Ein Nahtanker

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 3493 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Das Ziel dieser biomechanischen Untersuchung war die Bewertung einer Reparaturtechnik für FDP-Sehnenausrisse vom Typ IV unter Verwendung eines Fadenankers, die gleichzeitig den knöchernen und den sehnenartigen Aspekt dieser Verletzung angeht. An 45 distalen Phalangen menschlicher anatomischer Proben wurde die Verletzung simuliert und die Reparaturen mit einem Nahtanker unter Verwendung einer innovativen Technik, interossären Nähten und einer Kombination aus Schrauben und interossärem Nahtmaterial durchgeführt. Wiederholte Belastung über 500 Zyklen simulierte eine postoperative Mobilisierung. Die Reparaturen wurden danach bis zum Scheitern durchgeführt. Bewertet wurden die Dehnung des Sehnen-Naht-Komplexes, die Spaltbildung an der Knochen-Knochen-Kontaktlinie und an der Knochen-Sehnen-Einsatzlinie, die Belastung bei der ersten nennenswerten Verschiebung (2 mm), die Belastung beim Versagen und der Versagensmechanismus. Die Nahtankertechnik war biomechanisch überlegen, wenn man die Belastung beim Versagen (Mittelwert: 72,8 N), die Bildung von Knochenspalten (Mittelwert: 0,1 mm) sowie die Bildung von Sehnenspalten (Mittelwert: 0,7 mm) berücksichtigte, was eine bevorzugte Stabilität der Reparatur impliziert. Insgesamt zeigt diese Studie eine gute mechanische Ex-vivo-Stabilität für eine vorgeschlagene Nahtanker-Reparaturtechnik für FDP-Sehnenabrissverletzungen vom Typ IV, die eine frühe postoperative Mobilisierung bei Patienten ermöglichen könnte. Die subkutane Implantatinsertion und die geringe Implantatbelastung dieser Technik sollen potenzielle Komplikationen reduzieren, die bei anderen häufig verwendeten Reparaturtechniken auftreten. Dieser Ansatz erfordert eine weitere Bewertung in vivo.

Im Jahr 1977 führten Leddy und Packer1 ein Klassifizierungssystem für Sehnenabrissverletzungen des Flexor Digitorum Profundus (FDP) ein, das aus drei Abrisstypen besteht. Jeder dieser Typen wird durch das Ausmaß der FDP-Sehnenretraktion und mögliche begleitende Knochenverletzungen definiert1,2,3,4,5. Später fügte Smith6 dieser Klassifikation einen vierten Typ hinzu, der einen Abriss eines Knochenfragments beschreibt, der mit einer Ablösung der Sehne vom Fragment und einem Rückzug entlang der Beugesehnenscheide in unterschiedlichem Ausmaß einhergeht. Bei Sehnenabrissverletzungen an der Hand ist die Wahrscheinlichkeit, einen Typ-IV-Abriss der FDP-Sehne zu erleiden, eher gering und die Empfehlungen für eine chirurgische Behandlung sind begrenzt und werden hauptsächlich durch Fallberichte untermauert. Es wurden Techniken und Technikkombinationen vorgeschlagen, die von der Arthrodese des distalen Interphalangealgelenks (DIP), K-Draht-Fixierung, interossären Nähten, Schraubenfixierung, Herausziehdrähten bis hin zu Miniplatten-Fixierungstechniken reichen3,6,7,8,9,10,11,12, 13,14. In Übereinstimmung mit postoperativen Behandlungsalgorithmen für Beugesehnenverletzungen im Allgemeinen kann das Ziel eines zufriedenstellenden funktionellen Ergebnisses nur durch ein starres Reparaturkonstrukt erreicht werden, das ein angemessenes Gleichgewicht zwischen dem Schutz der Reparatur und der Verhinderung der Adhäsionsbildung während der frühen postoperativen Mobilisierung ermöglicht15,16,17 .

Aufgrund der Art dieser Verletzung erfordern Reparaturen eine Kombination von Techniken, die eine starre Fixierung des Abrissfragments sowie eine solide Wiederbefestigung der zurückgezogenen Sehne erreichen1,18,19,20,21. Infektionen, Reparaturkonstruktionszerfälle und sekundäre Luxationen mit Verlust der Gelenkkongruenz, die zu einer posttraumatischen DIP-Gelenkarthrose führen, wurden vor allem bei externen Fixierungen beschrieben. Im Gegensatz dazu haben sich interne Fixationstechniken bei anderen Arten von FDP-Sehnenausrissen als weniger anfällig für fulminante Komplikationen erwiesen und scheinen auch für die Behandlung einer Typ-IV-Verletzung günstig zu sein. Nahtankerbasierte Techniken wurden eingeführt, um die interne Fixierung von Sehnen zu erleichtern, und neuere Erkenntnisse bei der Reparatur einzelner Sehnen- oder knöcherner FDP-Sehnenabrisse scheinen vielversprechend10,18,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31 ,32,33. Wir sind davon überzeugt, dass wir durch die Übernahme von Erkenntnissen aus unserer vorherigen Studie31, bei der ein Nahtanker in Kombination mit einem interossären Nahtmuster basierend auf dem Spannungsbandprinzip bei einer Typ-IV-Verletzung verwendet wurde, eine biomechanisch stabile Reparatur erreichen können, bei der gemeldete Komplikationen vermieden werden.

