Политетрафторэтилен (ПТФЭ) как шовный материал в хирургии сухожилий

Резюме

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.

Аннотация

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.

Введение

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 стабильностью^4,5, 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 конфигурациям^11,12. 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 движением^14,15. 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 прочности^18,19.

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.

протокол

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 Университета Эрлангена.

1. Соберите сухожилия сгибателей

1. Заготовка сгибателя пальцев profundus
   1. Положите свежую трупную верхнюю конечность на рассекающий стол вентрально-ладонной стороной лицом к хирургу. Используйте стандартное устройство фиксации рук, чтобы удерживать фаланги в разгибании.
   2. Обратите внимание на возраст и пол умершего.
   3. С помощью скальпеля No 15 сделайте срединный продольный разрез указательным пальцем на ладонной стороне, начиная от дистальной фаланги дистально к шкиву^А1 22 над пястно-фаланговым суставом²².
   4. Разрежьте шкивы А1 и^{А2 22} в продольном направлении, не повреждая сухожилия сгибателей. Разорвите сгибатель digitorum^{profundus 22} на уровне дистального межфалангового сустава с помощью скальпеля.
   5. Используйте повязку хирургической губки на коленях, чтобы установить сухожилие под вытяжение и извлечь сгибатель пальцев profundus на уровне шкива A1.
   6. Сделайте поперечный разрез длиной 6 см на складке^{рассетты 22} с помощью скальпеля No 15.
   7. Сделайте еще один поперечный разрез на 10 см проксимальнее расцетты.
   8. Теперь сделайте продольный разрез по средине ладонной стороны предплечья, соединив два вышеупомянутых поперечных разреза.
   9. Разработайте два противоположных кожных лоскута на уровне фасции предплечья, чтобы обнажить сухожилия сгибателей. Сухожилия сгибателей легко идентифицируются под кожей.
   10. Опять же, используйте повязку хирургической губки на коленях, чтобы поместить сухожилие сгибателя пальцев под вытяжение и втянуть сухожилие проксимальнее запястья.
   11. Теперь разорвите сухожилие в мышечно-эндотинозном соединении для максимальной длины сухожилия с помощью скальпеля No 11.
   12. Поместите образец сухожилия в 500 мл 0,9% физиологического раствора.
   13. Повторите шаги с 1.1.1 по 1.1.12 для третьего-пятого пальцев.
2. Заготовка поверхностного сгибателя пальцев
   1. Разорвите сухожилие поверхностного сгибателя пальцев указательного пальца проксимальнее запястья в сухожильно-мышечном соединении, где беловатое сухожилие превращается в коричневатую мышечную ткань.
   2. Теперь используйте ленту хирургической губки на коленях, чтобы втянуть сухожилие на месте шкива А1 указательного пальца.
   3. Разорвите^{винкулы 22} сухожилия на ладони.
   4. Втяните поверхностный сгибатель^{пальцев 22} дистально к проксимальному межфаланговому суставу.
   5. Используйте скальпель No 15, чтобы разорвать поверхностный сгибатель пальцев в хиазме, только в проксимальном межфаланговом суставе²².
   6. Поместите образец сухожилия в 500 мл 0,9% физиологического раствора.
   7. Повторите шаги с 1.2.1 по 1.2.6 для третьего-пятого пальцев.
3. Заготовка длинного сгибателя^{pollicis 22}
   1. Используйте скальпель No 15, чтобы сделать 9-сантиметровый продольный срединный разрез на ладонной стороне большого пальца от дистальной фаланги до шкива A1.
   2. Надрежьте продольно шкивы А1 и А2.
   3. Обнажите сухожилие сгибателя большого пальца и с помощью скальпеля No 15 разорвите сухожилие в месте его введения над основанием дистальной фаланги.
   4. Используя ленту хирургической губки на коленях, втяните сухожилие на уровне шкива А1.
   5. В месте операции, расположенном проксимальнее запястья, найдите сухожилие длинного сгибателя в самом радиальном углу сгибательного отделения и втяните его с помощью ленты хирургической губки на коленях.
   6. Разорвите сухожилие в месте мышечно-сухожильного соединения.
   7. Поместите образец сухожилия в 500 мл 0,9% физиологического раствора.

