Properties of Suture Materials

• 11 May 2021

คุณสมบัติของวัสดุเย็บ (Properties of Suture Materials)
             วัสดุเย็บมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันเพื่อปรับปรุงแก้ปัญหาจุดด้อยและพัฒนาคุณสมบัติด้านต่างๆให้เหมาะสมต่อการใช้งานทั้งต่อเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้องกับแต่ละหัตถการและความถนัดในการใช้งานของศัลยสัตวแพทย์เอง ในบทความนี้ ขอเสนอคุณสมบัติต่างๆที่สัตวแพทย์ทุกท่านควรทราบเกี่ยวกับวัสดุเย็บเพื่อใช้ในการตัดสินใจเลือกใช้ให้ถูกต้องตามความต้องการ

            Tensile Strength 
            คือค่าของแรง (weight) ที่ใช้ในการดึงวัสดุเย็บให้ขาดออกจากกันต่อพื้นที่หน้าตัด (cross sectional) ของวัสดุเย็บนั้น โดยค่าของแรงที่ต้องใช้ในการดึงวัสดุเย็บนั้นให้ขาดออกจากกันไม่ได้แปลผันตามเส้นผ่านศูนย์กลาง (diameter) ของวัสดุเย็บนั้นอย่างเป็นเส้นตรง (linear) เสมอไป และหากเป็นค่าที่ทดสอบในขณะที่วัสดุเย็บนั้นอยู่ในลักษณะของ looped หรือ Knotted suture จะเรียกค่าแรงที่ใช้ในการดึงวัสดุเย็บให้ขาดจากกันนั้นว่า Effective tensile strength (เปลี่ยนตามชนิดของวัสดุเย็บและknot typeที่ใช้ทดสอบ)

           วัสดุเย็บชนิดละลายจะสูญเสีย tensile strength ส่วนใหญ่ไปใน 60 วันแรกหลังจากเปิดใช้งาน ต่างจากวัสดุเย็บชนิดไม่ละลายที่จะรักษา tensile strength ไว้ได้นานกว่า 60 วัน

            Tissue Absorption
             คือค่าที่แสดงความสามารถของร่างกายในการสลายชนิดของวัสดุเย็บต่างๆ โดยวัสดุเย็บชนิดละลายจะค่อย ๆ ลดค่า tensile strength ลงเรื่อย ๆ จนเข้าสู่ระยะของการย่อยสลาย (degradation) และถูกดูดซึมจนหมด (absorption) ในที่สุด ส่วนวัสดุเย็บชนิดไม่ละลายจะทนทานแต่ค่อยๆอ่อนแอลงและถูกย่อยสลายได้โดยจะเกิดขึ้นในเวลาที่นานกว่ามาก แต่ระยะเวลาของการสูญเสีย tensile ไม่เกี่ยวข้องกับระยะของ absorption time โดยระยะเวลาที่ร่างกายจะใช้ย่อยสลายและดูดซึมวัสดุเย็บจะแตกต่างกันไปตาม คุณสมบัติที่ผู้ผลิตสร้างวัสดุเย็บนั้น รวมทั้งปัญหาที่เกี่ยวข้องเช่น wound dehiscence, suture sinus formation และ granulomas

            วัสดุเย็บชนิดละลายจะใช้ในการเย็บอวัยวะชั้นลึกที่วัสดุเย็บจะถูกสลายไปและไม่ก่อให้เกิดปัญหาที่จะตามมาจากการมีสิ่งแปลกปลอมในระยะยาว ส่วนวัสดุเย็บชนิดไม่ละลายจะใช้เย็บที่ผิวหนังซึ่งจะถูกตัดออกเมื่อร่างกายรักษาตัวเองเพียงพอแล้ว แต่ วัสดุเย็บชนิดไม่ละลายก็อาจจะใช้ในอวัยวะชั้นลึกที่ถูกพิจารณาว่าต้องการให้วัสดุเย็บอยู่นานกว่าปกติ เช่น มีภาวะของโรคบางอย่าง (disease) หรือ มีความผิดปกติของการรักษาตัวเอง (impaired healing) โดยสถานการณ์ที่พบได้บ่อยว่าเป็นสาเหตุให้บาดแผลหายช้า เช่น ภาวะเบาหวาน (Diabetes), กำลังได้รับการรักษาด้วยยากลุ่ม corticosteroids, ภาวะขาดสารอาหาร (malnutrition), ภาวะเครียด (stress), และ กำลังป่วย (systemic disease) โดยการใช้วัสดุเย็บชนิดไม่ละลายอาจจะเหมาะสมกว่าในกรณีที่สัตว์ป่วยที่เข้ารับการผ่าตัดอยู่ในภาวะดังที่กล่าวมา และเมื่อบาดแผลรักษาตัวอย่างเหมาะสมแล้ว ควรพิจารณานำวัสดุเย็บนั้นออกเพื่อป้องกันปัญหา suture sinus ที่อาจจะตามมาได้