Das Ziel dieser Untersuchung bestand darin, eine biomechanische Bewertung einer Nahtankertechnik durchzuführen und dabei eine ausreichende Steifigkeit und Stabilität während der Frühmobilisierungssimulation anzunehmen. Um die Vorteile dieser internen Reparaturtechnik zu skizzieren, verglichen wir die biomechanischen Eigenschaften der Nahtankertechnik mit einer interossären Fixierung mit einer doppelten Naht und einer Schraubenreparatur in Kombination mit einer interossären Sehnenfixierung mit einer einzigen Naht.

Obwohl in der Literatur keine spezifischen biomechanischen Testprotokolle für einen FDP-Sehnenausriss vom Typ IV identifiziert wurden, wurden verschiedene Verfahren zur Verletzungssimulation und biomechanischen Reparaturbewertung anderer Arten von Beugesehnenausrissen beschrieben30,31,34,35,36,37, 38. Basierend auf den von unserer Gruppe im Jahr 2018 beschriebenen Methoden31 haben wir ein krummliniges Testmodell eingeführt, um biomechanische Eigenschaften während zyklischer Belastung (postoperative Mobilisierungssimulation) und bei Belastung bis zum Versagen zu untersuchen34,39. Keines der in dieser Studie verwendeten Gewebe wurde von Gefangenen beschafft. Alle Proben wurden am Zentrum für Anatomie und Zellbiologie der Medizinischen Universität Wien entnommen, wo alle Körperspender vor ihrem Tod eine schriftliche Einverständniserklärung zur Verwendung in Lehre und Wissenschaft abgegeben haben. Die Institutionelle Ethikkommission der Medizinischen Universität Wien hat dieser Studie zugestimmt. Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt.

Fünfzehn frisch gefrorene Handproben (sieben weibliche, acht männliche) wurden zufällig ausgewählt (Mittelwert 75, Bereich 65–85 Jahre). Die Proben wurden vor der Präparation 48 Stunden lang bei 4 °C aufgetaut. Um Verzerrungen aufgrund eines erhöhten Verlusts der Knochendichte aufgrund bestimmter Krankheiten zu vermeiden, wurden die Spenderunterlagen überprüft. Bei der Probenvorbereitung wurden keine Anzeichen einer beeinträchtigten Knochenqualität festgestellt. Aus diesen 15 Handproben wurden 45 frisch gefrorene Endphalangen mit intaktem FDP-Sehnenansatz am Ring-, Mittel- und Zeigefinger am DIP-Gelenk exartikuliert und vom umgebenden Weichgewebe getrennt. Die vorgesehene Sehnenlänge zwischen der volaren Basis der Endphalanx und dem Punkt der Sehnendurchtrennung betrug 12 cm. Auf der Höhe der A4-Riemenscheibe haben wir die Querschnittsfläche (CSA) der Sehne bestimmt, indem wir den Sehnendurchmesser gemessen und die Kreisfläche in mm2 berechnet haben. Um eine vollständige Visualisierung und weitere Bewertung der Reparatur während der zyklischen Tests zu ermöglichen, wurden angrenzende Weichteile und die A5-Riemenscheibe herausgeschnitten. Eine Verletzung wurde simuliert, indem die Sehne mit einem Skalpell von ihrem knöchernen Ansatz getrennt und mit einem Meißel ein Abrissfragment an der volaren Basis erzeugt wurde, das mindestens 30 % der Gelenklinie umfasste. Die Rehydrierung der Probe wurde durch Lagerung in Kochsalzlösung (0,9 % NaCl) bis zum Test sichergestellt. Während der Vorbereitung und Prüfung wurden die Proben regelmäßig mit dieser Lösung gespült.

