Politetrafluoroetileno (PTFE) como material de sutura en cirugía de tendones

Resumen

El presente protocolo ilustra un método para evaluar las propiedades biofísicas de las reparaciones de tendones ex vivo. Un material de sutura de politetrafluoroetileno (PTFE) se evaluó mediante este método y se comparó con otros materiales en diferentes condiciones.

Resumen

Con la evolución de los materiales de sutura, se ha producido un cambio de paradigmas en la reparación de tendones primarios y secundarios. Las propiedades mecánicas mejoradas permiten una rehabilitación más agresiva y una recuperación más temprana. Sin embargo, para que la reparación resista las demandas mecánicas más altas, se deben evaluar técnicas de sutura y anudado más avanzadas en combinación con esos materiales. En este protocolo, se investigó el uso de politetrafluoroetileno (PTFE) como material de sutura en combinación con diferentes técnicas de reparación. En la primera parte del protocolo, se evaluaron tanto la resistencia a la tensión lineal como el alargamiento de hebras anudadas contra hebras no anudadas de tres materiales diferentes utilizados en la reparación del tendón flexor. Los tres materiales diferentes son polipropileno (PPL), polietileno de peso molecular ultra alto con una cubierta trenzada de poliéster (UHMWPE) y politetrafluoroetileno (PTFE). En la siguiente parte (experimentos ex vivo con tendones flexores cadavéricos), se evaluó el comportamiento del PTFE utilizando diferentes técnicas de sutura y se comparó con PPL y UHMWPE.

Este experimento se compone de cuatro pasos: recolección de los tendones flexores de manos cadavéricas frescas, transección de los tendones de manera estandarizada, reparación del tendón mediante cuatro técnicas diferentes, montaje y medición de las reparaciones del tendón en un dinamómetro lineal estándar. El UHMWPE y el PTFE mostraron propiedades mecánicas comparables y fueron significativamente superiores a PPL en términos de resistencia a la tracción lineal. Las reparaciones con técnicas de cuatro y seis hebras demostraron ser más fuertes que las técnicas de dos hebras. El manejo y el anudado del PTFE son un desafío debido a la muy baja fricción de la superficie, pero la fijación de la reparación de cuatro o seis hebras es comparativamente fácil de lograr. Los cirujanos utilizan rutinariamente material de sutura de PTFE en cirugía cardiovascular y cirugía de mama. Las hebras de PTFE son adecuadas para su uso en cirugía de tendones, proporcionando una reparación robusta del tendón para que se puedan aplicar regímenes de movimiento activo temprano para la rehabilitación.

Introducción

El tratamiento de las lesiones del tendón flexor de la mano ha sido un tema de controversia durante más de medio siglo. Hasta la década de 1960, el área anatómica entre la falange media y la palma proximal fue nombrada "tierra de nadie", para expresar que los intentos de reconstrucción del tendón primario en esta área fueron inútiles, produciendo resultados muy pobres¹. Sin embargo, en la década de 1960, el tema de la reparación del tendón primario fue revisado mediante la introducción de nuevos conceptos para la rehabilitación². En la década de 1970, con los avances en neurociencias, se pudieron desarrollar nuevos conceptos de rehabilitación temprana, incluidas las férulas dinámicas³, pero a partir de entonces solo se pudieron lograr mejoras marginales. Recientemente, se introdujeron nuevos materiales con una estabilidad integral significativamente mejorada^4,5 de modo que se enfocaron los problemas técnicos distintos de la falla de los materiales de sutura^, incluido el cableado del queso y la extracción⁶.

Hasta hace poco, el polipropileno (PPL) y el poliéster eran ampliamente utilizados en las reparaciones del tendón flexor. Una hebra 4-0 USP (United States Pharmacopeia) de polipropileno correspondiente a un diámetro de 0.150-0.199 mm exhibe una resistencia lineal a la tracción de menos de 20 Newton (N)^6,7, mientras que los tendones flexores de la mano pueden desarrollar fuerzas lineales in vivo de hasta 75 N⁸. Después del trauma y la cirugía, debido al edema y las adherencias, la resistencia del tejido avanza más⁹. Las técnicas clásicas de reparación del tendón incluían configuraciones de dos hebras que debían ser reforzadas con suturas epitendinosas adicionales ^3,10. Los nuevos materiales poliméricos poliméricos con una resistencia lineal sustancialmente mayor han dado lugar a desarrollos técnicos⁴; una sola hebra de polimezcla con un núcleo de polietileno de peso molecular ultra alto de cadena larga (UHMWPE) en combinación con una cubierta trenzada de poliéster en el mismo diámetro que PPL puede soportar fuerzas lineales de hasta 60 N. Sin embargo, las tecnologías de extrusión pueden fabricar hebras de polímero monofilamentoso que exhiben propiedades mecánicas comparables⁶.

