本研究的目的是评估和比较五种缝合材料在不同物理条件下三种结结构下的机械性能。使用了五种 5-0（丝绸、聚酰胺 6/66、聚乙醇酸、乙交酯-ε-己内酯共聚物、聚四氟乙烯）缝合材料。每种材料每组使用 10 个样品。比较了三种结结构 A.2=1=1（正向-正向-反向）、B.2=1=1（正向-反向-正向）、C.1=2=1（正向-正向-反向）。使用万能试验机测量机械性能（破坏载荷、伸长率、结滑脱/断裂）。将样品在室温下浸泡在三种不同的 pH 浓度（4、7、9）中 7 天和 14 天。对于热循环过程，将缝合线浸入不同温度（5 和 55 °C）的两个水箱中。伸长率和破坏载荷直接取决于缝合材料。聚乙醇酸、乙交酯-ε-己内酯共聚物的结节断裂负荷最大，而聚四氟乙烯的结节断裂负荷最小（p < 0.001）。物理条件对结节断裂负荷没有影响（p = 0.494）。结节配置之间存在统计学上的显著差异（p = 0.008）。此外，对缝合材料的单独评估显示，特定结节配置的组合具有统计学上的显著结果。物理条件（例如 pH 浓度和热循环过程）对缝合的机械性能没有影响。但是，结节断裂负荷取决于所用的缝合材料和结节配置。因此，可能会建议使用特定的缝合方案以获得更高的结安全性结果。

一、 简介

缝合线在手术中的应用有多种原因。这些原因包括重新连接因手术或创伤而分离的组织、促进原发性愈合和控制出血。最常用的材料是缝合线。

缝合线在结扎血管切断端和连接组织方面起着关键作用。结是缝合线最薄弱的部分。结的整体完整性涉及许多因素，例如张力、缝合线直径、结类型、缝合线数量和切口长度。

在牙周手术中，选择合适的缝合技术、手术针、线直径、线类型以及为每种所选线材料选择合适的手术结，对于实现最佳愈合都至关重要。在口腔中，缝合与身体其他部位不同，因为涉及的组织类型、唾液的永久存在、组织血管化程度高、与言语相关的功能、咀嚼和吞咽。缝合线需要具备许多特定的特性和属性，例如尺寸稳定性、无记忆性、良好的抗拉强度、打结牢固性以及足够的柔韧性以防止损伤口腔粘膜。

有多种缝合线可供选择，它们按以下几个标准分类：1. 成分——天然和合成；2. 结构——单丝和复丝；3. 自发降解——可吸收和不可吸收。

可吸收缝合线的优点之一是它们通常不需要被移除。然而，这些材料由于水解、酶消化或吞噬作用而降解，因此与不同的组织反应有关。这种降解的速率取决于缝合线周围组织的 pH 值和温度。

牙周病医生根据几个标准选择缝合线材料的类型，包括吸收性、处理、强度和缝合线的结构。尽管如此，研究表明，单丝缝合线引起的组织反应比复丝缝合线要小。

与编织缝合材料相比，单丝缝合线的打结阻力更小、组织阻力更小、感染风险更小。微生物定植的风险更小，而且更容易打结。然而，它们的切口端可能会刺激粘膜并引起溃疡。

多丝缝合线易于处理和打结，因为它们的弯曲刚度较低，容易形成稳定的结。然而，它们的编织结构往往容易积聚食物残渣或细菌。

在单丝缝合线中，聚四氟乙烯 (PTFE) 具有低表面摩擦、化学惰性、生物相容性、抗体内降解、最小记忆性，因此具有优异的操作特性。然而，低静摩擦系数和化学惰性使结不太牢固。

在不同的缝合材料中，聚乙醇酸 (PGA) 在受污染组织中的感染发生率较低，并且没有残余拉伸强度。因此，PGA 比丝绸更坚固，但其强度在口腔组织中放置一段时间后会显著降低。低周拉伸疲劳试验表明，在口腔组织中放置五到七天后，PGA 缝合线的断裂强度因循环载荷和降解而明显下降，拉伸强度显著下降。

