Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2022; 89(4):293-299 | DOI: 10.55095/achot2022/047

Mechanická analýza štěpu šlachy kvadricepsu fixovaného pěti různými technikami na femorální straně: experimentální studie na ovčích kolenechPůvodní práce

M. ÇETİN1, M. S. SÖYLEMEZ2,*, B. Y. ÖZTÜRK2, İ. MUTLU3, Ö. KARAKUŞ4
1 Fatih Sultan Mehmet Training and Research Hospital, Department of Orthopaedics and Traumatology, Istanbul, Turkey
2 Umraniye Training and Research Hospital, Department of Orthopaedics and Traumatology, Istanbul, Turkey
3 Kocaeli University, Faculty of Technology, Department of Biomedical Engineering, Istanbul, Turkey
4 Balikesir State Hospital, Department of Orthopaedics and Traumatology, Balikesir, Turkey

PURPOSE OF THE STUDY:
We aimed to evaluate the biomechanical properties of quadriceps tendon graft with a bone plug ending (QTBP) and a quadriceps graft with a tendinous ending(QTT) fixed on the femoral side with different fixation devices.

MATERIAL AND METHODS:
Twenty-five paired 2-year-old calf QTs and 25 paired 2-year-old sheep femurs were used for this study. 90x8 mm central part of the quadriceps tendons with or without a bone plug was harvested. 8×25 mm tunnel was placed in lateral condyles. The QTT was fixed with four different fixation devices, including the adjustable suspensory system (QTT-ASS, group 1), biodegradable interference screws (QTT-BIS, group 2), titanium interference screws (QTT-TIS, group 3), and an adjustable suspensory system + biodegradable interference screws (QTT-(ASS+BIS), group 4); QTBP was fixed with titanium interference screws (QTBP-TIS, group 5). All groups were tested in a servohydraulic materials testing machine. Stiffness(N/mm), slippage of the tendon(mm), and the ultimate tensile load-bearing ability(N) of the groups were tested. The Kruskal-Wallis H test was used with the Monte Carlo simulation technique to compare the nonparametric variables of stiffness, slippage, and ultimate tensile load. Dunn's test was used for the post hoc analyses.

RESULTS:
Group 3 had the stiffest fixation (median 45.09 N/mm). The amount of slippage was highest in group 1 (median 6.41mm). Group 1 was the most resistant group against a tensile load during the load-to-failure test(464 N). Fixing the QTT with the ASS and BIS in group 4 increased both stiffness and ultimate tensile load strength. There was no significant difference between the QTBP and QTT fixed with titanium screws. Fixing QTT with titanium screws was significantly superior to fixation with BIS(p < 0.05).

CONCLUSIONS:
This study demonstrates that QTBP fixation with TIS have no advantage over QTT fixation with TIS on the femoral side. Although the QTT group fixed with ASS was the most resistant group against tensile forces during load-to-failure test, amount of slippage was highest for this group as well. Thus, if an ASS is to be used, a strong tension force must be applied prior to tibial side fixation to prevent further slippage of the graft in the tunnel.

Klíčová slova: anterior cruciate ligament, quadriceps tendon graft, femoral side, fixation, biomechanical properties

Zveřejněno: 15. srpen 2022  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
ÇETİN M, SÖYLEMEZ MS, ÖZTÜRK BY, MUTLU İ, KARAKUŞ Ö. Mechanická analýza štěpu šlachy kvadricepsu fixovaného pěti různými technikami na femorální straně: experimentální studie na ovčích kolenech. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2022;89(4):293-299. doi: 10.55095/achot2022/047. PubMed PMID: 36055670.
Stáhnout citaci