Las técnicas de reparación también han evolucionado en la última década. Las técnicas de reparación del tendón de dos hebras han dado paso a configuraciones más elaboradas de cuatro o seis hebras^11,12. Mediante el uso de una sutura en bucle¹³, el número de nudos puede ser disminuido. Al combinar materiales más nuevos con técnicas más nuevas, se puede lograr una resistencia lineal inicial de más de 100 N⁴.

En cualquier caso, se debe recomendar un régimen de rehabilitación individualizado, teniendo en cuenta los atributos especiales del paciente y las técnicas de reparación del tendón. Por ejemplo, los niños y adultos que no pueden seguir instrucciones complejas durante mucho tiempo deben ser sometidos a una movilización tardía. Las reparaciones menos fuertes deben ser movilizadas solo por movimiento pasivo^14,15. De lo contrario, los regímenes de movimiento activo temprano deben ser el estándar de oro.

El objetivo general de este método es evaluar un nuevo material de sutura para la reparación del tendón flexor. Para elogiar la justificación del protocolo, esta técnica es una evolución de protocolos previamente validados encontrados en la literatura 4,10,12,16 como un medio de evaluación de materiales de sutura en condiciones que se asemejan a la rutina clínica. Utilizando un moderno sistema de prueba de materiales servohidráulicos, se puede ajustar una velocidad de tracción de 300 mm / min que se asemeja a la tensión in vivo, en contraste con los protocolos anteriores que utilizan 25-180 mm / min ^4,10, teniendo en cuenta las limitaciones en el software y el equipo de medición. Este método es adecuado para estudios ex vivo sobre reparaciones del tendón flexor y, en un sentido más amplio, para la evaluación de la aplicación de materiales de sutura. En ciencias de los materiales, tales experimentos se utilizan rutinariamente para evaluar polímeros y otras clases de materiales¹⁷.

Fases del estudio: Los estudios se realizaron en dos fases; Cada uno se dividió en dos o tres pasos posteriores. En la primera fase, se compararon una hebra de polipropileno (PPL) y una hebra de politetrafluoroetileno (PTFE). Se utilizaron las hebras 3-0 USP y 5-0 USP para imitar las condiciones clínicas reales. Las propiedades mecánicas de los materiales en sí se investigaron por primera vez, aunque al ser dispositivos médicos, estos materiales ya han sido ampliamente probados. Para estas mediciones, se midieron N = 20 hebras para la resistencia lineal a la tracción. También se investigaron las hebras anudadas ya que el anudado altera la resistencia a la tensión lineal y produce un posible punto de ruptura. La parte principal de la primera fase consistió en probar el rendimiento de los dos materiales diferentes en condiciones clínicas. Además, se realizaron reparaciones de núcleo 3-0 (Kirchmayr-Kessler de dos hebras con las modificaciones de Zechner y Pennington) y se probaron para determinar la resistencia lineal. Para un ala adicional de la investigación, se agregó una sutura epitendinosa de carrera 5-0 a la reparación para una fuerza adicional^18,19.

En una fase posterior, se realizó una comparación entre tres materiales de sutura, incluyendo PPL, UHMWPE y PTFE. Para todas las comparaciones, se utilizó una hebra USP 4-0, correspondiente a un diámetro de 0,18 mm. Para obtener una lista completa de los materiales utilizados, consulte la Tabla de materiales. Para el paso final, se realizó una reparación del núcleo Adelaide²⁰ o M-Tang²¹ como se describió anteriormente.

Protocolo

Este artículo no contiene ningún estudio con participantes humanos o animales realizado por ninguno de los autores. El uso del material humano estaba en plena conformidad con la política de la universidad para el uso de cadáveres y partes del cuerpo reconocibles, Instituto de Anatomía, Universidad de Erlangen.

