Development of a new flexor tendon repair technique performed with bioabsorbable poly-L/D-lactide (PLDLA) suture

Abstract

Sormen koukistajajännevamman korjauksen jälkeisen aktiivisen mobilisaation on todettu johtavan parempaan toiminnalliseen lopputulokseen kuin nykyisin yleisesti käytetyn dynaamisen mobilisaation. Aktiivisen mobilisaation ongelma on jännekorjauksen pettämisriskin lisääntyminen nykyisten ommeltekniikoiden riittämättömän vahvuuden vuoksi. Jännekorjauksen lujuutta on parannettu kehittämällä monisäieommeltekniikoita, joissa jänteeseen tehdään useita rinnakkaisia ydinompeleita. Niiden kliinistä käyttöä rajoittaa kuitenkin monimutkainen ja aikaa vievä tekninen suoritus.

Käden koukistajajännekorjauksessa käytetään yleisesti sulamattomia ommelmateriaaleja. Nykyiset käytössä olevat biohajoavat langat heikkenevät liian nopeasti jänteen paranemiseen nähden. Biohajoavan laktidistereokopolymeeri (PLDLA) 96/4 – langan vetolujuuden puoliintumisajan sekä kudosominaisuuksien on aiemmin todettu soveltuvan koukistajajännekorjaukseen.

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää välittömän aktiivisen mobilisaation kestävä ja toteutukseltaan yksinkertainen käden koukistajajännekorjausmenetelmä biohajoavaa PLDLA 96/4 –materiaalia käyttäen.

Tutkimuksessa analysoitiin viiden eri yleisesti käytetyn koukistajajänneompeleen biomekaanisia ominaisuuksia staattisessa vetolujuustestauksessa ydinompeleen rakenteellisten ominaisuuksien – 1) säikeiden (lankojen) lukumäärän, 2) langan paksuuden ja 3) ompeleen konfiguraation – vaikutuksen selvittämiseksi jännekorjauksen pettämiseen ja vahvuuteen. Jännekorjausten näkyvän avautumisen todettiin alkavan perifeerisen ompeleen pettäessä voima-venymäkäyrän myötöpisteessä. Ydinompeleen lankojen lukumäärän lisääminen paransi ompeleen pitokykyä jänteessä ja suurensi korjauksen myötövoimaa. Sen sijaan paksumman (vahvemman) langan käyttäminen tai ompeleen konfiguraatio eivät vaikuttaneet myötövoimaan.

Tulosten perusteella tutkittiin mahdollisuuksia lisätä ompeleen pitokykyä jänteestä yksinkertaisella monisäieompeleella, jossa ydinommel tehtiin kolmen säikeen polyesterilangalla tai nauhamaisen rakenteen omaavalla kolmen säikeen polyesterilangalla. Nauhamainen rakenne lisäsi merkitsevästi ompeleen pitokykyä jänteessä parantaen myötövoimaa sekä maksimivoimaa. Korjauksen vahvuus ylitti aktiivisen mobilisaation jännekorjaukseen kohdistaman kuormitustason.

PLDLA 96/4 –langan soveltuvuutta koukistajajännekorjaukseen selvitettiin tutkimalla langan biomekaanisia ominaisuuksia ja solmujen pito-ominaisuuksia staattisessa vetolujuustestauksessa verrattuna yleisimmin jännekorjauksessa käytettävään punottuun polyesterilankaan (Ticron®). PLDLA –langan todettiin soveltuvan hyvin koukistajajännekorjaukseen, sillä se on polyesterilankaa venymättömämpi ja solmujen pitävyys on parempi.

Viimeisessä vaiheessa tutkittiin PLDLA 96/4 –langasta valmistetulla kolmisäikeisellä, nauhamaisella jännekorjausvälineellä tehdyn jännekorjauksen kestävyyttä staattisessa vetolujuustestauksessa sekä syklisessä kuormituksessa, joka simuloi staattista testausta paremmin mobilisaation toistuvaa kuormitusta. PLDLA-korjauksen vahvuus ylitti sekä staattisessa että syklisessä kuormituksessa aktiivisen mobilisaation edellyttämän vahvuuden.