Reference

  1. Aga C, Rasmussen MT, Smith SD, Jansson KS, LaPrade RF, Engebretsen L, Wijdicks CA. Biomechanical comparison of interference screws and combination screw and sheath devices for soft tissue anterior cruciate ligament reconstruction on the tibial side. Am J Sports Med. 2013;41:841-848. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  2. Ahmad SS, Hirschmann MT, Voumard B, Kohl S, Zysset P, Mukabeta T, Evangelopoulos DS, Ateschrang. Adjustable loop ACL suspension devices demonstrate less reliability in terms of reproducibility and irreversible displacement. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2018;26:1392-1398. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  3. Belk JW, Kraeutler MJ, Marshall HA, Goodrich JA, McCarty EC. Quadriceps tendon autograft for primary anterior cruciate ligament reconstruction: a systematic review of comparative studies with minimum 2-year follow-up. Arthroscopy. 2018;34:1699-1707. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  4. Brand J Jr, Hamilton D, Selby J, Pienkowski D, Caborn DN, Johnson DL. Biomechanical comparison of quadriceps tendon fixation with patellar tendon bone plug interference fixation in cruciate ligament reconstruction. Arthroscopy. 2000;16:805-812. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  5. Brand J Jr, Weiler A, Caborn DN, Brown CH Jr, Johnson DL. Graft fixation in cruciate ligament reconstruction. Am J Sports Med. 2000;28:761-774. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  6. Buelow JU, Siebold R, Ellermann A. A prospective evaluation of tunnel enlargement in anterior cruciate ligament reconstruction with hamstrings: extracortical versus anatomical fixation. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2002;10:80-85. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  7. Caborn DN, Coen M, Neef R, Hamilton D, Nyland J, Johnson DL. Quadrupled semitendinosus-gracilis autograft fixation in the femoral tunnel: a comparison between a metal and a bioabsorbable interference screw. Arthroscopy. 1998;14:241-245. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  8. Cavaignac E, Coulin B, Tscholl P, Nik Mohd Fatmy N, Duthon V, Menetrey J. Is quadriceps tendon autograft a better choice than hamstring autograft for anterior cruciate ligament reconstruction? A comparative study with a mean follow-up of 3.6 years. Am J Sports Med. 2017;45:1326-1332. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  9. Chen CH, Chuang TY, Wang KC, Chen WJ, Shih CH. Arthroscopic anterior cruciate ligament reconstruction with quadriceps tendon autograft: clinical outcome in 4-7 years. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2006;14:1077-1085. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  10. Ettinger M, Werner-Lebeda T, Calliess T, Omar M, Becher C, Ezechieli M, Klintschar M, Petri M. Femoral interference screw fixation of hamstring and quadriceps tendons for ACL reconstruction. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2017;25:1241-1248. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  11. Fabbriciani C, Mulas PD, Ziranu F, Deriu L, Zarelli D, Milano G. Mechanical analysis of fixation methods for anterior cruciate ligament reconstruction with hamstring tendon graft. An experimental study in sheep knees. Knee. 2005;12:135-138. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  12. Fedorová P, Srnec R, Pěnčík J, Dvořák M, Krbec M, Nečas A. [Intra-articular reinforcement of a partially torn anterior cruciate ligament (ACL) using newly developed UHMWPE biomaterial in combination with Hexalon ACL/PCL screws: ex-vivo mechanical testing of an animal knee model]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2015;82:222-228. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  13. Fulkerson JP, Langeland R. An alternative cruciate reconstruction graft: the central quadriceps tendon. Arthroscopy. 1995;11:252-254. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  14. Geib TM, Shelton WR, Phelps RA, Clark L. Anterior cruciate ligament reconstruction using quadriceps tendon autograft: intermediate-term outcome. Arthroscopy. 2009;25:1408-1414. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  15. Gwynne-Jones DP, Draffin J, Vane AG, Craig RA, McMahon SF. Failure strengths of concentric and eccentric implants for hamstring graft fixation. ANZ J Surg. 2008;78:177-181. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  16. Hapa O, Barber FA. ACL fixation devices. Sports Med Arthrosc Rev. 2009;17:217-223. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  17. Harris NL, Smith DA, Lamoreaux L, Purnell M. Central quadriceps tendon for anterior cruciate ligament reconstruction. Part I: Morphometric and biomechanical evaluation. Am J Sports Med. 1997;25:23-28. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  18. http://www.smith-nephew.com/education/resources/video/2017/may/preparing-quad-tendon-with-ultrabutton/. [accessed 13 May 2021].
  19. Hurley ET, Calvo-Gurry M, Withers D, Farrington SK, Moran R, Moran CJ. Quadriceps tendon autograft in anterior cruciate ligament reconstruction: a systematic review. Arthroscopy. 2018;34:1690-1698. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  20. Joseph M, Fulkerson J, Nissen C, Sheehan TJ. Short-term recovery after anterior cruciate ligament reconstruction: a prospective comparison of three autografts. Orthopedics. 2006;29:243-248. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  21. Karkosch RF, Ettinger M, Bachmaier S, Wijdicks CA, Smith T. Adjustable-length loop cortical button versus interference screw fixation in quadriceps tendon anterior cruciate ligament reconstruction - a biomechanical in vitro study. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2018; 60:60-65. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  22. Kim D, Asai S, Moon CW, Hwang SC, Lee S, Keklikci K, Linde-Rosen M, Smolinski P, Fu FH. Biomechanical evaluation of anatomic single- and double-bundle anterior cruciate ligament reconstruction techniques using the quadriceps tendon. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015;23:687-695. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  23. Kornblatt I, Warren RF, Wickiewicz TL. Long-term followup of anterior cruciate ligament reconstruction using the quadriceps tendon substitution for chronic anterior cruciate ligament insufficiency. Am J Sports Med. 1988;16:444-448. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  24. Kwak YH, Lee S, Lee MC, Han HS. Anterior cruciate ligament reconstruction with quadriceps tendon-patellar bone allograft: matched case control study. BMC Musculoskelet Disord. 2018;19:45. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  25. Lund B, Nielsen T, Faunø P, Christiansen SE, Lind M. Is quadriceps tendon a better graft choice than patellar tendon? a prospective randomized study. Arthroscopy. 2014;30:593-598. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  26. Mulford JS, Hutchinson SE, Hang JR. Outcomes for primary anterior cruciate reconstruction with the quadriceps autograft: a systematic review. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2013;21:1882-1888. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  27. Schulz AP, Lange V, Gille J, Voigt C, Fröhlich S, Stuhr M, Jürgens C. Anterior cruciate ligament reconstruction using bone plug-free quadriceps tendon autograft: intermediate-term clinical outcome after 24-36 months. Open Access J Sports Med. 2013;19:243-249. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  28. Stäubli HU, Schatzmann L, Brunner P, Rincón L, Nolte LP. Quadriceps tendon and patellar ligament: cryosectional anatomy and structural properties in young adults. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 1996;4:100-110. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  29. Yasuda K, Ohkoshi Y, Tanabe Y, Kaneda K. Muscle weakness after anterior cruciate ligament reconstruction using patellar and quadriceps tendons. Bull Hosp Jt Dis Orthop Inst. 1991;51:175-185. Přejít na PubMed...