Kennen Sie die Geschichte des intramedullären Nagelns?

Das Aufkommen des intramedullären Nagels revolutionierte die Behandlung langer Knochenbrüche. Obwohl die Technik seit Jahrhunderten existierte, erreichte sie erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts ihren aktuellen Status.

Der Weg zum Erfolg war nicht immer einfach, da die Technik in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts von vielen Wissenschaftlern mit Skepsis und Widerlegung stieß. Heute ist durch Innovationen in Metallurgie, chirurgische Techniken und fluoroskopische Fähigkeiten das intramedulläre Nageln zum Standard der Pflege für lange Knochenbrüche geworden.

Fortschritte im biomechanischen Wissen des Menschen haben die Schaffung dieses modernen Designs ermöglicht. Das moderne intramedulläre Nageln ist durch niedrige Infektionsraten, minimale Narben, gute Frakturstabilität und sofortige Patientenmobilität gekennzeichnet.

Die in diesem Artikel durchgeführte historische Überprüfung zielt darauf ab, die Entwicklung des intramedulären Nagels zusammenzufassen, seine wichtigen Meilensteine ​​hervorzuheben, die Periodenatmosphäre der ersten Verwendung und die anschließende Entwicklung des intramedulären Nagels zu präsentieren und den Ort des intramedulären Nagels in der modernen Orthopädie und der Traumatologie vorzustellen (z. B. Abbildung 1).

Die Geburt des intramedullären Nagels

Die alten Ägypter verwendeten zunächst ein intramedulläres Gerät, das einem Nagel ähnlich war. Es war unwahrscheinlich, dass eine komplexe chirurgische Frakturversorgung vor so vielen Jahren existiert hat.

Es ist jedoch sicher, dass die alten Ägypter große Einbalsamentechniken hatten, die sich aus ihrem Glauben an die Auferstehung des Körpers im Jenseits ergeben.

Dies war der Fall bei der Mumie namens Usermontu, die in Tutanchamuns Grab gefunden wurde, wo ein Gewindenagel zwischen dem Femur und Tibia eingefügt wurde, um das Kniegelenk (wie in Abbildung 2) zu stabilisieren.

Archäologen spekulieren, dass die Mumie im Sarkophag selbst nicht Usmontu war, sondern jemand anderes, der 600 v. Chr. Von alten Grabräubern ersetzt wurde.

2000 Jahre später berichtete Bernardino de Sahagun, eine Anthropologin der Hernando Cortes Expedition, die erste Verwendung von intramedullären Nageln bei einem lebenden Patienten in Mexiko.

1524 erlebte er einen aztekischen Knochenchirurg ( 'Tezalo ') eine Osteotomie unter Verwendung eines Obsidian -Messers und steckt dann eine Harzstange in die Medullärhöhle, um die Fraktur zu stabilisieren. Aufgrund des Mangels an angemessenen chirurgischen Techniken und Antiseptika hatten diese Verfahren eine hohe Komplikationsrate und eine hohe Sterblichkeitsrate.

1800er: Erste Schritte

Um die Mitte der 1800er Jahre berichteten die ersten medizinischen Zeitschriften über intramedullary Nageln. Es wurde berichtet, dass Duchenbach, Langenbeck, Bardenheuer und andere deutschsprachige Chirurgen im Mark mit langen Knochen Elfenbeinnägel verwendet haben, um Knochendiskontinuitäten zu behandeln.

In der Zwischenzeit führte Nicholas Senn aus Chicago, einem Forscher und begeisterten Militärchirurgen, Experimente mit intramedullärer Fixierung durch. Er würde eine hohle perforierte Schiene aus Rinderknochen verwenden und sie in die Medulla einsetzen, um 'Pseudarthrose ' nach einer Fraktur zu behandeln.

Im Jahr 1886 beschrieb Heinrich Bircher aus der Schweiz bei einem chirurgischen Einsatz der Einführung von Elfenbeinnägeln in die Medulla zur akuten Behandlung komplexer Frakturen (Abbildung 3).

