手术膝盖海绵带将其缩回。
   6. 切断肌腱交界处的肌腱。
   7. 将肌腱标本放入 500 mL 的 0.9% 盐水溶液中。

2.肌腱横断（图1）

1. 将肌腱标本固定在带有销钉或 18 G 套管的发泡聚苯乙烯板上。
2. 使用带有 11 号刀片的手术刀在中间横断肌腱。
   注意: 不要将肌腱横断两次，否则长度不足以稳定安装到伺服液压测量机上。

3.肌腱修复

1. 基希迈尔-凯斯勒双股核心维修与Zechner和Pennington修改^18，19 （图2）
   1. 使用 11 号刀片，在肌腱右手部分的中线，距残端约 1.5 厘米（即断断肌腱部位）处做一个 5 毫米的刺切口。
   2. 通过这个切口插入缝合线的锋利圆针，并在肌腱侧面向外科医生发出相同的水平。针的这种通过需要在表面平面上。
   3. 现在将针头插入肌腱表面，向右再进一步约 3 毫米，然后潜入深平面。
   4. 在残端退出，将针插入肌腱左旋部分的正好相反的一侧。
   5. 出现在肌腱表面，在离外科医生最近的一侧，距离残端约1.8厘米。
   6. 现在向残端进入肌腱的侧面 3 毫米，然后沿着横向到肌腱的路径。在外科医生对面的一侧退出。
   7. 从残端3毫米处进入肌腱表面，然后沿着左残端出口的深平面。
   8. 进入右侧残端并沿着纵向深平面，直到从距残端约 1.8 cm 的肌腱表面退出。
   9. 将针插入肌腱的远侧，在初始刺切口的水平。从刺切口出来。
   10. 用八次投掷打一个手术结，手动交替方向²³.
2. 阿德莱德交叉锁四股铁芯维修^11，19 （图2）
   1. 将针插入横断肌腱的左残端。沿着外科医生一侧的肌腱路径行驶1.5厘米，然后在肌腱表面退出。将针头向左插入 3 毫米，咬一口 3 毫米，朝外科医生退出。
   2. 将针头向右插入3毫米，靠近第一条路径的出口点，然后沿着肌腱到最一侧直到左残端。将针头插入肌腱最外侧路径中的右残端。从树桩右侧约 1.5 厘米处退出。
   3. 现在再次将针头插入右侧 3 毫米处并抓住，从肌腱侧面退出。
   4. 将针头插回右侧残端，向左输入约3毫米。从右侧树桩出口，然后再次进入左侧树桩 1.5 厘米。用缝合线抓住3毫米肌腱的一部分，并在中线附近退出。
   5. 将针头重新插入靠近残端 3 毫米的位置，并按照肌腱向右的方向移动，确保在残端退出。
   6. 将针插入右侧残端，沿着肌腱纤维向右移动约 1.5 厘米。在表面退出。
   7. 重新进入肌腱向右（3毫米）并抓住，瞄准远侧。将针头向左插入 3 毫米，然后沿着肌腱在残端退出。现在用八次投掷打一个手术结，手动交替方向。
3. M-唐六股铁芯维修¹¹ （图2）
   1. 将环的针插入距离肌腱右残端约1.5厘米处，并抓住约3毫米大小的肌腱的一部分。
   2. 将针穿过环并将针插入肌腱表面。
   3. 沿着肌腱的路径，在残肢之间退出。
   4. 将针头重新插入对面的残肢，沿着肌腱在深平面上移动 1.8 厘米。在肌腱表面退出。
   5. 现在进入残端附近的 3 毫米，然后沿着横向路径到达肌腱远侧并在那里退出。
   6. 将带有环的针向左插入 3 毫米，远离树桩。沿着肌腱的路径，在残肢之间退出。从对面的残端重新进入，并在肌腱表面向右退出1.5厘米。
   7. 用剪刀剪断武装针头的两股中的一股。
   8. 插入针头并抓住肌腱的 3 毫米部分。
   9. 现在手动用八次投掷打一个手术结，交替方向²³。
   10. 取另一条环缝线，通过在右侧 1.5 厘米处抓住约 3 毫米的肌腱部分进行^{Tsuge 缝合 24} 。
   11. 重新插入针头并沿着肌腱的路径向左移动。在树桩之间退出。
   12. 重新进入左残端，沿着肌腱的路径行驶1.5厘米。在肌腱表面退出。
   13. 在这里，用一把剪刀剪断武装针头的两股中的一根。
   14. 重新插入针头，抓住3毫米的肌腱。
   15. 现在手动用八次投掷打一个手术结，交替方向。

4. 单轴拉伸试验

1. 设置拉力试验机
   1. 使用连接系统和相应的螺栓将称重传感器安装在标准拉伸测试系统的上十字头上。
   2. 将试样夹具安装在下部，使用连接系统和相应的螺栓移动十字头和称重传感器。
   3. 打开控制计算机，打开测试软件。等待拉力试验机初始化。单击 文件>打开 ，然后选择Zwick测试程序 简单拉伸测试以确定Fmax。然后单击 确定。
   4. 通过单击 机器>设置来设置当前的试样夹持距离。使用卡尺测量试样夹持距离，并将值写在当前刀具分离/当前夹具夹具分离中，然后单击 确定。
   5. 通过单击 向导设置测量序列。转到 预测试 并将手柄设置为起始位置的夹持分离度为 20 厘米。然后，勾选预加载并将预 加载 设置为 0.50 N。转到测试 参数 并将 测试速度 设置为 300 mm/min。单击 系列布局 以完成设置过程。
   6. 单击"起始位置"将夹点间距设置为 起始位置 。
2. 修复肌腱的安装和测试
   1. 在样品安装之前直接在测试软件中单击 强制 0 。
   2. 使用镊子将修复后的肌腱立即转移到拉伸试验机（图3 和 图4）中。
   3. 在试样夹具和肌腱之间插入粗纸，以增加试样测试期间的摩擦力。关闭试样夹手，手紧且无压力。
   4. 单击 "开始 "以启动测量序列。线性牵引力由专用测试软件记录。记录故障前的最大力。
   5. 目视检查结构，并使用任何商用相机以摄影方式记录样品。根据后续分类定义故障模式:
      1. 滑移:缝合材料的环滑过肌腱，缝合线拉出。
      2. 结失败:结失败和解开。
      3. 断裂:缝合线断裂。
         注意:拍摄失败试样的照片仅用于定性目的，而不是用于测量，因此不必以标准化的方式进行。例如，没有标准光线或距离。
   6. 以表格（.xls文件）的形式导出原始数据（力-位移-数据）以进行图形表示。在以牛顿 （N） 表示的值表中汇总结果。

结果

肌腱修复:当单独使用两股基希迈尔-凯斯勒技术时，滑移率很高，修复达到大约 30 N 的线性强度（图 2 和图 5A）⁵。在体内，深指屈肌的肌腱可以产生高达75 N⁸的线性牵引力。在创伤后条件下，由于摩擦、肿胀和粘连，该值可能更高⁹.

当双股Kirchmay...

讨论

在一系列实验中，PTFE链被评估为屈肌腱修复的缝合材料。该协议再现了除两个方面外的所有方面都类似于 体内 情况的条件。首先， 体内 施加的负荷是重复的，因此循环重复的负荷类型可能更合适。其次，在术后前6周，随着肌腱愈合的进展，从生物力学向生物学的重大转变，这是一个在 离体 条件下无法充分解决的过程。

该方案中使用的PTFE材料显示出?...

材料

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