The choice of an optimal graft for the superior capsule reconstruction of the shoulder with a massive rotator cuff tear

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: The study hypothesis is that the knowledge about the mechanical properties of biological tissues will help surgeons to choose a transplant.

Aim: To determine the optimal type of a graft, based on the assessment of the mechanical properties of three types of grafts used for the superior capsule reconstruction of the shoulder joint with a massive rotator cuff tear.

Methods: In the experimental work, 3 types of biological tissues were studied: allografts of the fascia lata and of the dura mater, and the DX Reinforcement Matrix (a dermal ECM xenograft). The experiment was divided into two parts. In the first part, the mechanical strength at rupture of the samples was evaluated and compared, in the second part the resistance of a vertical suture was studied. The tests included uniaxial stretching with the force and strain at rupture recorded.

Results: The fascia lata allograft showed the highest ultimate tensile strength, while the dura mater allograft had the lowest ultimate tensile strength. All the three materials showed rather high values of the rupture strain. The lowest value of the rupture strain was detected for the dura mater allograft — 15.2±2.6%, the highest value was obtained for the dermal ECM xenograft — 63.3±20.8%. The largest value of the fracture stress was recorded for the DX Reinforcement Matrix — 33.5 N. The minimum value was recorded for the fascia lata allograft — 9.9 N.

Conclusion: The fascia lata allograft and DX Reinforcement Matrix have the optimal mechanical characteristics and can be recommended as grafts for the superior capsule reconstruction of the shoulder joint with a massive rotator cuff tear.

About the authors

Daria A. Naida

Main Military Clinical Hospital named after academical N.N. Burdenko

Author for correspondence.
Email: dariaanayda@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4567-2612

MD

Russian Federation, 3 Hospitalnaya pl., 105094, Moscow

Sergei Yu. Dokolin

Vreden National Medical Center for Traumatology and Orthopedics

Email: sdokolin@gmail.com
SPIN-code: 1993-2304

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexander Yu. Kochish

Vreden National Medical Center for Traumatology and Orthopedics

Email: auk1959@mail.ru
SPIN-code: 7522-8250

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexander A. Akhpashev

Academy of Postgraduate Education under the FSBU “Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies FMBA of Russia”

Email: akhpashev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0977-805X
SPIN-code: 9965-1828

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Moscow

Boris V. Tyulkevich

Main Military Clinical Hospital named after academical N.N. Burdenko

Email: 1983loki@mail.ru

MD

Russian Federation, 3 Hospitalnaya pl., 105094, Moscow

References

  1. Thorsness R, Romeo A. Massive rotator cuff tears: trends in surgical management. Orthopedics. 2016;39(3):145–151. doi: 10.3928/01477447-20160503-07
  2. Dang A, Davies M. Rotator cuff disease: treatment options and considerations. Sports Med Arthrosc Rev. 2018;26(3):129–133. doi: 10.1097/JSA.0000000000000207
  3. Sochacki KR, McCulloch PC, Lintner DM, Harris JD. Superior capsular reconstruction for massive rotator cuff tear leads to significant improvement in range of motion and clinical outcomes: a systematic review. Arthroscopy. 2019;35(4):1269–1277. doi: 10.1016/j.arthro.2018.10.129
  4. Berthold DP, Bell R, Muench LN, et al. A new approach to superior capsular reconstruction with hamstring allograft for irreparable posterosuperior rotator cuff tears: a dynamic biomechanical evaluation. J Shoulder Elbow Surg. 2021;30(7S):S38–S47. doi: 10.1016/j.jse.2021.04.002
  5. Mihata T, McGarry MH, Kahn T, et al. Biomechanical effect of thickness and tension of fascia lata graft on glenohumeral stability for superior capsule reconstruction in irreparable supraspinatus tears. Arthroscopy. 2016;32(3):418–426. doi: 10.1016/j.arthro.2015.08.024
  6. Крюков Е.В., Брижань Л.К., Хоминец В.В., и др. Опыт клинического применения тканеинженерных конструкций в лечении протяженных дефектов костной ткани // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 1. С. 49–57. [Kryukov EV, Brizhan LK, Khominets VV, et al. Experience of clinical application of tissue-engineered structures in the treatment of extended bone tissue defects. Genius of Orthopedics. 2019;25(1):49–57. (In Russ).] doi: 10.18019/1029-4427-2019-25-1-49-57
  7. Cline K, Tibone JE, Ihn H, et al. Superior capsule reconstruction using fascia lata allograft compared with double- and single-layer dermal allograft: a biomechanical study. Arthroscopy. 2021;37(4):1117–1125. doi: 10.1016/j.arthro.2020.11.054
  8. Lacheta L, Brady A, Rosenberg SI, et al. Superior capsule reconstruction with a 3 mm-thick dermal allograft partially restores glenohumeral stability in massive posterosuperior rotator cuff deficiency: a dynamic robotic shoulder model. Am J Sports Med. 2021;49(8):2056–2063. doi: 10.1177/03635465211013364
  9. Mihata T, Bui CN, Akeda M, et al. A biomechanical cadaveric study comparing superior capsule reconstruction using fascia lata allograft with human dermal allograft for irreparable rotator cuff tear. J Shoulder Elbow Surg. 2017;26(12):2158–2166. doi: 10.1016/j.jse.2017.07.019
  10. Hackett ES, Harilal D, Bowley C, et al. Evaluation of porcine hydrated dermis augmented repair in a fascial defect model. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2011;96(1):134–138. doi: 10.1002/jbm.b.31751
  11. Quaglini V, Villa Т. Mechanical properties of solvent-dehydrated bovine pericardium xeno graft for dura mater repair. J Appl Biomater Biomech. 2007;5(1):34–40.
  12. Быков В.Л. Цитология и общая гистология. Санкт-Петербург: Сотис, 2003. 519 с. [Bykov VL. Cytology and general histology. Saint Petersburg: Sotis; 2003. 519 р. (In Russ).]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Samples of the studied biological tissues: a — fascia lata allograft; b — allograft of the dura mater; с — DX Reinforcement Matrix.

Download (154KB)
3. Fig. 2. Testing of a sample using an Instron ElectroPuls E3000 universal servohydraulic machine: a — for the uniaxial tension; b — for the resistance to penetration by the suture material.

Download (190KB)
4. Fig. 3. Characteristic graphs of tensile tests. Note. СПБТ — fascia lata allograft; TMO — allograft of the dura mater; БМ — DX Reinforcement Matrix.

Download (78KB)
5. Fig. 4. Characteristic schedules of tests for seam retention. Note. СПБТ — fascia lata allograft; TMO — allograft of the dura mater; БМ — DX Reinforcement Matrix.

Download (93KB)
6. Fig. 5. The results of the studies of on the characteristics of three tissue samples used for the superior capsule reconstruction of the shoulder joint with a massive rotator cuff tear.

Download (147KB)

Copyright (c) 2021 Naida D.A., Dokolin S.Y., Kochish A.Y., Akhpashev A.A., Tyulkevich B.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

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».