Einige Jahre später schuf Themistocles Gluck in Deutschland den ersten intramedulären Nagel mit einem Loch am Ende des Nagels, wodurch zum ersten Mal das Konzept der ineinandergreifenden Verriegelung eingeführt wurde.

Im gleichen Zeitraum schrieb Julius Nicolaysen aus Norwegen der erste, der über die biomechanischen Prinzipien des intramedullären Nagelns proximaler Oberschenkelfrakturen schrieb. Er betonte die Notwendigkeit, die Länge des intramedullären Nagels zu erhöhen, um einen größeren biomechanischen Vorteil zu erzielen und einen Schutz für fast den gesamten Knochen zu bieten.

Er war auch der erste, der das Konzept der proximalen und distalen Nagel/Knochen ineinandergreift, um statische Verriegelung zu entwerfen. Er wird von einigen Gelehrten als Vater des intramedullären Nagelns angesehen.

Mitte des 19. Jahrhunderts hatten Pioniere wie Ignaz Philipp Semmelweis in Wien und Josephhlister in Glasgow den Grundstein für die chirurgische Sterilisation gelegt. Dies war eine bahnbrechende Leistung, da es die Entwicklung neuer chirurgischer Techniken unter aseptischen Bedingungen ermöglichte.

1900er Jahre: Evolution

Im Jahr 1912 war der britische Chirurg Ernest Hay Groves der erste Chirurg, der einen festen Metallstab als intramedullärer Nagel benutzte, und war ein Pionier des retrograden intramedullären Nagelansatzes.

Er sammelte seine Erfahrungen während des Ersten Weltkriegs, als er Patienten mit infizierter Pseudarthrose behandelte, die es zögerten, ihre Gliedmaßen zu amputieren. Er beschreibt nicht nur die erste intramedulläre Nagetechnik, die die Osseointegration durch minimales Trauma ermöglichte, sondern war auch in der Verwendung von intramedullären Nägeln und kleineren Nägeln zum Reparieren von Frakturen geschickt.

Er experimentierte mit Implantaten aus Aluminium, Magnesium und Stahl und erkannte die Bedeutung der Biomechanik für die Frakturheilung. Trotzdem litt Ernest Hay Groves 'Technik unter einer hohen Infektionsrate und war daher bei seinen Zeitgenossen nicht so beliebt.

1931 führte Smith-Petersen, ein amerikanischer Orthopädenchirurg, eine dreiflügelige Edelstahlschraube zur Behandlung von femoralen Halsfrakturen der intraartikulären Kapsel ein. Er entwarf einen offenen Ansatz, der das vordere Drittel des Iliakalkamms antermedelte, in das operative Feld entlang der vorderen Kante des breiten Faszial -Tensors eintrat, dann die Fraktur neu positionierte und einen Impactor benutzte, um die Edelstahlschraube in den Oberschenkelkopf zu treiben (Abbildung 4).

Aufgrund des Erfolgs der Smith-Petersen-Studie begannen viele Chirurgen mit Metallimplantaten für Frakturen zu experimentieren. Sven Johansson erfand 1932 den hohlen intramedullären Nagel; Seine geniale Innovation nutzte eine Kerfing -Nadel, die kontrollierte radiologisch geführte Einfügung des intramedullären Nagels ermöglichte. Die von ihm angewandten Kernkomponenten werden heute noch verwendet.

Rush und sein Bruder gingen einen Schritt weiter und stellten 1937 das Konzept des elastischen intramedullären Nagels vor.

Sie verwendeten einen elastischen, intramedullären Edelstahl-Nagel vor dem Bogenstahl und versuchten, eine intramedulläre Drei-Punkte-Fixierungsstruktur zu erzeugen, um der Tendenz zur axialen Verschiebung um die Fraktur entgegenzuwirken.