深入了解缝合材料的物理和机械性能对于牙科实践至关重要。然而，关于组织对不同缝合材料的反应的信息并不完整且不一致，尤其是在人类中。目前，没有一种缝合线能够满足理想材料的所有要求。因此，本研究的目的是评估和比较五种缝合材料和三种结结构在暴露于物理条件下时的机械性能。

二、材料和方法

这项体外研究设计于 2010 年，并于 2011 年 3 月至 2012 年 12 月期间进行。2011 年 3 月 30 日，巴塞罗那加泰罗尼亚国际大学科学委员会评估了该研究方案 (PER-ELM-2011-01-CM)，并确认该研究方案足以进行开发。

使用了五种缝合材料，以评估其在三种不同结结构中的性能（表 1）。

表 1. 使用了五种缝合材料，以评估其性能。

本研究使用了五种 5-0（丝绸、聚酰胺 6/66 (PV)、聚乙醇酸 (AP7)、乙交酯-e-己内酯共聚物 (GC7) 和聚四氟乙烯 (PTFE)）缝合材料。三种为单丝，两种为复丝。每组包含十个样本。整个研究由一位检查员进行。

2.1. 样品制备

测试前，将样品打结在直径为 26 毫米的金属圆柱体上，留下 3 毫米的结端长度。比较了每种缝合材料的三种结结构，A.2=1=1（正向-正向-反向），B.2=1=1（正向-反向-正向），C.1=2=1（正向-正向-反向），打结后施加压力 3 秒（图 1）。

图 1. 样品制备。(a) 打结前的缝合材料；(b) 将缝合材料打结在 26 毫米的金属圆柱体上；(c) 打结后的不同缝合材料；(d) 为测试机械和化学条件而准备的缝合材料样品。

2.2.机械测试

使用 Quasar 5 万能试验机 (UTM)（Galdabini 1890，V925. 2007，意大利卡尔达诺阿尔坎波）测量机械性能（失效载荷、伸长率、结滑移或结断裂）。

伸长率测量为缝合线在拉伸试验中断裂前可以经历的位移。失效载荷计算为材料在不撕裂的情况下可以承受的最大张力。此外，结滑移定义为结容易沿着其所围绕的绳索或线滑动，结断裂定义为材料在负载下断裂的点。

为了进行分析，将缝合线放在 UTM 两端的两个钩子上，以 0.25 N/mm 的压力进行测试，下颌分离速度为 50 mm/min（图 2a）。

图 2. 机械和物理测试。（a）万能试验机的液压夹具；(b) 通用热循环试验机的 5 和 55 °C 水箱；(c) 装有用于热循环过程的样品的金属盒。

2.3. 物理测试

缝合线经历了不同的物理环境。样品分别受到 pH 变化或热循环波动的影响（图 2b、c）。

将测试 pH 条件的样品浸入 pH = 4、pH = 7 和 pH = 9 浓度的三个不同烧瓶中。在 7 和 14 天内评估物理特性。

在通用热循环试验机 (UTCTM)（西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚国际大学）中测试热循环波动。将缝合线分别浸入 5 和 55 °C 的两个水箱中 30 秒/箱，以模拟口腔条件并评估缝合线降解情况。根据口腔环境中生物材料每年 10,000 次循环的估计，缝合线经过 182 和 364 次循环，在临床上模拟 1 周和 2 周。

在评估其物理特性后，按照上述方法评估缝合线的机械性能。

2.4. 研究组

每组使用 10 个缝合线材料样本。这需要总共 1350 个样本。根据三个不同的研究组分析缝合线材料。

对照组共包含 150 个样本：每种缝合线 10 个（丝绸、聚酰胺 6/66、聚乙醇酸、乙交酯-e-己内酯共聚物和聚四氟乙烯）。对该组中的缝合线进行了破坏负荷、伸长、结滑脱或结断裂测试。根据每个结配置使用 30 个缝合线样本。