1. Cosechar los tendones flexores

1. Recolección del flexor profundo de los dedos
   1. Coloque una extremidad superior cadavérica fresca en la mesa de disección con el lado ventral-palmar mirando hacia el cirujano. Use un dispositivo de fijación manual estándar para mantener las falanges en la extensión.
   2. Tenga en cuenta la edad y el sexo del difunto.
   3. Usando un bisturí No. 15, coloque una incisión longitudinal mediana en el dedo índice en el lado palmar comenzando desde la falange distal distalmente hacia la polea A1 22 sobre la articulación metacarpofalángica²².
   4. Cortar las poleas A1 y A2²² longitudinalmente sin lesionar los tendones flexores. Cortar el flexor profundo de los dedos²² a nivel de la articulación interfalángica distal con un bisturí.
   5. Use la banda de una esponja quirúrgica para colocar el tendón bajo tracción y recuperar el flexor profundo de los dedos al nivel de la polea A1.
   6. Haga una incisión transversal de 6 cm en el pliegue^{rascetta 22} con un bisturí No. 15.
   7. Realizar otra incisión transversal de 10 cm proximal a la rascetta.
   8. Ahora haga una incisión longitudinal en la mediana del lado palmar del antebrazo, conectando las dos incisiones transversales antes mencionadas.
   9. Desarrolle dos colgajos de piel opuestos a nivel de la fascia del antebrazo para exponer los tendones flexores. Los tendones flexores son fácilmente identificables debajo de la piel.
   10. Una vez más, use la banda de una esponja quirúrgica para colocar el tendón flexor digitorum bajo tracción y retraiga el tendón proximal a la muñeca.
   11. Ahora, corte el tendón en la unión musculotendinosa para obtener la longitud máxima del tendón usando un bisturí No. 11.
   12. Coloque la muestra del tendón en 500 ml de solución salina al 0,9%.
   13. Repita los pasos 1.1.1 a 1.1.12 para el tercer a quinto dedo.
2. Recolección del flexor digitorum superficialis
   1. Cortar el tendón del flexor digitorum superficialis del dedo índice proximal a la muñeca en la unión tendino-muscular, donde el tendón blanquecino se transforma en tejido muscular pardusco.
   2. Ahora use la banda de una esponja quirúrgica para retraer el tendón en el sitio de la polea A1 del dedo índice.
   3. Cortar los vinculae²² de los tendones de la palma.
   4. Retraer el flexor digitorum superficialis²² distalmente a la articulación interfalángica proximal.
   5. Use un bisturí No. 15 para cortar el flexor digitorum superficialis en el quiasma, justo en la articulación interfalángica proximal²².
   6. Coloque la muestra del tendón en 500 ml de solución salina al 0,9%.
   7. Repita los pasos 1.2.1 a 1.2.6 para el tercer al quinto dedo.
3. Recolección del flexor pollicis longus²²
   1. Use un bisturí No. 15 para hacer una incisión mediana longitudinal de 9 cm en el lado palmar del pulgar desde la falange distal hasta la polea A1.
   2. Incide longitudinalmente las poleas A1 y A2.
   3. Exponga el tendón flexor del pulgar y, mediante el uso de un bisturí No. 15, corte el tendón en su inserción sobre la base de la falange distal.
   4. Usando la banda de una esponja quirúrgica, retraiga el tendón al nivel de la polea A1.
   5. En el sitio quirúrgico proximal a la muñeca, encuentre el tendón flexor largo del pollicis en la esquina más radial del compartimiento flexor y retírelo con una banda de una esponja quirúrgica.
   6. Cortar el tendón en la unión musculotendinosa.
   7. Coloque la muestra del tendón en 500 ml de solución salina al 0,9%.

2. Transsección del tendón (Figura 1)

1. Fije la muestra del tendón en una placa de poliestireno expandido con clavijas o cánulas de 18 G.
2. Transecciona el tendón en el medio usando un bisturí con una cuchilla No. 11.
   NOTA: No transecte el tendón dos veces o la longitud no será suficiente para un montaje estable en la máquina de medición servohidráulica.