In ihrem Konzept wirkt der intakte Weichgewebebereich als Spannungsband, das der Spannung widersteht, die durch den vorbogenen elastischen Nagel erzeugt wird. Ihre Konstruktion wurde durch die elastischen Eigenschaften von Edelstahl begrenzt, die sich früh von der elastischen Verformung bis zur plastischen Verformung veränderten. Letzteres kann zu einer sekundären Verschiebung und Deformitätsheilung führen.

Darüber hinaus neigen intramedulläre Nägel dazu, am Eingang auszugehen oder in spongiösen Knochenstrukturen zu durchdringen oder sogar innerhalb des Gelenks zu perforieren. Trotzdem verwendete der Wiener Gelehrte Ender diese Technik weiterhin als Grundlage für die Ender School of Fracture Fixation und wird heute noch zur flexiblen Fixierung pädiatrischer Frakturen verwendet.

Knochenmarknagel

Im Jahr 1939 entwickelte der deutsche Chirurgen Gerhard Küntscher, ein Nobelpreis -Kandidat, einen intramedulären Edelstahlnagel zur Behandlung von Frakturen des Femurstammes.

Küntscher und andere wurden von den Smith-Petersen-Edelstahlschrauben inspiriert, die zur Behandlung von femoralen Halsfrakturen verwendet wurden, und glaubten, dass dieselben Prinzipien auf Stammbrüche angewendet werden könnten. Der von ihnen entwickelte intramedulläre Nagel war anfänglich V-förmig in Querschnitt und einen Durchmesser von 7 bis 10 mm.

Nach Leichen- und Tierstudien präsentierte er 1940 den intramedullären Nagel und den chirurgischen Ansatz bei einem chirurgischen Treffen in Berlin. Seine Innovation wurde zunächst von seinen deutschen Kollegen verspottet, obwohl seine Methode nach dem Zweiten Weltkrieg Popularität erlangte.

Hippokrates (460-370 v. Chr.), Der ältere Arzt aus griechischer Ära, der oft als Vater der Medizin bezeichnet wird, sagte einmal: 'Wer eine Operation durchführen möchte, muss in den Krieg ziehen'; Gleiches gilt für Küntscher.

Während der Naziszeit war Küntscher in einem Krankenhaus an der finnischen Front stationiert. Dort war er in der Lage, auf Patienten und Kriegsgefangene in der Region zu arbeiten. Er führte das Knochenmark -Nagelkonzept mit einem geschlossenen bzw. offenen chirurgischen Ansatz ein.

In dem geschlossenen Ansatz passierte er den intramedullären Nagel in einer progradeen Richtung durch den Greater Trochanter und legte ihn auf einen mit einer Schlinge betriebenen Retraktionstisch. Die Fraktur wird neu positioniert und der Nagel wird unter Verwendung der Kopffluoroskopie in zwei Ebenen eingeführt. Im offenen Ansatz wird der intramedulläre Nagel durch die Fraktur in die Medulla durch einen Schnitt in der Nähe der Frakturlinie eingeführt. Küntscher verwendet den intramedullären Nagel, um femorale Stammbrüche sowie Tibi- und Humerusfrakturen zu behandeln.

Die Technik von Küntscher erlangte erst nach der Rückführung der alliierten Kriegsgefangenen internationale Anerkennung.

Auf diese Weise wurden amerikanische und britische Chirurgen mit dem von Küntscher entwickelten intramedullären Nagel vertraut und erkannten seine klaren Vorteile in dieser Ära der Frakturbehandlungsmodalitäten.

Innerhalb kurzer Zeit begannen immer mehr Chirurgen auf der ganzen Welt, seine Methode zu übernehmen, und Küntschers intramedullärer Nagel revolutionierte die Behandlung von Brüchen, indem sie die Erholungszeit des Patienten um fast ein Jahr verkürzte. Patienten, die monatelang in einer Besetzung immobilisiert werden mussten, könnten jetzt innerhalb weniger Tage mobil sein.

