The Mechanical and biological performance of the alternating sliding knots with different patterns patterns in abdominal wound closure

Abstract

Karın cerrahisinde, klasik kayan düğümlere kıyasla daha uygun olup olmadıklarını belirleyebilmek için farklı biçimli, yer-değiştirmeli kayan düğümlerden oluşan yeni düğüm biçimleri mekanik ve biyolojik yönden incelendi. Kuru koşullarda, ipek ve naylondan yapılan tek iplik ve düğümler için, bu yeni düğümlerin mekanik özellikleri klasik kayan düğümlerle karşılaştırıldı. Mekanik açıdan, yeni düğümlerin düğüm tutma kapasitelerinin ve verimlerinin daha iyi olduğu gösterildi. Sıçan karın duvarında yapılan `in vivo` implantasyon testlerinde, farklı biçimli kayan düğümlerin klasik kayan düğümlerden daha verimli ve daha güvenli olduğu saptandı. Düğüm biçimi, cerrahiden sonra geçen zaman, cerrahi ip materyali ve çap düğüm tutma kapasitesini belirleyen önemli aktörlerdi. Biyolojik yönden bu yeni düğümlerin klasik kayan düğümlerle aynı doku reaksiyonuna yol açtıkları görüldü. Naylon ipek kadar yumuşak olmadığından, naylon iple yapılan düğümlerin etkin hacimlerinin daha büyük olduğu, ve bu nedenle de daha belirgin doku reaksiyonuna sebep oldukları saptandı. Düğümlere bakteri yapışmasını test etmek için sıçanlarda `in vivo` ve `in vitro` testler yapıldı. Oluşan enfeksiyon bakterinin ipliğe yapışabilme kapasitesiyle orantılı bulundu. Düğüm biçimi ve iplik çapının bakteri yapışmasmda etkili bir rol almadığı gözlemlendi. Hem ipek hem de naylon için, bağlar arasındaki boşluklar nedeniyle düğümlerin bakteri tutma kapasitelerinin tek ipten daha fazla olduğu bulundu. îpek ve naylon için, yeni düğümlerle tek ipliklerin esneme ve gerilim-gevşeme özellikleri karşılaştırıldı. Genel olarak, düğümlerin esneme yeteneklerinin tek ipliklerden daha yüksek olduğu saptandı. Yüksek uzama düzeylerinde, ipek ip ve düğümlerin esneme yeteneklerinde azalma görülürken, naylonda artma görüldü. Gerilim gevşemesi testlerinde, tüm uzama düzeyleri için, kalan yük fraksiyonunun, düğümlerde iplerden daha fazla olduğu bulundu. Çeşitli faktörlerin, karın duvarında ip çekilme kuvveti üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla bir model geliştirildi. Kesme yönü, düğüm biçimi, gerilme oranı ve doku iyileşme gücü ipin çekilme kuvvetini belirleyen önemli faktörlerdi. Sonuç olarak, karın ameliyatlarında, halen kullanılmakta olan kayan düğümler yerine farklı biçimli kayan düğümlerin kullanılması önerilmektedir. Anahtar kelimeler: Yer-değiştiren farklı biçimli kayan düğümler, karın cerrahisi, düğüm güvenliliği, düğüm tutma kapasitesi, cerrahi ip çekilme kuvveti.

New knot configurations, consisting of alternating strands with different patterns, have been studied from mechanical and biological perspectives in order to determine whether they would be suitable for abdominal surgery, as compared with conventional sliding knots. Mechanical properties of these new knots were compared with those of the classical sliding knots and single threads for silk and nylon sutures under dry conditions. From the mechanical perspective, the new knots showed better knot holding capacity and efficiency. In the in vivo implantation tests performed on the rat abdominal wall, the alternating sliding knots with different patterns were found to be more efficient and secure than the classical sliding knots. The knot configuration, postoperative period, suture material and size were important factors in determining the knot holding capacity. From the biological perspective, these new knots provoked tissue reaction similar to the classical sliding knots. Because nylon is less pliable than silk, its use resulted in higher effective knot volumes, causing more pronounced tissue reaction. To test the bacterial adherence to the knots, in vitro and in vivo tests were performed in rats. The degree of the elicited infection correlated well with the capability of bacteria to bind to the suture. It was observed that the knot configurations and the suture sizes did not have much effect on bacterial adherence. Due to the presence of interstices between throws, the knots had greater capacity to retain bacteria than the single threads for both silk and nylon, thus promoting infection. The elasticity and stress-relaxation properties of these knots were compared to those of single threads of silk and nylon. The elasticity of the knots, in general, was higher than that of the threads for both materials. The silk showed decreased elasticity at high extension levels, while nylon showed increased elasticity. In stress relaxation tests, the residual load fraction of the knots was found to be higher than that of the threads at all extension levels. A model was created to study the effect of several factors on the suture pullout force in the abdominal wall. Incisional direction, knot configuration, strain rate and tissue healing strength were important factors in determining the suture pullout force. In conclusion, we do recommend the use of the alternating sliding knots with different patterns in abdominal surgery instead of the currently used sliding knots. Keywords: Alternating sliding knots with different patterns, abdominal surgery, knot security, knot holding capacity, suture pullout force.