3. Reparación del tendón

1. Reparación del núcleo de dos hilos de Kirchmayr-Kessler con las modificaciones de Zechner y Pennington^18,19 (Figura 2)
   1. Use una cuchilla No. 11 y haga una incisión punzante de 5 mm en la línea media de la parte derecha del tendón, aproximadamente a 1,5 cm del muñón (es decir, el sitio del tendón cortado).
   2. A través de esta incisión inserte la aguja redonda afilada de la sutura y salga por el lado del tendón en el mismo nivel hacia el cirujano. Este paso de la aguja debe estar en el plano superficial.
   3. Ahora inserte la aguja en la superficie del tendón aproximadamente 3 mm más a la derecha y sumérjase en el plano profundo.
   4. Salga por el muñón e inserte la aguja en el lado opuesto exacto en la parte izquierda del tendón.
   5. Emerger en la superficie del tendón, en el lado más cercano al cirujano, aproximadamente a 1,8 cm del muñón.
   6. Ahora ingrese el lado del tendón 3 mm hacia el muñón y siga un camino transversal al tendón. Salga por el lado opuesto al cirujano.
   7. Ingrese la superficie del tendón 3 mm más lejos del muñón y siga un plano profundo que sale por el muñón izquierdo.
   8. Ingrese al muñón derecho y siga un plano longitudinal profundo hasta salir por la superficie del tendón aproximadamente a 1,8 cm del muñón.
   9. Inserte la aguja en el lado más alejado del tendón, al nivel de la incisión inicial de la puñalada. Emerger de la incisión de la puñalada.
   10. Ata un nudo quirúrgico con ocho lanzamientos, alternando la dirección manualmente²³.
2. Reparación de cuatro hebras Adelaide cross-lock^11,19 (Figura 2)
   1. Inserte la aguja en el muñón izquierdo del tendón transeccionado. Siga la trayectoria del tendón en el lado del cirujano durante 1,5 cm y salga por la superficie del tendón. Inserte la aguja 3 mm a la izquierda y tome una mordida de 3 mm, saliendo hacia el cirujano.
   2. Inserte la aguja 3 mm hacia la derecha, junto al punto de salida del primer camino y siga el tendón hacia el lado hasta el muñón izquierdo. Inserte la aguja en el muñón derecho en un camino en la parte más externa del tendón. Salga aproximadamente 1,5 cm a la derecha del muñón.
   3. Ahora inserte la aguja nuevamente a 3 mm a la derecha y agarre, saliendo por el lado del tendón.
   4. Inserte la aguja de nuevo hacia el muñón derecho, introduciendo aproximadamente 3 mm hacia la izquierda. Salga por el muñón derecho y vuelva a entrar en el muñón izquierdo durante 1,5 cm. Agarrar una porción del tendón de 3 mm con la sutura y salir cerca de la línea media.
   5. Vuelva a insertar la aguja 3 mm más cerca del muñón y siga la dirección del tendón hacia la derecha, asegurándose de salir por el muñón.
   6. Inserte la aguja en el muñón derecho y siga las fibras tendinosas aproximadamente 1,5 cm hacia la derecha. Salir a la superficie.
   7. Vuelva a entrar en el tendón más a la derecha (3 mm) y agarre, apuntando hacia el lado opuesto. Inserte la aguja 3 mm hacia la izquierda y siga el tendón que sale por el muñón. Ahora ate un nudo quirúrgico con ocho lanzamientos, alternando la dirección manualmente.
3. Reparación del núcleo de seis hebras M-Tang¹¹ (Figura 2)
   1. Inserte la aguja del asa aproximadamente a 1,5 cm del muñón derecho del tendón y agarre una porción del tendón de aproximadamente 3 mm de tamaño.
   2. Pase la aguja a través del asa e inserte la aguja en la superficie del tendón.
   3. Siga el camino del tendón y salga entre los muñones.
   4. Vuelva a insertar la aguja en el muñón opuesto y siga el tendón en el plano profundo durante 1,8 cm. Salir en la superficie del tendón.
   5. Ahora ingrese 3 mm cerca del muñón y siga un camino transversal hacia el lado más alejado del tendón y salga allí.
   6. Inserte la aguja que lleva el lazo 3 mm a la izquierda, más lejos de los muñones. Siga el camino del tendón y salga entre los muñones. Vuelva a entrar en el muñón opuesto y salga 1,5 cm a la derecha en la superficie del tendón.
   7. Corta una de las dos hebras armando la aguja con tijeras.
   8. Inserte la aguja y agarre una porción de 3 mm del tendón.
   9. Ahora ate manualmente un nudo quirúrgico con ocho lanzamientos, alternando la dirección²³.
   10. Tome otra sutura de asa y realice una sutura Tsuge²⁴ agarrando una porción del tendón de aproximadamente 3 mm a 1,5 cm a la derecha.
   11. Vuelva a insertar la aguja y siga el camino del tendón hacia la izquierda. Salir entre los tocones.
   12. Vuelva a entrar en el muñón izquierdo y siga el camino del tendón durante 1,5 cm. Salir en la superficie del tendón.
   13. Aquí, corta una de las dos hebras armando la aguja con un par de tijeras.
   14. Vuelva a insertar la aguja, agarrando 3 mm del tendón.
   15. Ahora ate manualmente un nudo quirúrgico con ocho lanzamientos, alternando la dirección.