2. Пересечение сухожилия (рис. 1)

1. Закрепите образец сухожилия на пластине из пенополистирола с помощью штифтов или канюль 18 G.
2. Пересеките сухожилие посередине с помощью скальпеля с лезвием No 11.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Не пересекайте сухожилие дважды, иначе длины будет недостаточно для стабильной установки на сервогидравлическую измерительную машину.

3. Восстановление сухожилий

1. Ремонт двухжильного стержня Кирхмайра-Кесслера с модификациями Цехнера и Пеннингтона^18,19 (рис. 2)
   1. Используйте лезвие No 11 и сделайте колющий разрез диаметром 5 мм по средней линии правой части сухожилия, примерно в 1,5 см от культи (т. е. от места разрыва сухожилия).
   2. Через этот разрез вводят острую круглую иглу шва и выходят сбоку от сухожилия на том же уровне по направлению к хирургу. Этот проход иглы должен быть на поверхностной плоскости.
   3. Теперь введите иглу у поверхности сухожилия примерно на 3 мм дальше вправо и погрузите в глубокую плоскость.
   4. Выйдите из культи и введите иглу с точностью до противоположной стороны в левую часть сухожилия.
   5. Выходят у поверхности сухожилия, на ближайшей к хирургу стороне, примерно в 1,8 см от культи.
   6. Теперь введите сторону сухожилия на 3 мм по направлению к культе и пройдите по траектории поперек сухожилия. Выйдите на противоположную от хирурга сторону.
   7. Введите поверхность сухожилия на 3 мм дальше от культи и следуйте по глубокой плоскости, выходящей у левой культи.
   8. Войдите в правую культю и следуйте по продольной глубокой плоскости до выхода у поверхности сухожилия примерно в 1,8 см от культи.
   9. Введите иглу на дальней стороне сухожилия, на уровне начального колющего разреза. Выйдите из колотого разреза.
   10. Завяжите хирургический узел восемью бросками, чередуя направление вручную²³.
2. Ремонт четырехпрядного сердечника с перекрестным замком в Аделаиде^11,19 (рис. 2)
   1. Введите иглу в левую культю пересеченного сухожилия. Пройдите по траектории сухожилия со стороны хирурга на 1,5 см и выйдите на поверхность сухожилия. Введите иглу на 3 мм влево и сделайте укус на 3 мм, выйдя в сторону хирурга.
   2. Введите иглу на 3 мм вправо, рядом с точкой выхода первого пути и проследите сухожилием до самой стороны до левой культи. Введите иглу в правую культю по дорожке в самой наружной части сухожилия. Выход примерно в 1,5 см справа от пня.
   3. Теперь снова введите иглу на 3 мм вправо и возьмитесь за захват, выйдя сбоку от сухожилия.
   4. Вставьте иглу обратно в правую культю, войдя примерно на 3 мм влево. Выйдите у правого пня и снова введите в левый пень на 1,5 см. Возьмитесь за участок сухожилия размером 3 мм с помощью шва и выйдите около средней линии.
   5. Снова вставьте иглу на 3 мм ближе к культе и следуйте направлению сухожилия вправо, обязательно выходя из культи.
   6. Вставьте иглу в правую культю и следуйте волокнам сухожилия примерно на 1,5 см вправо. Выйдите на поверхность.
   7. Снова введите сухожилие дальше вправо (3 мм) и возьмитесь за него, стремясь в дальнюю сторону. Введите иглу на 3 мм влево и проследите за сухожилием, выходящим у культи. Теперь завяжите хирургический узел восемью бросками, чередуя направление вручную.
3. Ремонт шестижильного стержня M-Tang¹¹ (рис. 2)
   1. Вставьте иглу петли примерно в 1,5 см от правой культи сухожилия и возьмитесь за участок сухожилия размером примерно 3 мм.
   2. Пропустите иглу через петлю и введите иглу в поверхность сухожилия.
   3. Пройдите по пути сухожилия и выйдите между культями.
   4. Снова вставьте иглу в противоположную культю и проследите сухожилие в глубокой плоскости на протяжении 1,8 см. Выход на поверхности сухожилия.
   5. Теперь введите 3 мм возле культи и следуйте поперечной траекторией к дальней стороне сухожилия и выйдите туда.
   6. Вставьте иглу, несущую петлю, на 3 мм влево, подальше от пней. Пройдите по пути сухожилия и выйдите между культями. Повторно вводят в противоположную культю и выходят на 1,5 см вправо у поверхности сухожилия.
   7. Отрежьте одну из двух прядей, вооружившись иглой ножницами.
   8. Вставьте иглу и возьмитесь за 3-миллиметровый участок сухожилия.
   9. Теперь вручную завяжите хирургический узел восемью бросками, чередуя^{направление 23}.
   10. Возьмите еще один петлевый шов и наложите шов Цуге²⁴ , захватив часть сухожилия примерно 3 мм на расстоянии 1,5 см справа.
   11. Снова вставьте иглу и следуйте по пути сухожилия влево. Выход между пнями.
   12. Повторно вводят в левую культю и следуют по пути сухожилия на протяжении 1,5 см. Выход на поверхности сухожилия.
   13. Здесь отрежьте одну из двух прядей, вооружив иглу ножницами.
   14. Снова введите иглу, захватив 3 мм сухожилия.
   15. Теперь вручную завяжите хирургический узел восемью бросками, чередуя направление.

