Czy znasz historię gwoździ śródszpikowych?

Pojawienie się gwoździa śródszpikowego zrewolucjonizowało leczenie złamań kości długich. Choć technika ta istniała od wieków, swój obecny status osiągnęła dopiero w drugiej połowie XX wieku.

Droga do sukcesu nie zawsze była łatwa, gdyż w pierwszej połowie XX wieku technika ta spotykała się ze sceptycyzmem i odrzuceniem przez wielu uczonych. Obecnie, dzięki innowacjom w metalurgii, technikach chirurgicznych i umiejętnościach fluoroskopowych, wbijanie gwoździ śródszpikowych stało się standardem leczenia złamań kości długich.

Postęp wiedzy biomechanicznej człowieka umożliwił stworzenie tego nowoczesnego projektu. Nowoczesne gwoździe śródszpikowe charakteryzują się niskim współczynnikiem infekcji, minimalnym bliznowaceniem, dobrą stabilnością złamania i natychmiastową mobilnością pacjenta.

Przegląd historyczny przeprowadzony w tym artykule ma na celu podsumowanie ewolucji gwoździa śródszpikowego, podkreślenie jego najważniejszych kamieni milowych, przedstawienie atmosfery epoki pierwszego użycia i późniejszej ewolucji gwoździa śródszpikowego oraz przedstawienie miejsca gwoździa śródszpikowego we współczesnej ortopedii i traumatologii (np. ryc. 1).

Narodziny gwoździa śródszpikowego

Starożytni Egipcjanie po raz pierwszy użyli urządzenia śródszpikowego podobnego do gwoździa. Tak wiele lat temu mało prawdopodobne było, aby skomplikowane chirurgiczne leczenie złamań istniało.

Pewne jest jednak, że starożytni Egipcjanie dysponowali świetnymi technikami balsamowania, wynikającymi z ich wiary w zmartwychwstanie ciała w zaświatach.

Tak było w przypadku mumii o imieniu Usermontu znalezionej w grobowcu Tutanchamona, gdzie między kość udową a piszczelową wprowadzono gwintowany gwóźdź, aby ustabilizować staw kolanowy (jak na rycinie 2).

Archeolodzy spekulują, że mumią znajdującą się w sarkofagu nie był sam Usermontu, ale ktoś inny, którego w 600 roku p.n.e. zastąpili starożytni rabusie grobowców.

2000 lat później Bernardino de Sahagun, antropolog uczestniczący w ekspedycji Hernando Cortesa, doniósł o pierwszym zastosowaniu gwoździ śródszpikowych u żyjącego pacjenta w Meksyku.

W 1524 roku był świadkiem, jak aztecki chirurg kostny (zwany „Tezalo”) przeprowadzał osteotomię za pomocą obsydianowego noża, a następnie wprowadzał pręt z żywicy do jamy szpikowej, aby ustabilizować złamanie. Ze względu na brak odpowiednich technik chirurgicznych i środków antyseptycznych procedury te charakteryzowały się dużą częstością powikłań i wysoką śmiertelnością.

XIX w.: Pierwsze kroki

Około połowy XIX wieku pierwsze czasopisma medyczne doniosły o gwoździach śródszpikowych. Doniesiono, że Diefenbach, Langenbeck, Bardenheuer i inni niemieckojęzyczni chirurdzy używali gwoździ z kości słoniowej w szpiku kości długich w celu leczenia nieciągłości kości.

W międzyczasie Nicholas Senn z Chicago, badacz i zapalony chirurg wojskowy, przeprowadził eksperymenty z stabilizacją śródszpikową. Używał wydrążonej, perforowanej szyny wykonanej z kości bydlęcej i wkładał ją do rdzenia, aby leczyć staw rzekomy po złamaniu.

W 1886 roku Heinrich Bircher ze Szwajcarii opisał na spotkaniu chirurgicznym wprowadzenie gwoździ z kości słoniowej do rdzenia w celu doraźnego leczenia skomplikowanych złamań (ryc. 3).

Kilka lat później Temistokles Gluck w Niemczech stworzył pierwszy gwóźdź śródszpikowy w kolorze kości słoniowej z otworem na końcu gwoździa, wprowadzając w ten sposób po raz pierwszy koncepcję blokowania.

W tym samym okresie Julius Nicolaysen z Norwegii jako pierwszy napisał o biomechanicznych zasadach gwoździowania śródszpikowego złamań bliższego końca kości udowej. Podkreślił konieczność zwiększenia długości gwoździa śródszpikowego, aby uzyskać większą przewagę biomechaniczną i zapewnić ochronę niemal całej kości.