pH 组共包含 900 个样品：每种缝合线 180 个样品（10 个丝绸样品、10 个聚酰胺 6/66 样品、10 个聚乙醇酸样品、10 个乙交酯-ε-己内酯共聚物样品和 10 个聚四氟乙烯样品）。该组中的样品在室温下经受 3 种不同 pH 浓度（4、7、9）的浸泡 7 天和 14 天。每个浸泡时间组使用 450 根缝合线。因此，每个 pH 组包含每种缝合线 30 个样品。随后，将缝合线在蒸馏水中清洗五次并进行测试。最后，测试缝合线的破坏负荷、伸长、结滑脱或结断裂的机械性能。根据每个结配置，每根缝合线使用 60 个样品。

热循环组共包含 300 个样品：每种缝合线 60 个样品（10 个丝质样品、10 个聚酰胺 6/66 样品、10 个聚乙醇酸样品、10 个乙交酯-ε-己内酯共聚物样品和 10 个聚四氟乙烯样品）。每个热循环组有 150 个缝合线。缝合线经过 182 和 364 轮热测试。之后，检查缝合线的机械性能，包括失效载荷、伸长、结滑脱或结断裂。根据每个结配置，每种缝合线有 60 个样品。

2.5. 统计分析

使用每组 10 根缝合线的标准化样本进行统计分析。评估了不同物理条件对缝合线材料机械性能的影响，以及使用三种不同结结构对缝合线材料的影响。使用多因素方差分析（表 S1）、卡方检验和描述性分析对结果进行了分析，显著性水平为 0.05，置信区间为 95%。

三、 结果

3.1. 机械测试

3.1.1. 伸长率分析断裂时的伸长率因测试的缝合线材料而异。PV 和 GC7 的断裂伸长率较大，而丝绸和 PTFE 的断裂伸长率最小（p < 0.001）（图 3）。

3.1.2. 失效载荷分析统计分析表明，失效载荷取决于缝合材料的类型 (p < 0.001) (图 4) 和所用结点配置 (p = 0.008) (图 3)。

图 4. 三种结点配置下缝合材料失效载荷的比较。

在评估的五种缝合材料中，AP7、GC7 和 PV 的失效载荷值最高，而 Silk 和 PTFE 的失效载荷值最低。这些发现具有统计学意义 (p < 0.001) (图 4)。

此外，在比较结点配置时，观察到结点配置 A 提供的失效载荷比结点配置 B 和 C 更大。尽管在评估所有缝合材料时，发现该参数不具有统计学意义 (p = 0.08)。

3.1.3. 物理测试材料所处的物理条件类型不会影响本研究中评估的任何参数。因此，pH 值和温度等物理条件似乎不会对材料的完整性或破坏负荷产生影响。（p = 0.404）（表 2）。

表 2. 变量相互作用分析。

3.2. 结结构的影响

3.2.1. 结破坏负荷 根据所用的缝合材料（图 4）和结结构（图 5），观察到不同的破坏负荷模式。

丝绸与结结构 B 结合时表现出较高的值，其次是 A，最后是 C（p = 0.06）。PV 在使用结结构 C 时获得最佳结果，与结构 A 结合时获得最差结果（p = 0.019）。AP7 在结结构 A 下具有较高的破坏负荷；尽管如此，结构 A 和 B 之间仍存在微小差异（p = 0.002）。GC7 显示出最高破坏负荷、结结构 A 和最低破坏负荷之间的差异（p = 0.001）。然而，PTFE 在结结构 B 和 C 之间没有表现出差异，并且在使用结构 A 时表现出最高的失效载荷 (p = 0.052)（图 5）。

使用描述性分析计算了每种缝合材料与不同结结构组合的失效载荷的平均值。表 3 显示了平均值和标准差的汇总统计数据。

表 3. 三种结结构下缝合失效载荷的描述性分析。

3.2.2. 结断裂或滑脱 在五种缝合材料中；发现 AP7 最容易发生结断裂，其次是 PV、Silk 和 GC7，它们之间几乎没有差异。最后，PTFE 在研究的所有配置中显示出最低的结断裂结果，但结滑脱的发生率很高 (p < 0.001)（图 6）。