4. Одноосное испытание на растяжение

1. Настройте машину для испытания на растяжение
   1. Установите тензодатчик на верхнюю траверсу стандартной системы испытаний на растяжение с помощью соединительной системы и соответствующих болтов.
   2. Установите захваты для образца на нижнюю часть, перемещая траверсу и тензодатчик с помощью соединительной системы и соответствующих болтов.
   3. Включите управляющий компьютер и откройте программное обеспечение для тестирования. Дождитесь инициализации машины для испытания на растяжение. Нажмите « Файл» > «Открыть », а затем выберите программу испытаний по Цвику «Простое испытание на растяжение для определения Fmax». Затем нажмите кнопку ОК.
   4. Установите текущее расстояние захвата образца, нажав « Машина» > «Настройка». Измерьте расстояние захвата образца с помощью штангенциркуля и запишите значение в поле Текущее отделение инструмента / Текущее разделение захвата для разделения захвата и нажмите OK.
   5. Настройте последовательность измерений, нажав кнопку Мастер. Перейдите к предварительному тестированию и установите рукоятку для отрыва захвата в исходном положении на 20 см. Затем отметьте « Предварительная загрузка » и установите предварительную загрузку на 0.50 Н. Перейдите в раздел «Параметры теста » и установите скорость теста на 300 мм/мин. Нажмите « Макет серии », чтобы завершить процесс настройки.
   6. Нажмите « Исходное положение», чтобы установить отрыв рукоятки в исходное положение.
2. Монтаж и испытание восстановленного сухожилия
   1. Нажмите кнопку Force 0 в программном обеспечении для тестирования непосредственно перед монтажом образца.
   2. Перенесите отремонтированное сухожилие сразу после ремонта в машину для испытания на растяжение (рис. 3 и рис. 4) с помощью щипцов.
   3. Вставьте грубую бумагу между захватами образца и сухожилием, чтобы увеличить трение во время испытания образца. Плотно закройте ручки для образцов без напряжения.
   4. Нажмите кнопку Пуск , чтобы начать последовательность измерений. Линейная тяговая сила документируется специальным программным обеспечением для тестирования. Задокументируйте максимальное усилие до отказа.
   5. Осмотрите конструкцию визуально и задокументируйте образец фотографически с помощью любой коммерческой камеры. Определите способ отказа на основе последующих классификаций:
      1. Проскальзывание: петли шовного материала проскальзывают через сухожилие, и шов вытягивается.
      2. Разрыв узла: Узел разрушается и развязывается.
      3. Разрыв: Разрыв шва.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Фотографирование неисправного образца предназначено только для качественных целей, а не для измерения, и поэтому оно не обязательно должно быть стандартизированным. Например, нет стандартного света или расстояния.
   6. Экспортируйте необработанные данные (force-displacement-data) в виде таблицы (.xls файл) для графического представления. Суммируйте результаты в таблице значений, выраженных в ньютонах (N).

Результаты

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...

Обсуждение

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?...

Материалы

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