ภาพที่1 : Tensile strength และ Absorption ของ Catgut Chrome

ภาพที่2 : Tensile strength และ Absorption ของ Polyglactin910

               Cross-Sectional Diameter
                คือขนาดของวัสดุเย็บ โดยวัสดุเย็บที่เราเลือกใช้จะต้องประเมินจากแรงตึงของวัสดุเย็บที่กระทำต่อเนื้อเยื่อ (tension on the suture line) และ แรงตึงตามธรรมชาติของเนื้อเยื่อนั้น (natural tissue strength) โดยที่วัสดุเย็บที่ใช้ไม่ควรมีความแข็งแรงมากกว่าเนื้อเยื่อที่จะถูกเย็บ ดังนั้น ควรเลือกวัสดุเย็บที่มีขนาดเล็กที่สุดเพื่อลดความเสียหาย (trauma) ที่จะเกิดกับเนื้อเยื่อเมื่อถูกวัสดุเย็บลากผ่าน และ เพื่อเป็นการลดปริมาณของสิ่งแปลกปลอม ( foreign material) ที่จะฝังอยู่ในบาดแผล โดยปริมาณของวัสดุเย็บที่ใช้จะขึ้นอยู่กับ suture pattern ที่ศัลยสัตวแพทย์เลือกใช้ โดยมีเป้าหมายว่า วัสดุเย็บที่ใช้จะต้องรบกวนขอบของแผลด้วยปริมาณน้อยที่สุดและขนาดเล็กที่สุด

             ขนาดของวัสดุเย็บจะระบุด้วย USP ซึ่ง หากตัวเลขที่ระบุตามด้วย -0 จะหมายถึงขนาดที่เล็กลง เช่น 2-0 จะใหญ่กว่า 5-0 ในขณะที่ตัวเลขที่ระบุขนาดเป็นเลขตัวเดียว (ไม่มี -0) จะหมายถึงขนาดที่ใหญ่ขึ้น เช่น 2 จะเล็กกว่า 5 เป็นต้น

ภาพที่3 : ตารางแสดงขนาดของวัสดุเย็บ โดยหน่วยที่นิยมใช้คือ USP ซึ่งวัสดุเย็บจากธรรมชาติจะมีขนาดใหญ่กว่าสังเคราะห์ในหน่วยมิลลิเมตร(diameter range)

                Coefficient of Friction
                หมายถึง ความง่ายในการลากผ่านวัสดุเย็บและความเสียหายที่วัสดุเย็บกระทำต่อเนื้อเยื่อ วัสดุเย็บที่มีผิวเรียบจะก่อความเสียหายต่อเนื้อเยื่อน้อยกว่า และค่อนข้างเป็นสิ่งสำคัญกับอวัยวะที่ละเอียดอ่อน เช่น ดวงตา อย่างไรก็ตาม วัสดุเย็บที่มีความเรียบกว่าจะต้องการแรงตึงที่มากกว่าในการผูกมัดเพื่อดึงเนื้อเยื่อให้เข้ามาชิดในแนวเดียวกัน (apposition) รวมทั้งต้องการแรงในการสร้าง knot security ที่มากกว่า

ภาพที่4 : ภาพถ่ายวัสดุเย็บหลายชนิดที่แสดงให้เห็นว่า braided ที่มีความขรุขระของพื้นผิวจะมี Coefficient of Friction มากกว่า monofilament

             Knot Security and Strength

            ปมไหม (Knot) คือจุดที่ต้องระมัดระวังมากที่สุดของวัสดุเย็บ โดย knot ที่ดี (security knot) จะต้องไม่ลุ่ยหรือขาดออกจากกัน ความแข็งแรงของ knot จะถูกทดสอบด้วยปริมาณของแรงที่ใช้เพื่อทำให้ knot คลาย (slip) หรือ ขาด (break) ออกจากกัน โดยแรงที่ใช้นี้จะเกี่ยวข้องกับค่า Coefficient of Friction ของวัสดุเย็บแต่ละชนิด เพราะ knot จะคงอยู่ได้ก็เพราะแรง friction ของวัสดุเย็บแต่ละ throw กระทำต่อกัน ดังนั้น วัสดุเย็บที่มี Coefficient of Friction สูงกว่าก็จะมี knot security มากกว่า แต่ก็จะสร้างความเสียหายต่อเนื้อเยื่อและลากผ่านได้ยากกว่าวัสดุเย็บที่มี Friction ต่ำ