Był także pierwszym, który zaproponował koncepcję bliższego i dalszego blokowania paznokcia/kości w celu zaprojektowania blokowania statycznego. Przez niektórych badaczy uważany jest za ojca gwoździ śródszpikowych.

W połowie XIX wieku pionierzy, tacy jak Ignaz Philipp Semmelweis z Wiednia i JosephLister z Glasgow, położyli podwaliny pod sterylizację chirurgiczną. Było to przełomowe osiągnięcie, ponieważ umożliwiło opracowanie nowych technik chirurgicznych w warunkach aseptycznych.

Lata 1900: Ewolucja

W 1912 roku brytyjski chirurg Ernest Hay Groves był pierwszym chirurgiem, który zastosował lity metalowy pręt jako gwóźdź śródszpikowy i był pionierem wstecznego dostępu do gwoździa śródszpikowego.

Doświadczenie zdobywał podczas I wojny światowej, lecząc pacjentów z zakażoną chorobą stawów rzekomych, którzy nie chcieli amputować kończyn. Nie tylko opisał pierwszą technikę gwoździ śródszpikowych, która umożliwiała osteointegrację przy minimalnym urazie, ale także posiadał umiejętność stosowania gwoździ śródszpikowych i mniejszych gwoździ do mocowania złamań.

Eksperymentował z implantami wykonanymi z aluminium, magnezu i stali i rozpoznał znaczenie biomechaniki w gojeniu złamań. Mimo to technika Ernesta Hay Grovesa charakteryzowała się wysokim wskaźnikiem infekcji i dlatego nie była tak popularna wśród jego współczesnych.

W 1931 roku Smith-Petersen, amerykański chirurg ortopeda, wprowadził trójskrzydłową śrubę ze stali nierdzewnej do leczenia śródstawowych złamań torebkowych szyjki kości udowej. Zaprojektował dostęp otwarty, w ramach którego naciął przednią jedną trzecią grzebienia biodrowego, wszedł w pole operacyjne wzdłuż przedniej krawędzi szerokiego napinacza powięzi, następnie zmienił położenie złamania i za pomocą impaktora wbił śrubę ze stali nierdzewnej w głowę kości udowej (ryc. 4).

Ze względu na sukces badania Smitha-Petersena wielu chirurgów rozpoczęło eksperymenty z metalowymi implantami w przypadku złamań. Sven Johansson wynalazł pusty gwóźdź śródszpikowy w 1932 roku; w jego genialnej innowacji wykorzystano igłę nacinającą, która umożliwiała kontrolowane wprowadzenie gwoździa śródszpikowego pod kontrolą radiologiczną. Podstawowe elementy techniczne, które zastosował, są nadal w użyciu.

Idąc o krok dalej, Rush i jego brat wprowadzili w 1937 roku koncepcję elastycznego gwoździa śródszpikowego.

Zastosowali elastyczny, wstępnie wygięty gwóźdź śródszpikowy ze stali nierdzewnej i podjęli próbę stworzenia śródszpikowej trójpunktowej struktury mocowania, aby przeciwdziałać tendencji do osiowego przemieszczania się wokół złamania.

W ich koncepcji nienaruszony obszar tkanki miękkiej działa jak pasek napinający, który opiera się naprężeniu generowanemu przez wstępnie wygięty elastyczny gwóźdź. Ich konstrukcję ograniczały właściwości sprężyste stali nierdzewnej, które wcześnie zmieniały się z odkształcenia sprężystego na odkształcenie plastyczne. To ostatnie może prowadzić do wtórnego przemieszczenia i gojenia się deformacji.

Ponadto gwoździe śródszpikowe mają tendencję do wychodzenia przy wejściu lub penetrowania struktur kości gąbczastej, a nawet perforowania w obrębie stawu. Niemniej jednak wiedeński uczony Ender nadal stosował tę technikę jako podstawę szkoły Endera mocowania złamań i nadal jest ona stosowana do elastycznego mocowania złamań u dzieci.

Gwóźdź szpiku kostnego

W 1939 roku niemiecki chirurg Gerhard Küntscher, nominowany do Nagrody Nobla, opracował gwóźdź śródszpikowy ze stali nierdzewnej do leczenia złamań trzonu kości udowej.

Küntscher i inni zainspirowali się śrubami ze stali nierdzewnej Smith-Petersen stosowanymi w leczeniu złamań szyjki kości udowej i wierzyli, że te same zasady można zastosować w przypadku złamań trzonu. Opracowany przez nich gwóźdź śródszpikowy miał początkowo kształt litery V w przekroju poprzecznym i średnicę 7–10 mm.