Drei Studiengruppen wurden durch zufällige Zuteilung von 15 Proben zu jeder Gruppe gebildet. In der ersten Gruppe (als „Anker“ bezeichnet) wurde die Reparatur mit einem Corkscrew 2,2 × 4 mm Nahtanker durchgeführt, der mit einem FiberWire Nr. 2-0 (Arthrex, Naples, Florida) beladen war, wobei das Konzept einer intratendinösen und interossären Nahtplatzierung im Einklang mit durchgeführt wurde eine neuartige Reparaturtechnik, die in unserer vorherigen Studie31 vorgestellt wurde, mit der Ausnahme, dass sie sich mit den komplexen Verletzungsmerkmalen einer FDP-Sehnenabrissverletzung vom Typ IV befasst. Diese Nahtankertechnik folgt einem Zugbandprinzip, das den Druck auf das Abrissfragment und die wieder befestigte Sehne erhöht, wenn eine Belastung auf die Sehne und schließlich auf den Reparaturkomplex ausgeübt wird. Der mittlere CSA der FDP-Sehnen betrug 6,1 ± 1,8 mm2. Intakter kortikaler Knochen, etwa 1–2 mm distal der knöchernen Abrissstelle, wurde als optimaler Ankerinsertionsbereich angesehen. Um die Wahrscheinlichkeit einer Implantatextrusion während der Belastung der Reparatur zu verringern, wurde ein retrograder Einführwinkel von 45° gewählt29,36. Nach der Ankerplatzierung führten wir jede Ankernaht durch den distalen Sehnenstumpf und führten anschließend beide Nähte in das Knochenfragment an den Grenzen zwischen dem medianen und dem lateralen Drittel seiner volaren Oberfläche ein. Beide Nähte wurden dann an der entsprechenden Stelle des Ausrissbereichs der distalen Phalanx eingeführt. Nach Durchdringung der dorsolateralen Kortikalis der Endphalanx wurden auf beiden Seiten der Endphalanx Nähte gezogen. Zu diesem Zeitpunkt führte das Ziehen der Nähte zu einer Reduktion des Abrissfragments und einer erneuten Befestigung der Sehne an ihrem Ansatzpunkt. Anschließend führten wir beide Nähte quer in Höhe der volaren Basis der Endphalanx in die Sehne ein und verwoben die Nähte entlang der Mittellinie der FDP-Sehne fest miteinander. Um einen ausreichenden Sehnenhalt zu gewährleisten, wurde ein Bunnell-Nahtmuster verwendet, das etwa 1 cm des distalen Sehnenstumpfes umfasste. Ein vergrabener 5-Wurf-Quadratknoten schloss die Reparatur ab (Abb. 1).

(A) Mit der Nahtankertechnik repariertes Präparat. Die Ausrichtung der Gelenklinie wird visualisiert. (B) Darstellung der Nahtankertechnik mit Darstellung der Implantatposition sowie des Musters der Nahtplatzierung innerhalb der distalen Phalanx, des knöchernen Abrissfragments und der Sehne.

Wir haben beide Verletzungskomponenten mit zwei seriellen interossären Nähten der zweiten Gruppe (genannt „interossär“) wieder befestigt. Das Nahtmaterial, ein #2-0 FiberWire-Nahtmaterial (Arthrex, Naples, Florida), entsprach dem in der „Anker“-Gruppe verwendeten Nahtmaterial. Die distale interossäre Naht erfasste das distale Ende des FDP-Sehnenstumpfes, hielt den distalen Teil des Avulsionsfragments in seinem Avulsionsfußabdruck und wurde durch die intakte dorsale Kortikalis der distalen Phalanx nach außen geführt. Die Hauptreduktion der Gelenklinie und die Kompression des Fragments wurden mit der proximalen interossären Naht erreicht. Zunächst wurde dieser Faden nach einem Bunnell-Nahtmuster in den distalen Sehnenstumpf eingewebt. Anschließend wurden die Fäden durch das Abrissfragment sowie in den intakten Teil der Endphalanx geführt. Ein 5-facher quadratischer Knoten am Rücken der distalen Phalanx proximal zur Keimmatrix vervollständigte jede der beiden Nähte (Abb. 2). Die Berechnung des CSA in dieser Gruppe ergab einen Mittelwert von 7,1 ± 2,3 mm2.

(A) Darstellung der interossären Nahtwiederbefestigung der Knochen- und Sehnenverletzungskomponenten. Um eine klare Wahrnehmung der Nahtlage innerhalb der Sehne und des ausgerissenen Knochenfragments in der Draufsicht zu ermöglichen, sind die dorsalen Aspekte der Nähte nicht dargestellt. (B) Fotografisches Bild einer mit interossären Nähten reparierten Probe.

