Comparative analysis of biomechanical properties of grafts and intact tunica albuginea in experiment

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Introduction. Existing treatment methods for Peyronie's disease (PD) aim to restore the normal biomechanical functions of the tunica albuginea (TA); however, current data on biomechanical changes in PD, as well as on the biomechanical properties of native human TA, are extremely limited. The aim of our study was to evaluate the biomechanical properties of intact TA and the materials most commonly used for its replacement.

Materials and Methods. Samples of the TA were collected from 9 male cadavers aged 20 to 65 years. Rectangular sections of the TA were excised from the dorsal surface of the corpora cavernosa. Fixation of the specimens in formalin was not performed, as this could affect the biomechanical properties of the tissue. Prepared samples were divided into longitudinal and transverse fragments. Pericardial grafts (allograft from cadaveric pericardium; xenograft from bovine pericardium) were prepared similarly. The obtained tissue fragments were subjected to mechanical testing. All tensile tests were conducted using a single-column universal material testing machine, the TA.XTplus Texture Analyzer (Stable Micro Systems Ltd., UK). Interactive stress-strain curves were used for result analysis. The following parameters were determined: stress, strength, strain, sample thickness. The obtained data were subjected to statistical analysis.

Results. Analysis of the obtained data revealed that the stress and strength of longitudinal fragments of TA were statistically significantly higher (p = 0,0004 and p = 0,0008; Tukey’s test) than those for the transverse fragments. This indicates that human TA is anisotropic. Correlation analysis showed a negative correlation between the patient age and the strength (r = –0,49; p < 0,05; Spearman’s rank correlation). Additionally, a negative correlation was found between the patient’s age and the thickness of their tunica albuginea (r = –0,56; p < 0,05 according to Spearman’s test). When comparing human TA with grafts from bovine and human pericardium, it was found that the strength and thickness calculated for human tunica albuginea were statistically significantly higher (p = 0,0001; Tukey’s test) than those for the grafts.

Conclusions. Human and bovine pericardium grafts significantly differ from healthy TA in terms of stress, elastic modulus, strength, and thickness, which may impact the outcomes of surgical treatment for patients with PD.

About the authors

Sergey V. Kotov

Pirogov Russian National Research Medical University; Moscow Multidisciplinary Clinical Center «Kommunarka» of the Moscow Department of Health; Pirogov City Clinical Hospital No. 1

Email: urokotov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3764-6131

Dr. Sc., Full Prof., Head of Urology and Andrology Department, Institution of Surgery

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997; 108814, Moscow, pos. Sosenskoye, ul. Sosenskij stan, 8; 8 Leninsky Prospekt, Moscow, 119049

Nikita M. Sokolov

Pirogov Russian National Research Medical University; Moscow Multidisciplinary Clinical Center «Kommunarka» of the Moscow Department of Health

Author for correspondence.
Email: 4eaman@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9091-8189

Postgraduate of Department of Urology and Andrology named after N.A. Lopatkin, Institution of Surgery; Urologist of Urology Division

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997; 108814, Moscow, pos. Sosenskoye, ul. Sosenskij stan, 8

Anna A. Yapina

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: yapina0@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-9092-4472

Student of Faculty of Medicine

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997

Anvar G. Yusufov

Pirogov Russian National Research Medical University; Moscow Multidisciplinary Clinical Center «Kommunarka» of the Moscow Department of Health

Email: anvar.yusufov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8202-3844

PhD, Associate Professor of Urology and Andrology Department named after N.A. Lopatkin, Institution of Surgery; Head of Urology Division

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997; 108814, Moscow, pos. Sosenskoye, ul. Sosenskij stan, 8

Svetlana M. Titkova

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: stitkova63@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5477-0084

Senior Research Fellow, Experimental Surgery Department, Institution of Surgery

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997

Ekaterina I. Klimenko

Pirogov City Clinical Hospital No. 1

Email: 4eaman@gmail.com

Pathologist, Department of Morbid Anatomy

Russian Federation, 8 Leninsky Prospekt, Moscow, 119049

Alexander P. Raksha

Pirogov Russian National Research Medical University; Pirogov City Clinical Hospital No. 1

Email: 4eaman@gmail.com

Dr. Sc., Full Prof., Department of Clinical Pathological Anatomy; Head of Department of Morbid Anatomy, Institution of Human Biology and Pathology

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997; 8 Leninsky Prospekt, Moscow, 119049

Mikhail V. Anurov

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: anurov@rsmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7512-2641

