The Biomechanical Properties of Flexor Tendon Repairs

Abstract

Sormen koukistajajännekorjauksia on tutkittu viime vuosikymmeninä enenevissä määrin. Tästä huolimatta yhtenäistä tutkimusasetelmaa eri tutkimusten välillä ei ole olemassa. Korjauksia on tutkittu sekä staattisella että sittemmin myös syklisellä menetelmällä. Syklisellä menetelmällä tehtyjen tutkimusten päätemuuttujatkin vaihtelevat huomattavasti, mikä aiheuttaa suuria haasteita vertailtaessa eri tutkimusten tuloksia. Aiemmissa tutkimuksissa ei ole huomioitu tekijöitä, jotka aiheuttavat vaihtelua kokeellisessa mallissa korjattujen koukistajajänteiden biomekaanisiin päätemuuttujiin (myötövoima ja maksimivoima). Tällaisia tekijöitä, joita tässä väitöskirjassa kutsutaan hajontatekijöiksi, ovat testausmenetelmä, jännekudos, jännekorjauksen suorittamiseen liittyvä hajonta sekä kirurgien välinen hajonta. Hajontatekijöiden sijaan kirjallisuudessa on enimmäkseen keskitytty edellä mainittujen päätemuuttujien vertailemiseen keskiarvoja käyttäen.

Tässä väitöskirjassa tutkittiin staattisen ja syklisen menetelmän suhdetta toisiinsa. Tavoitteena oli kehittää objektiivinen menetelmä, jolla korjauksen hajoamista voidaan ennakoida. Mallin perusteella selvisi, että staattisista koestuksista saatava myötövoima ennakoi hyvin jännekorjauksen todennäköisyyttä selviytyä toistuvasta edestakaisesta kuormituksesta. On kuitenkin huomioitava, että myötövoima vastasi 50 %:n hajoamistodennäköisyyttä (kriittinen voima). Näin kehittämämme raja-arvo varmuusvoima, joka tarkoittaa koukistajajännekorjauksen 2,3 %:n hajoamistodennäköisyyttä (hajoamistodennäköisyys −2 keskihajonnan kohdalla), kuvaa paremmin kliinisesti hyväksyttävää tilannetta.

Matemaattisten mallien lisäksi syklisten koestusten aika-venymäkäyriä analysoitiin visuaalisesti. Jos käyrällä esiintyi kohta, jossa venymä alkoi voimakkaammin lisääntyä (väsymispiste), ja korjaukseen ilmaantui raottumaa, johti tämä lopulta korjauksen hajoamiseen. Tämä korostaa entisestään kirjallisuudessa ristiriitaisesti kuvatun raottuman haitallisuutta korjauksen kestävyyden kannalta.

Jännekorjauksen hajontatekijöistä yksikään ei noussut selvästi muita merkittävämmäksi. Jännemateriaalin merkitys kuvautui korjauksen suorittamista merkityksettömämpänä. Eri kirurgien välisen hajonnan lisä korjauksen kokonaishajontaan oli suhteellisen pieni, vain yksi kymmenesosa. Kirurgi voikin vähentää korjauksen hajoamisen todennäköisyyttä pyrkimällä keskenään mahdollisimman yhdenmukaisiin jännekorjauksiin. Toistettavuuden näkökulmasta kirjallisuudessa esitettyjen korjausten tekeminen sellaisenaan on yksi keino yhdenmukaistaan korjauksia, mutta korjauksen muokkaaminen ei väitöskirjan perusteella heikennä tai vahvista tehtyjä korjauksia.

Väitöskirjan perusteella on suositeltavaa käyttää syklistä koestusmenetelmää sormen koukistajajännekorjausten vertailuun. Koukistajajännekorjauksen raottuma ilmeni olevan merkki korjauksen hajoamisesta. Hajontatekijöiden perusteella mahdollisimman yhtenäisillä korjauksilla voidaan vähentää korjauksen Hajoamistodennäköisyyttä.

During the last decades, an increasing number of finger flexor tendon repair studies have been published. Yet, there is still no established study design. Both static and, more recently, cyclic testing methods have been used. The outcomes of these studies vary significantly between cyclic testing studies and lead to difficulty in comparing different study results. Additionally, the variation-causing factors of the experimentally studied flexor tendon repairs (testing methodology, tendon material, surgeon performance, and inter-surgeon variation) are often ignored in the literature, and instead studies are focused on comparing the different mean values of biomechanical outcomes (yield load and ultimate load).

This dissertation examined the relationship between static and cyclic testing methods. The aim was to develop an objective failure-determining method. Static loading derived yield load predicted well the ability of flexor tendon repair to preserve intact during repetitive loading and unloading. However, the yield load was correlated with the 50% probability to fail during repetitive loading (critical load) and safe load that corresponds to 2.3% probability to fail (−2 SD probability to fail) better represented the clinically acceptable situation.

In addition to mathematical methods, time-extension curves of cyclic testing were analysed visually. If there was a manifestation of sudden extension increase at the time-extension curve (fatigue point) during repetitive loading and even minimal gapping, the tested flexor tendon repair failed. This highlights the harmfulness of gapping on flexor tendon repair. The significance of gapping has remained controversial in the literature.

When variation causing factors of the flexor tendon repair were inspected, no factor exceeded any of the others. Tendon material properties were rendered inferior to the execution of the repair. However, inter-surgeon related variation consisted of only one tenth of the total variation. Surgeons can lower the probability of failure by producing more consistent repairs. Performing repairs as presented in the literature may help with this objective but, nevertheless, modifications of the performed repairs did not strengthen or weaken the performed repairs.

Thus, based on the findings of this dissertation, cyclic testing is still the recommended method for comparing different flexor tendon repairs. Gapping of the repair predicted well the forthcoming failure of the repair. Based on variation causing factors, failure probability of flexor tendon repairs can be lowered with a more meticulous surgical technique.