Bisher gilt der deutsche Chirurg als wichtiger Entwickler des intramedullären Nagels und hat einen entscheidenden Platz in der Geschichte der Traumaoperation.

Erweiterung intramedullärer Nagel

1942 haben Fisher et al. Zuerst beschrieb die Verwendung des markierenden Schleifbohrers, um den Kontaktbereich zwischen dem intramedulären Nagel und dem Knochen zu erhöhen und die Stabilität der Frakturfixierung zu verbessern.

Trotzdem führte Küntscher den flexiblen, geratenen, flüchtigen Bohrer ein, der heute noch verwendet wird, und unterstützt das Reisen über die gesamte Länge des medullären Hohlraums des Knochenstamms, um die Insertion von intramedullären Nägeln mit größerem Durchmesser zu erleichtern.

Zunächst wurde das Intramedullary -Reiben so konzipiert, dass der Knochenkontakt mit dem intramedullären Nagel für eine stabile Fixierung der Fraktur- und schnellen Patientenbewegung signifikant erhöht wurde.

Wie von Smith et al. Beschrieben, erhöht jeder 1 mm medulläre Expansion die Kontaktfläche um 38%. Dies ermöglicht die Verwendung größerer und steiferer intramedullärer Nägel, wodurch die Gesamtstabilität der Frakturfixierungsstruktur verbessert wird.

Obwohl der intramedulläre Künnscher -Nagel mit seinem flexiblen intramedullären Reisbohrer eine geeignete Wahl des internen Fixierungsgeräts für die Osteotomie wurde, verlor die Akademie in den späten 1960er Jahren zugunsten der neu entwickelten Platten der Artepeinschaft -Südeosynthesefragen (AO).

1960er Jahre: Das dunkle Zeitalter

In den 1960er Jahren wurde plötzlich intramedullary Nageln zugunsten der Fixierung von Platten und Schraubenfrakturen ausgeschaltet.

Obwohl die Methode von Küntscher reibungslos arbeitete, lehnten sie auf der ganzen Welt sie aufgrund schlechter postoperativer Ergebnisse ab.

Darüber hinaus begannen einige Chirurgen, Strahlungstechniken wie die Kopffluoroskopie aufzugeben, da Chirurgen von den mit Strahlung verbundenen Nebenwirkungen angewidert wurden. Die Entwicklung von intramedullären Nageln hörte hier trotz des allgemeinen internationalen Konsenses für die Verwendung interner Fixierungssysteme von Platten nicht auf.

Küntscher, ein deutscher Arzt, erkannte die Vorteile von ineinandergreifend und entwickelte einen kleeblattförmigen intramedullären Nagel, den er den 'Haftnagel' nannte. Die Achillesferse des intramedullären Nageldesigns dieser Ära war die Unfähigkeit, sehr abgehaltene Brüche oder Frakturen zu stabilisieren, die in große Winkel vertrieben wurden. Die Lösung für dieses Problem war die Verwendung von Verriegelungsschrauben.

Die Lösung für dieses Problem bestand darin, den intramedullären Nagel mit einer Verriegelungsschraube zu stabilisieren.

Auf diese Weise könnte das Implantat besser widerstehen Biege- und Torsionskräften, während sie die Abkürzung der Gliedmaßen verhindern. Unter Verwendung einer Kombination von Ideen von Küntscher, Klaus Klemm und Wolf-Dieter Schellmann wurde der intramedulläre Nagel entwickelt, um eine größere Stabilität zu erzielen, indem die Schraubenlöcher proximal und distal zum intramedullären Nagel vorgebracht wurden, der an die eingefügte Schraube eingesperrt wurde.

In den nächsten Jahren ermöglichte Fortschritte bei der Klarheit des fluoroskopischen Bildes die Wiederauswahl von Frakturverschluss- und Reduktionstechniken.