图 6. (a) 根据每种缝合材料计算的结失效载荷。(b) 结断裂频率与所用缝合材料和结结构的关系。

四、讨论

这项体外研究旨在评估 5 种缝合材料在暴露于各种物理条件时在三种结结构下的物理和机械性能，文献中关于这些条件的信息很少。

一位检查员进行了整个研究以尽量减少变异性。本研究所用的方法是根据以前的研究建立的。万能试验机是根据 Kim 等人设定的参数配置的。此外，pH 溶液的使用符合 Chu 等人的研究，他们观察到各种缝合材料的降解存在统计学上的显著差异。到目前为止，还没有研究评估不同温度下水合对缝合线的影响。然而，这些标准已被用作修复牙科的测量参数，树脂生物材料的微渗漏增加。

本研究中使用的缝合材料是可吸收或不可吸收的，由天然或合成纤维制成，结构为单丝或多丝。

本研究使用了三种三结式外科结配置：结 A 为三结式正向结——一个正向结和一个反向结；结 B 为两结式正向结——一个反向结和一个正向结；结 C 为一结式正向结——两个正向结和一个反向结。本研究使用外科结是因为它是牙周手术中最广泛使用的类型。此外，这种结之前已在 Selvig 等人、Lekness 等人和 Yaltirik 等人进行的各种研究中使用。根据 Muffly 等人的说法，缝合线末端长度确定为 3 毫米。他们的研究表明，3 毫米的切口端提供了足够的长度以避免结滑落。

我们的研究表明，缝合线的抗性取决于所用材料的类型和结配置。此外，其与可生物降解剂的物理接触不会影响缝合线材料的完整性或抗结性。然而，评估不同介质对可吸收缝合线材料影响的其他研究却得出了相反的结论。Fong 及其同事最近的一份报告表明，在潮湿条件下，亚麻纤维缝合线会出现纤维脱粘，导致纤维拉出，而干燥的亚麻纤维会出现脆性断裂。然而，湿打结和干打结的缝合线都会在结的入口处断裂。

先前的研究报告称，可吸收材料具有更高的抗拉强度，而不可吸收材料则具有较低的抗拉强度。这些结果与 Moser 等人的研究结果一致，其中 PGA 在自然条件下以及在林格氏溶液中浸泡 5 至 7 天后表现出最高的结果。然而，该研究发现，在口腔中停留 5 至 7 天后，PGA 的阻力显著下降。与这些结果相反，Lim 及其同事研究了不可吸收编织缝合线 Supramid 的生物力学特性，采用了三种不同的缝合技术。作者得出结论，六股单环缝合技术在足够高的负荷下会拉出而不是断裂，并让组织沿缝合线传递较大的力。这可能表明缝合技术影响支撑的负荷程度。

一些研究表明，pH 值对可吸收缝合线性能的影响可能大于对不可吸收缝合线的影响。酸性和碱性环境都能加速可吸收缝合线的降解。在不可吸收缝合线中，丝绸似乎最容易受到各种 pH 条件的影响。尽管丝绸的机械性能不佳，但它是最广泛使用的材料。这可能是因为它易于操作、可靠且强度高。相比之下，一些研究得出结论，PGA 缝合线在酸性 pH 条件下获得了最佳强度。

五、 结论

结结构 A（三圈向前——一个向前和一个反向）在结阻力方面获得了最高的结果。这可能意味着无论使用哪种配置，结结构 A 都能提供足够的阻力和结安全性。然而，当使用不同的缝合材料时，结的阻力模式会有很大差异。丝质材料在使用结 B（两圈正向——一圈反向和一圈正向）时阻力更大；聚酰胺缝合线在使用结 C（一圈正向、两圈正向和一圈反向）时阻力更大；本研究中分析的其余材料似乎适合用于结配置 A。这可能表明，可以根据所用缝合材料的类型考虑使用标准化的结配置方案。

当目的是在牙周手术中保持原发性闭合时，从本研究中获得的缝合方案可以提供更高的结安全性。

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