Po badaniach na zwłokach i zwierzętach przedstawił gwóźdź śródszpikowy i dostęp chirurgiczny na spotkaniu chirurgicznym w Berlinie w 1940 roku. Początkowo jego innowacja była wyśmiewana przez niemieckich kolegów, choć jego metoda zyskała popularność po II wojnie światowej.

Hipokrates (460-370 p.n.e.), lekarz z czasów starożytnej Grecji, często nazywany ojcem medycyny, powiedział kiedyś: „Kto chce przeprowadzić operację, musi iść na wojnę”; to samo dotyczyło Küntschera.

W czasach nazistowskich Küntscher stacjonował w szpitalu na froncie fińskim. Tam mógł operować okolicznych pacjentów i jeńców wojennych. Wprowadził koncepcję gwoździowania szpiku kostnego, stosując odpowiednio zamknięte i otwarte podejście chirurgiczne.

W podejściu zamkniętym wprowadził gwóźdź śródszpikowy w kierunku postępowym przez krętarz większy i położył go na stole retrakcyjnym obsługiwanym za pomocą temblaka. Repozycjonuje się złamanie i wprowadza gwóźdź w dwóch płaszczyznach za pomocą fluoroskopii głowy. W podejściu otwartym gwóźdź śródszpikowy wprowadza się przez złamanie do rdzenia poprzez nacięcie w pobliżu linii złamania. Küntscher wykorzystuje gwóźdź śródszpikowy w leczeniu złamań trzonu kości udowej oraz złamań kości piszczelowej i ramiennej.

Technika Küntschera zyskała międzynarodowe uznanie dopiero po repatriacji alianckich jeńców wojennych.

W ten sposób chirurdzy amerykańscy i brytyjscy zapoznali się z gwoździem śródszpikowym opracowanym przez Küntschera i dostrzegli jego wyraźne zalety w dobie metod leczenia złamań.

W krótkim czasie coraz więcej chirurgów na całym świecie zaczęło stosować jego metodę, a gwóźdź śródszpikowy Küntschera zrewolucjonizował leczenie złamań, skracając czas rekonwalescencji pacjenta o prawie rok. Pacjenci, którzy musieliby być unieruchomieni w gipsie przez miesiące, teraz mogą być mobilni w ciągu kilku dni.

Do chwili obecnej niemiecki chirurg uważany jest za kluczowego twórcę gwoździa śródszpikowego i zajmuje kluczowe miejsce w historii chirurgii urazowej.

Rozszerzający się gwóźdź śródszpikowy

W 1942 roku Fisher i in. jako pierwszy opisał zastosowanie wiertła szlifierskiego rozszerzającego szpik w celu zwiększenia powierzchni styku gwoździa śródszpikowego z kością i poprawy stabilności zespolenia złamania.

Niemniej jednak firma Küntscher wprowadziła wiertło rozwiercające z giętkim prowadzeniem, które jest nadal używane i umożliwia rozwiercanie na całej długości jamy szpikowej trzpienia kostnego, aby ułatwić wprowadzanie gwoździ śródszpikowych o większej średnicy.

Pierwotnie rozwiercanie śródszpikowe miało na celu znaczne zwiększenie powierzchni kontaktu kości z gwoździem śródszpikowym, co umożliwiło stabilne zespolenie złamania i szybki ruch pacjenta.

Jak opisali Smith i wsp., każdy 1 mm rozszerzenia szpiku zwiększa powierzchnię kontaktu o 38%. Pozwala to na zastosowanie większych i sztywniejszych gwoździ śródszpikowych, zwiększając ogólną stabilność struktury zespolenia złamania.

Jednakże, chociaż gwóźdź śródszpikowy Küntschera z elastycznym wiertłem do rozwiercania śródszpikowego stał się odpowiednim urządzeniem do stabilizacji wewnętrznej w osteotomii, środowisko akademickie straciło jego przychylność pod koniec lat 60. XX wieku na rzecz nowo opracowanych płytek Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO).

Lata 60.: Ciemne wieki

W latach sześćdziesiątych XX wieku gwoździowanie śródszpikowe zostało nagle wycofane na rzecz zespolenia złamania płytką i śrubą.

Chociaż metoda Küntschera działała sprawnie, chirurdzy na całym świecie ją odrzucali ze względu na złe wyniki pooperacyjne.