Nauhamaista litteää ommelmateriaalia ei aiemmin ole tutkittu tai käytetty käden koukistajajännekorjauksessa. Tässä tutkimuksessa ommelmateriaalin nauhamainen rakenne paransi merkitsevästi jännekorjauksen vahvuutta, minkä arvioidaan johtuvan lisääntyneestä kontaktipinnasta jänteen ja ommelmateriaalin välillä estäen ompeleen läpileikkautumista jänteessä. Tutkimuksessa biohajoavasta PLDLA –materiaalista valmistetulla rakenteeltaan nauhamaisella kolmisäikeisellä langalla tehdyn jännekorjauksen vahvuus saavutti aktiivisen mobilisaation edellyttämän tason. Lisäksi uusi menetelmä on helppokäyttöinen ja sillä vältetään perinteisten monisäieompeleiden tekniseen suoritukseen liittyvät ongelmat.

Early active motion improves the outcome after flexor tendon repair in the hand compared to passive mobilization, but increases the biomechanical demands on the tendon repair to resist gap formation and rupture. Previously, multi-strand core sutures have been developed to withstand the forces of active motion, but they are technically demanding and increase tendon handling which limits their clinical use.

Non-absorbable suture materials are generally used in flexor tendon repair. The advantage of bioabsorbable suture material is gradual absorption from the tissue, but current absorbable sutures lack sufficient tensile strength half-life considering flexor tendon healing. The bioabsorbable poly-L/D-lactide (PLDLA) 96/4 suture has experimentally demonstrated a tensile strength half-life sufficient for flexor tendon healing and good biocompatibility in the flexor tendon in vivo.

The present biomechanical experiments ex vivo were performed to develop a novel, strong, and yet simple flexor tendon core suture technique using the bioabsorbable PLDLA 96/4 suture to meet the biomechanical requirements of early active mobilization.

The influence of the different structural properties of the core suture – 1) the suture grasp configuration, 2) suture calibre, and 3) number of strands crossing the cut tendon ends – on the disruption and biomechanical properties of the tendon repair in static tensile testing were investigated in five core sutures which were variations of the Pennington modified Kessler and Savage techniques. Each tendon repair included the simple running peripheral suture. In all repairs visible failure was initiated by rupture of the peripheral suture in the proximity of the yield point of the load-deformation curve. Thus, the yield force can be regarded as the maximum strength of the visually intact tendon repair. The suture grasp configuration and thicker suture calibre did not influence the strength and stiffness of the intact repair in the studied techniques. Increasing the number of strands by performing multiple similar but separate core sutures with single-stranded suture improved the strength and stiffness of the visually intact repair.

Thus, the possibilities to improve the strength of the visually intact tendon repair more simply with multiple concomitantly passing suture strands were investigated. Two different coated braided polyester triple-stranded sutures with the strands either remaining free (triple-stranded suture) or bound together parallel to each other (triple-stranded bound suture) were compared in the Pennington modified Kessler configuration in static testing. The strength of the visually intact repair was higher in both these 6-strand techniques compared to the 2-strand Pennington modified Kessler repair. The repair performed with the triple-stranded bound suture was significantly stronger compared to the triple-stranded suture repair, and the yield force exceeded the estimated forces of active mobilization. The suitability of the bioabsorbable PLDLA 96/4 suture for flexor tendon repair was evaluated by investigating the biomechanical material and knot properties in static tensile testing compared to the widely used coated braided polyester (Ticron®). The PLDLA 96/4 suture demonstrated higher stiffness and better knot holding capacity with a secure knot achieved with fewer throws and smaller knot size than in Ticron® suture.

Finally, the triple-stranded bound suture of the bioabsorbable PLDLA was investigated with static and cyclic tensile testing in the Pennington modified Kessler configuration. In static testing the yield force of the PLDLA repair exceeded the estimated forces of active rehabilitation. In cyclic testing PLDLA repair demonstrated significantly better gap resistance compared to the 6-strand Savage repair which has previously been developed for active mobilization and has successfully been used clinically with active rehabilitation.

Broader, flat suture has not previously been investigated or used in flexor tendon repair in the hand. In the present study the strength of the Pennington modified Kessler repair performed with coated braided polyester or PLDLA triple-stranded bound suture exceeded the needed strength to withstand active rehabilitation. The biomechanical improvements are considered to be a consequence of the enhanced holding capacity of the locking loops due to the increased tendon-suture interface provided by the broader flat structure of the triple-stranded bound suture. The repair is easy to perform, producing a multi-strand repair with the technical performance of a 2-strand repair avoiding the problems associated with traditional multi-strand techniques.