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Biomechanical evaluation of rotator cuff repairs in a sheep model: Suture anchors using arthroscopic Mason-Allen stitches compared with transosseous sutures using traditional modified Mason-Allen stitches

Department of Orthopaedic Surgery, University Medical Center Göttingen, Georg-August University, Robert-Koch-Strasse 40, D-37075 Göttingen, Germany.
Clinical Biomechanics (Impact Factor: 1.88). 03/2008; 23(3):291-8. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2007.10.010
Source: PubMed

ABSTRACT The optimal method for rotator cuff repair of the shoulder is not yet known. The aim of this study was to compare the time-dependent biomechanical properties of the traditional open transosseous suture technique and modified Mason-Allen stitches (group 1) versus the double-loaded suture anchors technique and so-called arthroscopic Mason-Allen stitches (group 2) in rotator cuff repair.
Eighteen adult female sheep were randomized into two groups: in an open approach in which the released infraspinatus tendon was repaired with group 1, and with group 2. Animals were sacrificed at 6, 12, or 26 weeks; shoulders were harvested and magnetic resonance imaging was performed. Eight untreated contralateral shoulders served as controls. Tendons of 16 additional unpaired cadaver shoulder joints of adult female sheep were identically treated for analysis at time zero. In a biomechanical evaluation all specimens were loaded to failure at a constant displacement rate using a standard universal testing machine. The load-to-failure and stiffness of the healed bone-tendon interface were calculated.
Magnetic resonance imaging analysis showed cuff integrity in all cases, and no evidence of foreign body reaction to the anchors. Load-to-failure and stiffness data did not indicate any significant difference between the two treatment groups, neither at 6 weeks nor at 12 or 26 weeks. However, at time zero the group 2 had a higher load-to-failure in comparison to the group 1 (P<0.010), but there was no difference for the stiffness (P<0.121).
This in vivo study showed that, postoperatively, the group 2 technique provides superior stability and after healing would gain strength comparable to the group 1 technique.