                Knot security คือสิ่งที่สะท้อนจากคุณลักษณะของวัสดุเย็บแต่ละชนิดที่ต้องการจำนวนของ throw ที่น้อยที่สุดต่อการสร้าง knot แต่ละครั้ง โดยที่การสร้าง knot จะต้องมีอย่างน้อย 3 throws และ ตัดปลายวัสดุเย็บไว้ 3 มิลลิเมตร เป็นอย่างน้อยเพื่อให้เกิดความปลอดภัย และเมื่อเลือกวัสดุเย็บที่เรียบกว่าจะต้องมีการเพิ่มจำนวน throws ลงไปเพื่อให้ได้ security knot ที่ไม่ลุ่ย ขาด หรือ คลายออก

ภาพที่5 : แสดงให้เห็นความแตกต่างของ A: Square Knot และ B: Slip Knot ด้วยวัสดุเย็บ non-absorbable monofilament 2-0

(ที่มา: https://www.researchgate.net/figure/Examples-of-a-square-knot-A-and-a-slip-knot-B-constructed-with-Prolene-2-0-suture-as_fig1_234823099)

             บริเวณที่อ่อนแอที่สุดของวัสดุเย็บคือ knot และบริเวณที่อ่อนแอที่สุดของ knot คือ ตำแหน่งที่อยู่ชิดกับ knot (immediately adjacent to the knot) โดยบริเวณนี้จะมีการลดลงของ tensile strength ที่ 35-95% (ขึ้นอยู่กับการใช้งาน) ซึ่งในขณะที่กำลังสร้าง knot แล้วมีการใส่แรงมากจนเกินไปทำให้วัสดุเย็บถูกยืดออกเสมือนการที่ knot ต้องรับแรงตึง (tension) ที่มากเกินปกติจนส่งผลให้การผ่าตัดนั้นล้มเหลวจากการที่เกิด knot slippage รวมทั้งการมัดที่แน่นเกินไปจะส่งผลยับยั้ง fibroblast proliferation, และก่อให้เกิด tissue overlap ส่งผลลดความแข็งแรงของการรักษาตัวของแผล

ภาพที่6 : แสดงความเสียหายที่ knot กระทำต่อวัสดุเย็บ (กลาง) เมื่อเทียบกับลักษณะปกติ(ขวามือ)

ที่มา : Breakage of suture material leading to fascial dehiscence, March 2011, Middle East Fertility Society Journal 16(1):87-89 DOI:10.1016/j.mefs.2010.11.005

           Surgical knot คือตำแหน่งที่มีปริมาณของวัสดุเย็บที่เป็น foreign body หนาแน่นที่สุด ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการกระตุ้นให้เกิดการอักเสบของเนื้อเยื่อโดยรอบ หากสามารถลดปฏิกิริยาการอักเสบของร่างกายลงได้ก็จะส่งผลดีต่อการรักษาตัวของบาดแผลและลดการเกิดแผลเป็น (scar) ดังนั้น ศัลยสัตวแพทย์จึงควรพิจารณาลดขนาดของ knot โดยที่ไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงของ suture line ซึ่งจะสามารถช่วยได้ด้วยการเลือกชนิดของวัสดุเย็บให้เหมาะสมในแต่ละหัตถการ

            Elasticity

            คือ ความสามารถของวัสดุเย็บที่สามารถยืดออกตามการบวมของแผล (wound edema) และคืนตัวกลับมาปกติหลังจากการบวมลดลง ค่า elasticity นี้เป็นคุณสมบัติที่น่าพึงพอใจของวัสดุเย็บ โดยวัสดุเย็บที่มีค่า elasticity สูงจะสามารถปล่อยให้บาดแผลบวมได้โดยไม่สร้างความเสียหาย รวมทั้งคืนกลับมาปกติตามการบวมที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งคุณสมบัตินี้ส่งผลดีต่อการเชื่อมต่อของแผลตามชนิดของชั้นผิวอย่างถูกต้อง (apposition) ได้ตลอดระยะการหายของแผล, วัสดุเย็บส่วนใหญ่จะยืดหยุ่นได้

            Plasticity

            ค่า plasticity จะตรงกันข้ามกับ elasticity, โดยค่า plasticity จะหมายถึงความสามารถของวัสดุเย็บที่จะยืดออกตามการบวมของแผล แต่ยังคงสภาพที่เปลี่ยนแปลงนั้นแม้ว่าการบวมจะลดลงแล้วก็ตาม ถึงแม้คุณสมบัติ plasticity จะส่งผลดีต่อบาดแผลที่บวมเช่นเดียวกับ elasticity แต่กลับไม่ใช่คุณสมบัติที่น่าพึงพอใจของวัสดุเย็บ เนื่องจากเมื่อแผลลดการบวมลง วัสดุเย็บที่ผูกไว้ก็จะหลวมและทำให้เกิดการปริแตกของบาดแผล รวมทั้งชะลอระยะเวลาการหายของแผลให้นานขึ้นไปกว่าปกติ, วัสดุเย็บส่วนใหญ่จะไม่มีลักษณะของ plasticity