In der dritten Gruppe (als „Schraube“ bezeichnet) reparierten wir die simulierte Verletzung, indem wir eine doppelte Schraubenfixierung des ausgerissenen Fragments und eine einzelne interossäre Naht-Wiederbefestigung der Sehne kombinierten. Nach Überprüfung einer guten Fragmentreduktion und einer ausgerichteten Gelenklinie wurden zwei kanülierte kortikale Titanschrauben 2,0 × 8 mm (Arthrex, Naples, Florida) eingesetzt. Ein #2-0 FiberWire-Nahtmaterial (Arthrex, Naples, Florida) wurde unter Verwendung eines Bunnell-Nahtmusters in den proximalen Sehnenstumpf eingewebt. Ungefähr 5 mm distal der Schraubeninsertionsebene wurden die Fäden durch das reduzierte Abrissfragment in die intakte distale Phalanx eingeführt und näherten den Sehnenstumpf dem Abrissfragment. Die Naht wurde mit einem 5-fach-Kreuzknoten an der dorsalen Seite der distalen Phalanx befestigt, wobei die Keimmatrix geschont wurde (Abb. 3). Die mittlere CSA der mit Schrauben reparierten Sehnen betrug 6,6 ± 1,4 mm2.

(A) Reparatur einer Verletzung vom Typ IV unter Verwendung von Minifragmentschrauben zur Reparatur von Knochenabrissen und einer zusätzlichen interossären Naht zur Wiederbefestigung der Sehne. (B) Probe nach der Reparatur mit Schrauben und einer interossären Naht. (C) Laterales Durchleuchtungsbild der distalen Phalanx nach Reparatur des Abrissfragments mit Schrauben.

Der biomechanische Testaufbau und das Datenerfassungsprotokoll wurden aus unserer vorherigen Untersuchung31 zur Bewertung von Reparaturtechniken bei FDP-Sehnenabrissverletzungen vom Typ III übernommen und scheinen auch für die Untersuchung der biomechanischen Eigenschaften von Typ-IV-Verletzungsreparaturen am besten geeignet zu sein. Um einen festen Halt der Proben zu gewährleisten und die Visualisierung der Reparaturdynamik während der biomechanischen Tests zu ermöglichen, verwendeten wir einen Haltezylinder für die distale Phalanx (DP), der an einer elektromechanischen Zugprüfmaschine (Zwick Z050, ZwickRoell GmbH, Ulm, Deutschland) montiert war mit einer 1-kN-Wägezelle. Vor dem Test wurde die Wägezelle mit kalibrierten Gewichten auf ihre Genauigkeit im Niedriglastbereich überprüft. Im Bereich von 0,1 bis 5 N betrug die maximale Abweichung 7 mN. Nach der Reparatur wurde jede Probe in den DP-Zylinder gelegt, so dass die Reparatur durch das halbumlaufende Fenster vollständig sichtbar war. Durch die Verwendung von gewöhnlichem weißem Gips als Befestigungsmaterial blieben alle Reparaturkomponenten unbeeinträchtigt und verhinderten so ein unbeabsichtigtes Drehen oder Kippen der Probe im Zylinder. Ein Kugelgelenk, das die Zugprüfmaschine mit dem Zylinder verband, sorgte bei Belastung für eine optimale Ausrichtung des Proben-Reparatur-Konstrukts entlang der Längsachse der distalen Phalanx und der wieder befestigten Sehne und verhinderte eine Vorspannung durch translatorische Kräfte zur Reparaturstelle. Sieben Zentimeter proximal der Reparatur wurde die Sehne mit einer Standard-Zugklemme fixiert. Die Gelenklinie der Endphalanx, des Abrissfragments sowie die Sehne auf der Höhe der entsprechenden Gelenklinie wurden mit einem blauen Filzstift unter einer Grundvorspannung von 2 N markiert, um eine visuelle Beurteilung der reparierten Verletzungskomponenten zu ermöglichen (Abb. 4). Eine kontinuierliche zyklische Belastung von 2 bis 15 N mit einer Geschwindigkeit von 5 N/s über insgesamt 500 Zyklen simulierte eine sofortige postoperative Mobilisierung. Nach Abschluss der zyklischen Belastung wurden die Proben mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min bis zum Versagen belastet. Eine vor dem Versuchsaufbau platzierte hochauflösende Kamera dokumentierte die Bildung von Knochen- und Sehnenspalten an der Reparaturstelle bei der anfänglichen Vorlast von 2 N, periodisch alle 100 Zyklen und deckte bei Belastung bis zum Versagen die Versagensmechanismen auf. In Übereinstimmung mit den Methoden, die in unseren früheren Studien30,31 zur Reparatur von FDP-Sehnenausrissen verwendet wurden, wurde die Belastung bei der ersten nennenswerten Verschiebung (2 mm) bewertet, die die Belastung beim Auftreten einer durch ein Abrissfragment oder eine wieder befestigte Sehne abgeleiteten, klinisch relevanten globalen Systemverschiebung darstellt. Um ein umfassendes Verständnis der Reparatur- und Versagensbiomechanik zu ermöglichen, wurden außerdem folgende Daten aufgezeichnet und analysiert: Belastung beim Versagen, Dehnung des Systems, Spaltbildung an der Knochen-Knochen-Kontaktlinie (Proximalisierung des Fragments, was zu einer Gelenkstufe führt). aus), Lückenbildung an der Knochen-Sehnen-Ansatzlinie und der Mechanismus des Versagens. Nachdem nach 50 Zyklen ein strukturelles Gleichgewicht der Sehne und des Nahtmaterials erreicht war, wurde die Dehnung des Systems zwischen dem 50. und dem 500. Zyklus gemessen. Die auf Fotos dokumentierte Knochen- oder Sehnendynamik an der Reparaturstelle wurde mit Image J Software (National Institutes of Health, Washington, DC, USA) analysiert.