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    ABSTRACT: Die optimale Methode der Refixations-techniken von Rotatorenmanschettenrupturen wird weiterhin kontrovers diskutiert und es besteht keine Einigkeit, welche der am häufigsten verwendeten Methoden – transossäre Naht oder Fadenanker – eine günstigere Knochen-Sehnen Einheilung gewährleistet. Bei 18 erwachsenen Schafe wurde die Infraspinatussehne durchtrennt und randomisiert zwei Refixationsgruppen zugeteilt: (1) Transossäre Naht mittels mod. Mason-Allen Stichtechnik (SMMA) und (2) Fadenanker mittels arthroskopischer Mason-Allen Naht (AAMA). Nach 6, 12 und 26 Wochen erfolgte die Euthanasie der Tiere und die operierten Schultern wurden kernspintomographisch untersucht. Mittels einer Materialprüfmaschine (Typ Zwick-Roell) erfolgten Ausrissversuche bis zum Versagen des Sehnen-Knochen Konstrukts und die Bestimmung der jeweiligen maximalen Ausrissfestigkeit und dazugehörigen Steifigkeit. In den durchgeführten kernspintomographischen Kontrolluntersuchungen war zu keinem Zeitpunkt ein Versagen des Sehnen-Knochen Konstruktes oder eine Fremdkörperreaktion der eingebrachten Ankersysteme nachweisbar. Die bei den Ausrissversuchen gefunden Werte zeigten weder zum Zeitpunkt 6, 12 oder 26 Wochen einen signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Zum Zeitpunkt „Null“ fand sich in der AAMA-Gruppe eine höhere max. Ausrissfestigkeit (p<0,010), während hingegen für die Steifigkeit kein Unterschied war (p<0,121). Diese in-vivo- Untersuchung zeigt, dass unmittelbar postoperativ die Kombination eines Fadenankersystems mit arthroskopischer Mason-Allen Naht eine höhere Stabilität besitzt als die traditionelle transossäre Naht mit modifizierter Mason-Allen Stichtechnik. Im Verlauf des Heilungsprozesses kommt es jedoch zu einem Angleichen derselbigen ohne signifikanten Unterschied der gemessenen maximalen Ausrissfestigkeit und Steifigkeit. Nach 26 Wochen haben diese die Normalwerte von gesunden Sehnen noch immer nicht erreicht. A significant controversy exists regarding the optimal fixation technique in rotator cuff surgery. The aim of this study was to compare the time-dependent bio-mechanical properties of the traditional open transosseous suture technique and modified Mason-Allen stitches (SMMA group) versus the double-loaded suture anchor technique and so-called arthroscopic Mason-Allen stitches (AAMA group) in rotator cuff repair. A total of 18 mature sheep were randomized to the two repair groups. After 6, 12, or 26 weeks, evaluation of the reinsertion site of the infraspinatus tendon was performed. In a biomechanical evaluation all specimens were loaded to failure at a constant displacement rate using a standard universal testing machine. The load-to-failure and stiffness of the healed bone-tendon interface were calculated. Magnetic resonance imaging analysis showed cuff integrity in all cases and no evidence of foreign body reaction to the anchors. Load-to-failure and stiffness data did not indicate any significant difference between the two treatment groups, neither at 6 weeks nor at 12 or 26 weeks. However, at time zero the AAMA group had a higher load-to-failure in comparison to the SMMA group (P<0.010), but there was no difference for the stiffness (P<0.121). This in vivo study showed that the AAMA technique provides superior stability and after healing would gain strength comparable to the SMMA technique.
    Obere Extremität 01/2008; 3(4):193-197. DOI:10.1007/s11678-008-0007-3
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    ABSTRACT: Zusammenfassung Die arthroskopische Rotatorenmanschettennaht ist ein etabliertes Verfahren zur Behandlung von Rotatorenmanschettenrupturen. Die klinischen Ergebnisse sind unabhängig von der verwendeten Nahttechnik sehr gut. Eine kritische Analyse der Ergebnisse bezüglich der Sehnenintegrität zeigte in den frühen klinischen Serien insbesondere für große Rupturen hohe Rerupturraten. Neben biologischen Faktoren wie Patientenalter, Muskelatrophie und fettige Infiltration der Rotatorenmanschette wiesen experimentelle Studien biomechanische Defizite der Einzelreihentechniken nach. Die Doppelreihentechnik mit einer medialen und lateralen Reihe Fadenanker wurde als Verbesserung der Einzelreihentechnik entwickelt und zeigt sich in den meisten Studien biomechanisch dieser überlegen. Die klinische Ergebnisse lassen im kurzzeitigen Follow-up eine Tendenz zu besseren Einheilungsraten gegenüber der Einzelreihentechnik erkennen, ohne dass das klinische Ergebnis weiter verbessert werden konnte. Dass die als Alternative zur klassischen Doppelreihentechnik entwickelte „Suture-bridge-Technik“ dieselben biomechanischen Vorteile oder signifikant höhere Einheilungsraten verglichen mit der Einzelreihentechnik liefert, ist derzeit nicht eindeutig belegt.
    Obere Extremität 03/2011; 6(1). DOI:10.1007/s11678-011-0102-8
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    ABSTRACT: Our objective was to evaluate the cell biology and biomechanical aspects of the healing process after two different techniques in open rotator cuff surgery - double-loaded bio-absorbable suture anchors combined with so-called arthroscopic Mason-Allen stitches (AAMA) and a trans-osseous suture technique combined with traditional modified Mason-Allen stitches (SMMA). Thirty-six mature sheep were randomized into two repair groups. After 6, 12, or 26 weeks, evaluation of the reinsertion site of the infraspinatus tendon was performed. The mechanical load-to-failure and stiffness results did not indicate a significant difference between the two groups. After 26 weeks, fibrocartilage was sparse in the AAMA group, whereas the SMMA group showed the most pronounced amount of fibrocartilage. We found no ultrastructural differences in collagen fiber organization between the two groups. The relative expression of collagen type II mRNA in the normal group was 1.11. For the AAMA group, 6 weeks after surgery, the relative expression was 55.47, whereas for the SMMA group it was 1.90. This in vivo study showed that the AAMA group exhibited a tendon-to-bone healing process more favorable in its cell biology than that of the traditional SMMA technique. Therefore, the AAMA technique might also be more appropriate for arthroscopic repair.
    Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports 01/2008; 19(3). DOI:10.1111/j.1600-0838.2008.00791.x · 3.17 Impact Factor
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