            Memory

            คือ ความสามารถในการคืนตัวเป็นเส้นตรงหลังจากที่นำวัสดุเย็บออกจากบรรจุภัณฑ์และยืดออก วัสดุเย็บที่มีค่า memory สูงจะไม่สามารถโค้งงอได้ (pliable) ทำให้วัสดุที่มีคุณสมบัติเช่นนี้ใช้งานได้ลำบากและสร้าง security knot ได้ยาก

    ภาพที่ 7 ​:แสดงMemoryของวัสดุเย็บMonofilament(Polydioxanone)​ที่มากกว่าMultifilament(Polyglactin910)​ทำให้เมื่อดึงออกจากซองแล้วเส้นไหมยังคงรูปโค้งงอตามเดิมที่เคยอยู่ในซองเก็บ    

  Handling

            จะประกอบด้วยคุณสมบัติ elasticity, plasticity, pliability, coefficient of friction และ memory ของวัสดุเย็บแต่ละชนิด ซึ่งจะส่งผลต่อHandling หรือความสะดวกในการใช้งานและความยืดหยุ่น (flexibility) ของวัสดุเย็บนั้นๆ

           โดยคุณสมบัติ pliability คือ ความสามารถในการโค้งงอ ในขณะที่คุณสมบัติ coefficient of friction คือ ความเรียบลื่น (slipperiness) ของวัสดุเย็บนั้น โดยทั่วไปแล้ววัสดุเย็บแบบถักจะมีค่า friction ที่มากกว่าส่งผลให้ลากผ่านได้ยากและสร้างความเสียหายต่อเนื้อเยื่อได้มากกว่า แต่อย่างไรก็ตาม วัสดุเย็บแบบถักก็สามารถโค้งงอได้ง่ายกว่า จึงง่ายต่อการใช้งานและผูกมัด โดยวัสดุเย็บชนิด silk ถือเป็นวัสดุเย็บที่มี Handling ที่ดีและเหมาะจะเป็นมาตรฐานในการเปรียบเทียบคุณสมบัตินี้กับวัสดุเย็บชนิดอื่นๆ

           Tissue Reactivity

           วัสดุเย็บทุกชนิดคือสิ่งแปลกปลอม (foreign body) และอาจก่อให้เกิดปฏิกิริยาของร่างกายได้ โดยเฉพาะปฏิกิริยาการอักเสบ (inflammation) ซึ่งส่งผลรบกวนการรักษาตัวของบาดแผล (wound healing) และโน้มนำให้เกิดการติดเชื้อได้ (infection) โดยที่ความรุนแรงและระยะเวลาของภาวะ tissue reaction ที่เกิดขึ้นจะเกี่ยวข้องกับ type, quantity, origin และ presentation ของวัสดุเย็บที่ใช้

            วัสดุเย็บที่มีแหล่งจากธรรมชาติ (natural) จะถูกย่อยสลายด้วยกระบวนการ proteolysis ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิด inflammation reaction ได้อย่างมาก ในขณะที่วัสดุเย็บที่ได้จากการสังเคราะห์ขึ้น (synthetic sutures) จะถูกย่อยสลายด้วยกระบวนการ hydrolysis ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาของร่างกายเพียงเล็กน้อย ดังนั้น วัสดุเย็บตามอุดมคติจึงควรมีคุณสมบัติเป็น non-electrolytic, non-capillary, non-allergenic และ non-carcinogenic และที่สำคักญคือ minimizing tissue reaction

           จากการทดลองในหนู (rats) พบว่า ความแตกต่างของวัสดุเย็บในด้าน absorbable-nonabsorbable, synthetic-natural, หรือ braided-non braided กระตุ้น tissue reaction ได้ต่างกันน้อยมาก ซึ่งทำให้เป็นที่น่าสนใจว่า ความเสียหายที่เกิดจากการผ่าตัด (surgical trauma) และ ประมาณของวัสดุเย็บทั้งจำนวนและขนาดที่ใช้จะส่งผลต่อการกระตุ้น tissue reaction ได้มากกว่าความแตกต่างของคุณสมบัติและลักษณะของวัสดุเย็บ
 

...................................................
บทความโดย : สพ.ญ.พิชญาภา  ชมแก้ว
Reference​ : 
A. Dart.; C. Dart.; et al. Suture Material: Conventional and Stimuli Responsive. Materials Science. 2011, 748-749
Comprehensive Biomaterials
DOI:10.1016/B978-0-08-055294-1.00245-2Corpus ID: 136998546

#BEC  #becvet #เครื่องมือสัตวแพทย์  #อุปกรณ์สัตวแพทย์ 

Share this entry