Dr. Sc., Head of Experimental Surgery Department, Institution of Surgery

Russian Federation, 1, Ostrovityanov Street, Moscow, 117997

References

  1. Sharma KL, Alom M, Trost L. The Etiology of Peyronie’s Disease: Pathogenesis and Genetic Contributions. Sex Med Rev. 2020;8:314–23. https://doi.org/10.1016/j.sxmr.2019.06.004.
  2. Kotov S.V., Yusufov A.G. Penilecorporoplasty using buccal mucosa graft: incision and grafting (surgical technique). Androl Genit Surg. 2016;17:68–71. https://doi.org/10.17650/2070-9781-2016-17-4-68-71.
  3. Kotov S.V., Yusufov A.G., Sokolov N.M., Khachatryan A.A. et al. Influence of Penile Rehabilitation on the long-term results of Plaque Incision and Grafting in patients with Peyronie’s Disease. Androl Genit Surg. 2024;25. https://doi.org/10.62968/2070-9781-2024-25-4-37-46.
  4. Gamidov SI, Popkov VM, Shatylko TV, Ovchinnikov RI, Korolev AY, Popova AY, Gasanov NG. Erectile function after corporoplasty in patients with peyronies disease. Urologiia. 2019;(4):80–84. Russian. PMID: 31535810.
  5. Bajic P., Siebert A.L., Amarasekera C.A., Miller C.H., Levine L.A. Comparing Outcomes of Grafts Used in Peyronie’s Disease Surgery: a Systematic Review. Curr Sex Heal Reports. 2020;12:236–43. https://doi.org/10.1007/s11930-020-00283-3.
  6. Garcia-Gomez B., Ralph D., Levine L., Moncada-Iribarren I., Djinovic R., Albersen M et al. Grafts for Peyronie’s disease: a comprehensive review. Andrology. 2018;6:117–26. https://doi.org/10.1111/andr.12421.
  7. Al-Thakafi S., Al-Hathal N. Peyronie’s disease: A literature review on epidemiology, genetics, pathophysiology, diagnosis and work-up. Transl Androl Urol. 2016;5:280–89. https://doi.org/10.21037/tau.2016.04.05.
  8. Krakhotkin D.V., Chernylovskyi V.A., Mottrie A., Greco F., Bugaev R.A. New insights into the pathogenesis of Peyronie’s disease: A narrative review. Chronic Dis Transl Med 2020;6:165–81. https://doi.org/10.1016/j.cdtm.2020.06.001.
  9. Mitsui Y., Yamabe F., Hori S., Uetani M., Kobayashi H., Nagao K. et al. Molecular Mechanisms and Risk Factors Related to the Pathogenesis of Peyronie’s Disease. Int J Mol Sci. 2023;24. https://doi.org/10.3390/ijms241210133.
  10. Bitsch M., Kromann-Andersen B., Schou J., Sjontoft E. The elasticity and the tensile strength of tunica albuginea of the corpora cavernosa. J Urol. 1990;143:642–5. https://doi.org/10.1016/S0022-5347(17)40047-4.
  11. Kandabarow A.M., Chuang E., McKenna K., Le B., McVary K., Colombo A. Tensile Strength of Penile Tunica Albuginea in a Human Model. J Urol. 2022;207:2022. https://doi.org/10.1097/ju.0000000000002592.10.
  12. Schmidt J., Goode D., Flannigan R., Mohammadi H. A review of the experimental methods and results of testing the mechanical properties of Tunica Albuginea. J Med Eng Technol. 2023;47:234–41. https://doi.org/10.1080/03091902.2023.2300829.
  13. Hsu G.L., Brock G., Martinez-Pineiro L., Von Heyden B., Lue T.F., Tanagho E.A. Anatomy and strength of the tunica albuginea: Its relevance to penile prosthesis extrusion. J Urol. 1994;151:1205–8. https://doi.org/10.1016/S0022-5347(17)35214-X.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic representation of the area of the white membrane collection, dissection, and preparation of fragments for mechanical testing

Download (181KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Microscopy of longitudinal sections of the tunica albuginea of the penis. Van Gieson staining

Download (706KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microscopy of circular sections of the tunica albuginea of the penis. Van Gieson staining

Download (705KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. View of the tunica albuginea of the penis after completion of dissection

Download (141KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Mechanical tensile test procedure

Download (121KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Diagrams showing the range of key mechanical indicators for the white shell

Download (234KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Diagrams showing the range of key mechanical indicators for the white membrane and graft made from bovine pericardium

Download (247KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Diagrams showing the range of key mechanical indicators for the white membrane and human pericardium graft

Download (249KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Fracture load-deformation curves obtained for the tested materials

Download (181KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Logistic regression graphs for discontinuous load-age (A) and thickness-age (B) for longitudinal fragments of the white membrane

Download (128KB)
Indexing metadata

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».