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Erschienen in: Surgical Endoscopy 8/2017

07.12.2016

Tensile strength and failure load of sutures for robotic surgery

verfasst von: Ahmad Abiri, Omeed Paydar, Anna Tao, Megan LaRocca, Kang Liu, Bradley Genovese, Robert Candler, Warren S. Grundfest, Erik P. Dutson

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 8/2017

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Abstract

Background

Robotic surgical platforms have seen increased use among minimally invasive gastrointestinal surgeons (von Fraunhofer et al. in J Biomed Mater Res 19(5):595–600, 1985. doi:10.​1002/​jbm.​820190511). However, these systems still suffer from lack of haptic feedback, which results in exertion of excessive force, often leading to suture failures (Barbash et al. in Ann Surg 259(1):1–6, 2014. doi:10.​1097/​SLA.​0b013e3182a5c8b8​). This work catalogs tensile strength and failure load among commonly used sutures in an effort to prevent robotic surgical consoles from exceeding identified thresholds. Trials were thus conducted on common sutures varying in material type, gauge size, rate of pulling force, and method of applied force.

Methods

Polydioxanone, Silk, Vicryl, and Prolene, gauges 5-0 to 1-0, were pulled till failure using a commercial mechanical testing system. 2-0 and 3-0 sutures were further tested for the effect of pull rate on failure load at rates of 50, 200, and 400 mm/min. 3-0 sutures were also pulled till failure using a da Vinci robotic surgical system in unlooped, looped, and at the needle body arrangements.

Results

Generally, Vicryl and PDS sutures had the highest mechanical strength (47–179 kN/cm2), while Silk had the lowest (40–106 kN/cm2). Larger diameter sutures withstand higher total force, but finer gauges consistently show higher force per unit area. The difference between material types becomes increasingly significant as the diameters decrease. Comparisons of identical suture materials and gauges show 27–50% improvement in the tensile strength over data obtained in 1985 (Ballantyne in Surg Endosc Other Interv Tech 16(10):1389–1402, 2002. doi:10.​1007/​s00464-001-8283-7). No significant differences were observed when sutures were pulled at different rates. Reduction in suture strength appeared to be strongly affected by the technique used to manipulate the suture.

Conclusions

Availability of suture tensile strength and failure load data will help define software safety protocols for alerting a surgeon prior to suture failure during robotic surgery. Awareness of suture strength weakening with direct instrument manipulation may lead to the development of better techniques to further reduce intraoperative suture breakage.
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Literatur
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Metadaten
Titel
Tensile strength and failure load of sutures for robotic surgery
verfasst von
Ahmad Abiri
Omeed Paydar
Anna Tao
Megan LaRocca
Kang Liu
Bradley Genovese
Robert Candler
Warren S. Grundfest
Erik P. Dutson
Publikationsdatum
07.12.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Surgical Endoscopy / Ausgabe 8/2017
Print ISSN: 0930-2794
Elektronische ISSN: 1432-2218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00464-016-5356-1

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