4. Ensayo de tracción uniaxial

1. Configurar la máquina de ensayo de tracción
   1. Monte la célula de carga en la cruceta superior del sistema de prueba de tracción estándar utilizando el sistema de conexión y los pernos respectivos.
   2. Monte las empuñaduras de la muestra en la parte inferior, moviendo la cruceta y la célula de carga utilizando el sistema de conexión y los pernos respectivos.
   3. Encienda la computadora de control y abra el software de prueba. Espere la inicialización de la máquina de prueba de tracción. Haga clic en Archivo > Abrir y luego elija el programa de prueba Zwick Prueba de tracción simple para la determinación de Fmax. A continuación, haga clic en Aceptar.
   4. Configure la distancia de agarre de la muestra actual haciendo clic en Configuración de > máquina. Mida la distancia de agarre de la muestra con una pinza y escriba el valor en Separación de herramientas actual/Agarre actual para la separación de agarre y haga clic en Aceptar.
   5. Configure la secuencia de medición haciendo clic en Asistente. Vaya a Pre-test y ajuste la separación de agarre a agarre en la posición inicial a 20 cm. A continuación, marque Precarga y establezca la precarga en 0,50 N. Vaya a Parámetros de prueba y establezca la velocidad de prueba en 300 mm/min. Haga clic en Diseño de serie para finalizar el proceso de configuración.
   6. Haga clic en Posición inicial para establecer la separación de agarre en la posición inicial .
2. Montaje y prueba del tendón reparado
   1. Haga clic en Forzar 0 en el software de prueba directamente antes del montaje de la muestra.
   2. Transfiera el tendón reparado inmediatamente después de la reparación a la máquina de prueba de tracción (Figura 3 y Figura 4) usando fórceps.
   3. Inserte papel grueso entre las empuñaduras de la muestra y el tendón para aumentar la fricción durante la prueba de la muestra. Cierre las empuñaduras de la muestra con fuerza y sin estrés.
   4. Haga clic en Iniciar para iniciar la secuencia de medición. La fuerza de tracción lineal está documentada por el software de prueba dedicado. Documente la fuerza máxima antes de la falla.
   5. Inspeccione la construcción visualmente y documente la muestra fotográficamente con cualquier cámara comercial. Defina el modo de error en función de las clasificaciones posteriores:
      1. Deslizamiento: Los bucles del material de sutura se deslizan a través del tendón y la sutura se retira.
      2. Falla del nudo: El nudo falla y se desata.
      3. Rotura: Ruptura de sutura.
         NOTA: Tomar una foto del espécimen fallido es solo para fines cualitativos, no para una medición, y por lo tanto no tiene que ser de manera estandarizada. Por ejemplo, no hay luz estándar o distancia.
   6. Exporte datos sin procesar (datos de desplazamiento de fuerza) en forma de tabla (archivo .xls) para la representación gráfica. Resuma los resultados en una tabla de valores expresados en Newton (N).

Resultados

Reparaciones del tendón: Cuando se utilizó una técnica de Kirchmayr-Kessler de dos hebras sola, hubo una alta tasa de deslizamiento con reparaciones que alcanzaron una fuerza lineal de aproximadamente 30 N (Figura 2 y Figura 5A)⁵. In vivo, el tendón del flexor profundo de los dedos puede desarrollar una tracción lineal de hasta 75 N⁸. En condiciones postraumáticas, este valor puede s...

Discusión

En esta línea de experimentos, se evaluó una hebra de PTFE como material de sutura para la reparación del tendón flexor. El protocolo reproduce condiciones que son similares a la situación in vivo en todos menos dos aspectos. En primer lugar, las cargas aplicadas in vivo son repetitivas, por lo que un tipo de carga cíclicamente repetido podría ser más adecuado. En segundo lugar, durante las primeras 6 semanas después de la operación, el cambio significativo de la biomecánica hacia la biologí...

Materiales

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