(A) Probenvorbereitung und Verletzungssimulation vor der Reparatur. (B) Reparierte Probe, befestigt im DP-Haltezylinder, der an der Zugprüfmaschine montiert ist. Abstand (r) gibt die 10-mm-Referenz für die weitere Bildauswertung an.

Die statistische Analyse wurde mit IBM SPSS Statistics Version 26, 64-Bit, durchgeführt. Die Normalverteilung wurde für jeden Parameter durch Analyse von Histogrammen beurteilt. Anschließend wurde für normalverteilte Daten eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt, um etwaige Unterschiede zwischen den drei Reparaturtechniken festzustellen. In jedem Parameter war Homogenität der Varianz gegeben; Daher wurde die Tukey-Post-hoc-Analyse für den paarweisen Vergleich verwendet. Analog wurden für nicht normalverteilte Daten der Kruskal-Wallis-Test und der Dunn-Post-hoc-Test verwendet. Daten normalverteilter Parameter werden als Mittelwert und Standardabweichung dargestellt, nicht normalverteilte Daten als Median und Interquartilbereich. p-Werte unter 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.

Wir konnten die Verletzung in jeder Probe konsistent simulieren. Bei der Durchführung der Reparaturen traten keine nachteiligen Ereignisse auf, die weder auf den Reparaturvorgang noch auf die strukturelle Qualität der Proben zurückzuführen waren. Der biomechanische Aufbau erfüllte unsere Erwartungen an einen starren Halt der Endphalanx und einen festen Halt des proximalen Sehnenstumpfes. Bezüglich der Homogenität der Sehnengröße beobachteten wir keinen statistisch signifikanten Unterschied im CSA der Sehnen zwischen unseren Studiengruppen (p = 0,30). Während der zyklischen Belastung traten an der Reparaturstelle keine eindeutigen Fehler auf, z. B. Extrusion der distalen Phalanx aus dem DP-Zylinder, vorzeitiger Implantatausriss, Nahtdurchtrennung oder Sehnenriss, und es kam auch zu keinem technischen Ausfall der Prüfmaschine. Im Zuge jeder biomechanischen Prüfung war die Dehnung der erste zu bewertende Parameter. Für jede Probe wurde eine Verschiebungs-Kraft-Kurve erstellt, die die Bestimmung der Dehnung und des möglichen Verschiebungsbereichs während der zyklischen Belastung ermöglicht (Abb. 5). Es wurde ein statistisch signifikanter Dehnungsunterschied zwischen allen drei Studiengruppen zugunsten der Nahtanker-Reparaturtechnik festgestellt (p = 0,001). Die angegebene mittlere Dehnung betrug in der „Anker“-Gruppe 0,79 (IQR 0,70–1,27) mm, in der „interossären“ Gruppe 1,03 (IQR 0,74–1,27) mm und in der „Schrauben“-Gruppe 1,6 (IQR 1,07–2,26) mm , jeweils. Die fotografische Bildanalyse nach 500 Zyklen ergab eine mittlere Spaltbildung an der Knochen-Knochen-Kontaktlinie von 0,1 ± 0,06 mm in der „Anker“-Gruppe im Vergleich zu 1,0 ± 0,41 mm in der „interossären“ Gruppe und 0,2 ± 0,22 mm in der „Schraube“. ” Gruppe. Die geringste Knochenspaltbildung wurde in der „Anker“-Gruppe festgestellt (p = < 0,001). Dennoch war das Ausmaß der Knochenspaltbildung zwischen der „Anker“-Gruppe und der „Schrauben“-Gruppe statistisch nicht signifikant (p = 0,580). An der Knochen-Sehnen-Insertionslinie wurde auch bei der Nahtanker-Reparaturtechnik die geringste Spaltbildung beobachtet (p < 0,001). Der gemessene Knochen-Sehnen-Spalt betrug 0,68 ± 0,24 mm in der „Anker“-Gruppe, 1,97 ± 0,57 mm in der „interossären“ Gruppe und 1,5 ± 0,61 mm in der „Schrauben“-Gruppe. Als die Reparaturen bis zum Versagen belastet wurden, nahm die Belastung der Sehne zu und die Belastung bei der ersten nennenswerten Verschiebung (2 mm) wurde in der Verschiebungs-Kraft-Kurve erfasst. Zwischen unseren drei Studiengruppen wurde kein statistisch signifikanter Unterschied (p = 0,311) beobachtet (Tabelle 1). Während die Belastung ein kritisches Ausmaß erreichte, beobachteten wir, dass es sich bei dem Versagen um eine Abfolge von nahe beieinander liegenden Ereignissen handelte, beginnend mit minimalen negativen Spitzen als Zeichen für einen Bruch des Nahtmaterials und anschließend für den Zerfall der Reparatur. Statistisch signifikant höhere Werte für die Belastung bei Versagen zeigten die Überlegenheit der Nahtanker-Reparaturtechnik in Bezug auf die Belastungstoleranz (p = 0,004). Reparaturen scheiterten entweder am Herausziehen des Ankers aus dem Knochen oder am Herausschneiden des Nahtmaterials innerhalb der Sehne bei Anwendung der Nahtankertechnik. Erwartungsgemäß scheiterten interossäre Nahtreparaturen in den meisten Fällen durch Nahtdurchtrennung. Interessanterweise trat bei 5 Proben ein Bruch der distalen Phalanx als Ursache für das Versagen auf. In der „Schrauben“-Gruppe waren die Versagensmechanismen entweder das Herausziehen der Schraube oder das Herausschneiden der Naht (Tabelle 2).