1970er und 1980er Jahre: Wiederbelebung

In den 1970er Jahren war das Interesse am intramedullären Nagelkonzept des deutschen Chirurgen Küntscher intensiv.

Intramedulläre Nagelfixierung für geschlossene Reduktion bei Frakturen mit dem Schnittpunkt flexibler Reib- und Verriegelungskonzepte und verbesserter Klarheit der fluoroskopischen Techniken, trug die Fortschritt und Verbreitung dieser hervorragenden chirurgischen Technik, gekennzeichnet durch minimale Weichgewebeschäden, gute Stabilität und unmittelbare Patientenmobilität.

Zu dieser Zeit wurde die akademische Welt in eine Reihe von Innovationen eingefasst, die die Entwicklung der zweiten Generation von intramedullären Nageln trieben.

1976 erstellten Grosse und Kempf einen teilweise geschlitzten intramedullären Nagel, um das Problem des elastischen Moduls des intramedullären Nagels zu lösen. Der intramedulläre Nagel wurde nicht in den proximalen Bereich geschlitzt und hatte ein Nagelloch für die proximale Schraube, das in einem Winkel von 45 Grad eingefügt wurde, um die Stabilitätsstärke der intramedullären Nagel-Innenfixierungsstruktur zu erhöhen.

Einige Jahre später schloss sich AO dem Trend der intramedullären Nagelentwicklung an, indem er ähnlich konzipierte intramedulläre Nägel entwickelte (Abbildung 5)

1984 haben Weinquist et al. schlug den dynamischen Ansatz vor, der die Heilung der Frakturendheilung durch das Auftragen größerer Verriegelungsschraubenlöcher, die Entfernung statischer Verriegelungsschrauben und anschließend modifizierte und die Verriegelungsschraubenlöcher in einem moderneren Design an anschließend modifizierte.

Der Zweck des dynamischen Ansatzes besteht darin, die Frakturheilung zu fördern und aufgrund der späten Aktivität keine Union zu vermeiden.

Derzeit hat intramedullary Nageling Dynamics seine Befürworter als eigenständige Technik verloren und wird derzeit nur als kostengünstigere Lösung als vollständiger Austausch des internen Fixierungssystems bei der Behandlung von nicht heilenden Frakturen verwendet.

In einer biomechanischen Studie haben Gimeno et al. berichteten, dass die Übergangszone zwischen den nicht geschnittenen und geschlitzten Teilen des intramedullären Nagels zu Spannungskonzentrationen und einem chirurgischen Versagen des internen Fixierungsimplantats führte.

Um diese Probleme anzugehen, haben Russel und Taylor et al. entwarf 1986 den ersten nicht geschnittenen, nicht verschmierten intramedullären Nagel mit zufriedenstellenden Ergebnissen.

Während dieser Zeit ging auch das Problem der ineinandergreifenden intramedullären Nägel weiter voran, und wie wir heute wissen, war es das Design von Klemm und Schleman in Deutschland, wie wir heute wissen, mit der Schraube durch das intramedulläre Nagelloch in Verbindung zu setzen. Die Einführung der Schraube würde durch Freihandfluoroskopie geleitet, die den Chirurgen einer Menge Strahlung aussetzen würde.

Heutzutage wurde dieses Problem mit einem distalen Targeting -System gelöst, das elektromagnetische Feldverfolgungstechnologie, fluoroskopisch geführte Freihandtechnologie und einen präzisen proximalen Nagelinstallationsanleitung umfasst.

1990er Jahre: Intramedullärer Titan -Nagel

In den nächsten zehn Jahren wurde der intramedulläre Russel-Taylor-Nagel in der internationalen orthopädischen Gemeinschaft sehr beliebt. Der Standard der Pflege wurde langsam zu intramedullärem Nagieren mit statischer Schraubenverriegelung, wie die Ergebnisse der Studie von Brumback et al.

