Biomechanical investigation of suture patterns to repair the incision of the deep gluteal muscle during total hip replacement in dogs

Abstract

Choice of the best technique to repair surgical transected deep gluteal muscles during total hip replacement in dogs is influenced by multiple factors: properties of the muscle, suture diameter and characteristics, suture pattern biomechanics, amount of foreign material and muscle healing. The best suturing technique has to resist the strength formed during early active exercise protocols while maintaining the margins of the incision in close proximity. In this study was tested the biomechanical properties of interrupted Horizontal Mattress pattern (HM), the best resistant to tension technique advocated to repair transected muscles, and Schiller Suture pattern (SS), a newly developed technique created by Dr. Teresa Schiller used to repair the incision of the deep gluteal muscle during total hip replacement in dogs. The mechanical properties of the patterns were assessed through vertical mechanical traction single pull-to-failure destructive tests on a custom-made tensiometer equipped with a WH-A08 portable scale. Forty 6x10cm unidirectional soft polyethylene foam samples were used as a matrix for implantation of the suture patterns. All samples were preloaded with 9.8 N during one minute and strain was employed through application of force at a rate of 0.415±0.063 N/s. The recorded variables were suture pull-out value (SPOV), Mode of failure (MOF), Total amount of foreign material (TSM), gap at preload (GAP), dynamic displacement at 1, 2, 3 and 4 Kgf, at 80% and 90% the SPOV and at SPOV. Stiffness was calculated at 2 Kgf. Results showed that no significant differences were found between SPOVs of both groups. According to MOF, all SS failed by cut-through, 35% of which failed in both margins. In HM 85% failed by transection and approximately 72% of the stitches failed in the site of knot implantation. Differences in TSM were not considerable in normal sized deep gluteal muscles. Displacement at SPOV was higher in the HM group (32.9 x10-3±2.79 x10-3m) than in SS group (22.6 x10-3±2.2 x10-3m), F (1, 38) = 177.95, p<0.001. GAP and other dynamic displacements were also significantly higher in HM group (U= 0, p<0.001). Stiffness was significantly greater for SS (Mdn= 4903.25 N/m) than for HM group (Mdn= 1634.42 N/m), U= 0, p<0.001, r= 0.87. For these reasons, we concluded that SS represents the best option to repair the incision of the deep gluteal muscles in dogs.

RESUMO - INVESTIGAÇÃO BIOMECÂNICA DE PADRÕES DE SUTURA PARA REPARAR INCISÕES DO GLÚTEO PROFUNDO DURANTE ARTROPLASTIA TOTAL DA ANCA EM CÃES - A escolha da melhor técnica para reparar incisões do glúteo profundo durante artroplastia total da anca em cães é influenciada por múltiplos fatores: propriedades do músculo, diâmetro e características da sutura, biomecânica do padrão de sutura, quantidade de sutura, e reparação celular dos músculos. A técnica de sutura tem que resistir às forças formadas durante os protocolos de atividade precoce enquanto mantém aproximadas as margens da incisão. Neste estudo testaram-se as propriedades biomecânicas do padrão de sutura em “U” horizontal (HM), o mais resistente à tensão utilizado na reparação de incisões de músculos, e do padrão de sutura de Schiller (SS), uma técnica recentemente desenvolvida pela Dra. Teresa Schiller utilizada na reparação do glúteo profundo durante artroplastia total da anca em cães. As propriedades mecânicas dos padrões de sutura foram obtidas através de testes de tração vertical destrutivos num tensiómetro baseado num projeto original equipado com uma balança portátil vertical WH-A08. Quarenta amostras de espuma de polietileno unidirecional com 6x10cm foram usadas como matriz para implantação dos padrões de sutura. Todas as amostras sofreram uma pré-carga de 9.8 N durante 1 minuto e em seguida a força de distensão foi aplicada a um ritmo de 0.415±0.063 N/s. As variáveis registadas foram “valor de arranque de sutura” (SPOV), modo de falha (MOF), material de sutura total (TSM), deslocamento na pré-carga (GAP), deslocamento dinâmico em 1, 2, 3 e 4 Kgf, a 80% e 90% da SPOV, e no SPOV. A rigidez foi calculada aos 2 Kgf. Não foram encontradas diferenças significativas entre os SPOVs de ambos os grupos. De acordo com o MOF, todos os SS falharam através de corte longitudinal, dos quais 35% falharam em ambas as margens. No HM 85% falharam por transecção e 72% dos pontos falharam no local de implantação do nó. As diferenças encontradas no TSM não foram consideráveis para músculos de tamanho normal. O deslocamento no SPOV foi maior no grupo HM (32.9 x10-3±2.79 x10-3m) que no grupo SS (22.6 x10-3±2.2 x10-3m), F (1, 38) = 177.95, p<0.001. O GAP e os restantes deslocamentos dinâmicos foram também superiores no grupo HM (U= 0, p<0.001). A rigidez foi maior no SS (Mdn= 4903.25 N/m) que no HM (Mdn= 1634.42 N/m), U= 0, p<0.001, r= 0.87. Por estas razões concluiu-se que o padrão SS representa a melhor opção para reparar a incisão do glúteo profundo em cães.