Beispielhafte Last-Verschiebungs-Kurvendiagramme für jede einzelne Reparaturtechnik. Der Kreis markiert den Messpunkt der „Last bei der ersten nennenswerten Verschiebung (2 mm)“. Das Dreieck gibt den Bewertungspunkt „Last bei Versagen“ an.

Bisher wurde eine beträchtliche Vielfalt an Reparaturen für FDP-Sehnenausrisse vom Typ IV eingeführt. In der Literatur wurden vor allem Fallberichte zu diagnostischen Ansätzen sowie insbesondere zu Reparaturtechniken identifiziert7,8,9,10,11,12,13. In der vorliegenden Literatur wurden weder biomechanische Studien zur Reparatur von Typ-IV-Verletzungen noch klinische Berichte zur Nahtankerreparatur dieser Verletzung identifiziert. Berichten zufolge basieren Reparaturen hauptsächlich auf der Fixierung knöcherner Abrissfragmente mit K-Drähten oder Schrauben und der Wiederbefestigung der abgerissenen Sehne mit herausziehbarem Nahtmaterial. Jede dieser Reparaturtechniken birgt ein erhebliches Komplikationsrisiko, und wenn sie kombiniert werden, kann die Häufigkeit von Komplikationen weiter zunehmen1,18,19,20,32,34. Schlussfolgerungen zu therapiebezogenen Ergebnissen sind aufgrund weggelassener postoperativer Protokolle und der geringen Konsistenz der Ergebnisberichte begrenzt. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse von Leversedge et al.40 kann die Sehnenernährung bei einer stark zurückgezogenen Sehne, die eine rechtzeitige Reparatur erfordert, beeinträchtigt sein. Daher empfehlen wir bei jeder Verletzung mit einem volaren Abrissfragment der Endphalanx eine zusätzliche Bildgebung mittels Ultraschall oder MRT.

Das Ziel dieser Studie war die Einführung und biomechanische Validierung einer festen und starren Reparaturtechnik unter Verwendung eines einzigen Implantats, das beide Verletzungskomponenten behandelt; das Knochenfragment und die ausgerissene Sehne. Darüber hinaus wird erwartet, dass eine interne Fixationstechnik zu einer geringen Inzidenz peri- und postoperativer Komplikationen führt und somit die Wahrscheinlichkeit eines zufriedenstellenden funktionellen Ergebnisses erhöht. In der neueren Literatur rückten Nahtanker aufgrund verbesserter Materialien mit hoher Belastungstoleranz trotz der geringen Implantatgröße in den Fokus der Sehnenreparaturen der Hand18,22,23,30,34,41,42. Für die Reparatur von Typ-III-Verletzungen wurde bereits eine auf Nahtankern basierende Technik eingeführt31. Die Anwendung schien unabhängig von der Größe des Abrissfragments zu sein und soll daher Komplikationen wie Fragmentbrüche durch Bohren oder zu festes Anziehen von Schrauben verhindern. Die überlegenen biomechanischen Eigenschaften der Reparatur veranlassten uns zu der Frage, ob sie auch für einen Sehnenausriss vom Typ IV geeignet sein könnte.