In dieser prospektiven Studie berichteten die Ergebnisse, dass die Sperren in den meisten Fällen gute Ergebnisse erzielten und nicht mit einer Nicht-Gewerkschaft der Fraktur verbunden waren.

Fortschritte in der Metallurgie führten zur Entstehung von intramedullären Titan -Nägeln, die in der biomedizinischen Industrie aufgrund ihrer Stärke, einer guten Korrosionsbeständigkeit und ihrer Biokompatibilität weit verbreitet sind.

Das intramedulläre Nagelsystem von Alta war der erste verfügbare intramedulläre Titan -Nagel und wurde von der medizinischen Gemeinschaft aufgrund der mechanischen Eigenschaften von Titan, was ein stärkeres, aber weniger starres Metall ist als Edelstahl, erheblich begrüßt.

Die aktuelle Literatur ist jedoch skeptisch, ob Titan ein geeigneteres Material für die interne Fixierung ist als Edelstahl, insbesondere aufgrund der erhöhten Kosten, die mit der Verwendung von Titan im Zusammenhang mit Titan verbunden sind.

Bestimmte Vorteile von Titan, wie der elastische Modul nahe der Kompatibilität des kortikalen Knochens und der Magnetresonanztomographie, machen es jedoch zu einer attraktiven Option.

Darüber hinaus ist Titan eine sehr attraktive Option, wenn intramedulläre Nägel mit kleinerem Durchmesser erforderlich sind.

Aktuelle Trends

Nach den Erfolgen und Misserfolge in früheren Jahrzehnten haben orthopädische Chirurgen viel mehr Erfahrung mit intramedullären Nageln.

Die intramedulläre Nagelfixierung von Femoral-, Tibi- und Humerusfrakturen ist zum Standard der Versorgung für die meisten geschlossenen Frakturen und einige offene Frakturen geworden. Neue Targeting- und Positionierungssysteme haben das Verfahren einfach und reproduzierbar gemacht und selbst für die unerfahrensten Chirurgen reproduzierbar.

Jüngste Trends zeigen, dass Titan- und Edelstahlmetalle einen sehr hohen Elastizitätsmodul aufweisen und die für die Knochenheilung benötigten irritierenden Belastungen dunkel. Derzeit werden neue Biomaterialien wie Magnesiumlegierungen, Formgedächtnislegierungen und resorbierbare Materialien in der Wissenschaft getestet.

Intramedulläre Nägel aus kontinuierlichen Kohlefaserverstärkten mit verbesserten elastischen Modul und großer Ermüdungsfestigkeit sind derzeit verfügbar. Magnesiumlegierungen haben einen Elastizitätsmodul, ähnlich der des kortikalen Knochens und sind biologisch abbaubar.

Jüngste Studien von Li et al. haben signifikante Vorteile bei der Behandlung von osteoporotischen Frakturen in Tiermodellen gezeigt, die auf die Kombination von Magnesium- und Zoledronatbeschichtung zur Frakturreparatur zurückzuführen sind, eine Modalität, die in Zukunft zu einer Behandlung von osteoporotischen Frakturen werden kann.

Abschluss

Im Laufe der Jahre hat sich mit erheblichen Verbesserungen des intramedullären Nageldesigns, der metallurgischen Techniken und der chirurgischen Techniken ein intramedulläres Nageln zu dem aktuellen Standard der Versorgung für die meisten langen Knochenbrüche entwickelt und ist ein wirksames, minimalinvasives und reproduzierbares Verfahren.

Aufgrund der zahlreichen intramedullären Nageldesigns fehlen jedoch viele Informationen über ihre postoperativen Ergebnisse. Weitere Forschungsergebnisse sind erforderlich, um die optimale Größe, die Eigenschaften und den Krümmungsradius intramedullärer Nagel zu bestimmen.

Wir sagen voraus, dass Innovationen im Bereich der Biomaterialien die Entstehung neuer intramedullärer Nageldesigns hervorrufen werden.

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