Die geringere Dehnung in der „Anker“-Gruppe spiegelt die Bildung einer festen Verbindung beider Verletzungskomponenten wider, die als ein einzelnes Abrisselement wirken. Dies kann einen positiven Effekt bei der postoperativen Mobilisierung bedeuten, da die Belastungskräfte scheinbar gleichmäßig auf alle betroffenen Strukturen verteilt werden. Wir haben die gesamte Lückenbildung in zwei verschiedene Parameter unterteilt; Spaltbildung an der knöchernen Abrissstelle und am Knochen-Sehnen-Ansatz. So konnten wir Rückschlüsse auf Reparatureigenschaften ziehen, indem wir die biomechanischen Daten zwischen den Studiengruppen verglichen. Eglseder et al.8 sowie Trumble et al.13 verwendeten eine einzelne Minifragmentschraube für die Reparatur einer Typ-IV-Verletzung. Um die Fragmentkompression zu verbessern und die Rotationsstabilität sicherzustellen, haben wir uns für die Einführung einer Doppelschraubenreparatur entschieden. Zur Unterstützung unserer Hypothese der Steifigkeit der Nahtanker-Reparaturtechnik konnten wir keinen statistisch signifikanten Unterschied in der Knochenspaltbildung im Vergleich zur Schraubenreparatur feststellen. Das Spannungsbandprinzip könnte die Hauptursache für diesen Befund sein. Unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften der verwendeten Nähte und der Anwendung eines vergleichbaren intratendinösen Nahtmusters in allen drei Studiengruppen erwarteten wir nach 500 Belastungszyklen eine ähnliche Spaltbildung am Knochen-Sehnen-Ansatz. Interessanterweise zeigte unsere Beobachtung eine Überlegenheit der Ankertechnik. Wir halten die gleichen Nähte, bei denen die Sehne zweimal erfasst und am Knochen festgezogen wird, für den wahrscheinlichsten Grund. Dieser Parameter zeigte keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen Schrauben- und interossären Reparaturen, obwohl die Sehnenspaltbildung in der interossären Gruppe am größten war. Die höchste Belastung bei der ersten nennenswerten Verschiebung wurde in der „interossären“ Gruppe gemessen. Die Fadenankertechnik sowie Schraubenreparaturen scheinen im Bereich geringerer Belastungen den stabilsten Halt zu bieten, was ihre Relevanz bei der unterstützten postoperativen Mobilisierung unterstreicht. Bei mit der Fadenankertechnik behandelten Proben kam es bei deutlich höheren Belastungen zu Reparaturversagen.

In Übereinstimmung mit unseren früheren Erkenntnissen31 zur Bewertung einer Nahtankertechnik zur Reparatur eines FDP-Sehnenausrisses vom Typ III stellten wir fest, dass die Belastung beim Versagen am höchsten und die Spaltbildung am niedrigsten war, wenn dieselbe Technik angewendet wurde. Wir beobachteten zuvor eine mittlere Belastung von 100,5 N, wohingegen in dieser Studie eine mittlere Belastung von 72,7 N ermittelt wurde, wenn die Ankertechnik bis zum Versagen belastet wurde. Wir glauben, dass dieser Unterschied auf die Zusammensetzung der Verletzung zurückzuführen ist, die erfordert, dass die Reparatur nicht nur einen Knochenausriss, sondern gleichzeitig ein Knochenfragment und eine ausgerissene Sehne stabilisiert. Das Spannungsbandprinzip des Nahtmusters scheint bei der Verhinderung einer relevanten Knochenspaltbildung bei beiden Verletzungstypen gleichermaßen wirksam zu sein. In unserer früheren Untersuchung von Typ-I-Verletzungen30 beobachteten wir mittlere Versagenslasten von 65 N bei Verwendung eines identischen Implantats, bei dem die Sehne ausschließlich mit einem Bunnell-Nahtmuster am Knochen befestigt wurde. Im Allgemeinen geht man davon aus, dass intratendinöse Beugesehnennähte aufgrund des erhöhten Widerstands gegen das Gleiten der Sehne aufgrund eines postoperativen Weichteilödems eine Anfangskraft von mindestens 30–55 N erfordern, um sanfte oder mäßige aktive Fingerbewegungen zu ermöglichen43,44,45,46, 47,48. Die Kombination des gewählten Implantats, des Nahtmaterials und des Nahtmusters in dieser Studie scheint die Belastungstoleranz anderer unterschiedlicher Techniken, die jede Verletzungskomponente separat behandeln, zu übertreffen, was die biomechanische Überlegenheit der hier vorgeschlagenen Technik unterstreicht.

Das Herausziehen der Sehne aus der Beugesehnenscheide und das Exartikulieren der Endphalanx sowie das Alter der verwendeten Proben und deren Auftauen sind relevante Einschränkungen unseres Ex-vivo-Studiendesigns. Schrauben mit einem Durchmesser von 2 mm waren die dünnsten, die es gab. Im klinischen Einsatz wäre ein Schraubendurchmesser von 1,5 mm oder 1,8 mm vorzuziehen, obwohl wir während der Reparatur oder zyklischen Belastung keinen Zerfall des Abrissfragments oder eine Fraktur der distalen Phalanx beobachteten. Die Bewertung der Belastung bei der ersten nennenswerten Verschiebung basierte auf einer globalen Systemverschiebungsmessung. Um die Datenqualität dieses kritischen Parameters zu verbessern, wäre eine lokale Verschiebungsmessung in künftigen Untersuchungen vorzuziehen. Die Beurteilung der Reparaturdynamik unter physiologischeren Bedingungen, wobei die Beugesehnenscheide erhalten bleibt, scheint der sinnvollste nächste Schritt in zukünftigen biomechanischen Untersuchungen zu sein. Um die Tendenz zu potenziellen Komplikationen zu verstehen, die in einer biomechanischen Ex-vivo-Studie nicht vorhersehbar sind, sind nachfolgende klinische Studien unerlässlich.

In dieser ersten biomechanischen Studie zu Typ-IV-Jersey-Fingerreparaturen haben wir den hier vorgestellten Testaufbau validiert und konnten die überlegenen biomechanischen Eigenschaften einer auf Nahtankern basierenden Reparaturtechnik unterstreichen. Unsere Ergebnisse deuten auf einen potenziellen Nutzen für die Behandlung dieser anspruchsvollen Verletzung bei der Anwendung unserer Einzelimplantatlösung hin, da die Wahrscheinlichkeit peri- und postoperativer Komplikationen gering ist und die Belastungstoleranz ausreichend ist. Zukünftige klinische Untersuchungen werden jedoch das Verhalten der Nahtankerreparatur in vivo während des Heilungsprozesses aufdecken und somit ihre Relevanz für die chirurgische Praxis aufzeigen.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Diese Arbeit wurde von der Arthrex GmbH, München, Deutschland, durch die Bereitstellung von Implantaten unterstützt, die in allen Studiengruppen verwendet wurden. Studien-ID: EMEA19052.

Abteilung für Orthopädie und Unfallchirurgie, Abteilung für Unfallchirurgie, Medizinische Universität Wien, Wien, Österreich

Gabriel Halát, Lukas Leopold Negrin, Paul Lennart Hoppe & Stefan Hajdu

Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik, Medizinische Universität Wien, Wien, Österreich

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Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Fakultät für Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen, TU Wien, Wien, Österreich

Thomas Koch

Abteilung für Anatomie, Zentrum für Anatomie und Zellbiologie, Medizinische Universität Wien, Wien, Österreich

Lena Hirtler

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GH und SH haben die Literatur recherchiert und die Studie konzipiert. GH schrieb das Hauptmanuskript, führte die biomechanischen Tests durch und überwachte die Datenanalyse. LN und PH führten die statistische Analyse der Daten durch. PH analysierte die aus den fotografischen Bildern erfassten Daten. TK überwachte und führte die biomechanischen Tests durch und interpretierte die von der biomechanischen Testmaschine generierten Daten. EU hat den Probenhaltezylinder entworfen und hergestellt. LH konzipierte und überwachte die Probenvorbereitung. SH trug zur Entwicklung des Studiendesigns und zur Manuskripterstellung bei.

Korrespondenz mit Gabriel Halát.

Die in allen Studiengruppen in diesem Manuskript verwendeten Implantate wurden von der Arthex GmbH, München, Deutschland, im Rahmen einer Investigator-Initiated-Research-Vereinbarung bereitgestellt. Da alle verwendeten Implantate von derselben Firma stammten, sind wir davon überzeugt, dass Objektivität, Integrität und der Wert der Ergebnisse gewahrt blieben. Es wurden und werden weder finanzielle Unterstützung noch andere nichtfinanzielle Vorteile erhalten. Die Autoren erklären kein konkurrierendes Interesse.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Halát, G., Negrin, LL, Hoppe, PL et al. Eine auf Nahtankern basierende Reparaturtechnik für Jersey-Fingerverletzungen vom Typ IV: eine biomechanische Untersuchung. Sci Rep 13, 3493 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30373-w

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Eingegangen: 02. August 2022

Angenommen: 21. Februar 2023

Veröffentlicht: 01. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-30373-w

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