Ponadto niektórzy chirurdzy zaczęli porzucać techniki radioterapii, takie jak fluoroskopia głowy, ponieważ chirurdzy byli zniesmaczeni niekorzystnymi skutkami ubocznymi związanymi z promieniowaniem. Na tym nie zakończył się rozwój gwoździ śródszpikowych, pomimo ogólnego międzynarodowego konsensusu w sprawie stosowania systemów mocowania wewnętrznego płytek.

Küntscher, niemiecki lekarz, dostrzegł zalety blokowania i opracował blokujący gwóźdź śródszpikowy w kształcie liścia koniczyny, który nazwał „gwoździem zatrzymującym”. Piętą achillesową gwoździ śródszpikowych tamtej epoki była niemożność stabilizacji bardzo rozdrobnionych złamań lub złamań przemieszczonych pod dużymi kątami. Rozwiązaniem tego problemu było zastosowanie śrub blokujących.

Rozwiązaniem tego problemu była stabilizacja gwoździa śródszpikowego za pomocą śruby blokującej.

W ten sposób implant mógłby lepiej wytrzymać siły zginające i skręcające, zapobiegając jednocześnie skracaniu kończyny. Korzystając z pomysłów Küntschera, Klausa Klemma i Wolfa-Dietera Schellmanna, opracowano gwóźdź śródszpikowy w celu zapewnienia większej stabilności poprzez wstępne nawiercenie otworów na śruby w pobliżu i dystalnej części gwoździa śródszpikowego, który był przymocowany do wprowadzonej śruby.

W ciągu następnych kilku lat postęp w przejrzystości obrazu fluoroskopowego umożliwił ponowny wybór technik zamykania i nastawiania złamań.

Lata 70. i 80.: Odrodzenie

W latach 70. XX wieku zainteresowanie koncepcją gwoździ śródszpikowych niemieckiego chirurga Küntschera było duże.

Zamknięta redukcyjna stabilizacja gwoździ śródszpikowych w przypadku złamań, łącząca koncepcje elastycznego rozwiercania i blokowania oraz zwiększoną przejrzystość technik fluoroskopowych, przyczyniła się do rozwoju i rozpowszechnienia tej doskonałej techniki chirurgicznej, charakteryzującej się minimalnym uszkodzeniem tkanek miękkich, dobrą stabilnością i natychmiastową mobilnością pacjenta.

W tym czasie świat akademicki został ogarnięty serią innowacji, które przyczyniły się do opracowania drugiej generacji gwoździ śródszpikowych.

W 1976 roku Grosse i Kempf opracowali gwóźdź śródszpikowy z częściowo naciętymi krawędziami, aby rozwiązać problem modułu sprężystości gwoździa śródszpikowego. Gwóźdź śródszpikowy nie miał szczeliny w obszarze proksymalnym i posiadał otwór na śrubę proksymalną, którą wprowadzono pod kątem 45 stopni, aby zwiększyć stabilność wewnętrznej struktury mocowania gwoździa śródszpikowego.

Kilka lat później firma AO dołączyła do trendu rozwoju paznokci śródszpikowych, opracowując podobnie zaprojektowane gwoździe śródszpikowe (ryc. 5)

W 1984 Weinquist i in. zaproponowali podejście dynamiczne, które polegało na poprawie gojenia końca złamania poprzez zastosowanie większych otworów na śruby blokujące, usunięcie statycznych śrub blokujących, a następnie modyfikację otworów na śruby blokujące na owalne otwory na gwoździe w bardziej nowoczesnym stylu.

Celem podejścia dynamicznego jest wspomaganie gojenia złamań i zapobieganie brakowi zrostu kości na skutek późnej aktywności.

Obecnie dynamika gwoździowania śródszpikowego straciła swoich zwolenników jako samodzielna technika i jest obecnie stosowana jedynie jako bardziej opłacalne rozwiązanie niż całkowita wymiana wewnętrznego systemu stabilizacji w leczeniu niegojących się złamań.

W badaniu biomechanicznym Gimeno i in. podali, że strefa przejściowa pomiędzy częścią gwoździa śródszpikowego bez szczeliny i ze szczeliną skutkowała koncentracją naprężeń i niepowodzeniem chirurgicznym implantu mocowania wewnętrznego.

Aby rozwiązać te problemy, Russel i Taylor i in. zaprojektował pierwszy nienacięty i nierozszerzony gwóźdź śródszpikowy w 1986 roku, z zadowalającymi wynikami.

W tym czasie problem blokowania gwoździ śródszpikowych również narastał i jak wiemy dzisiaj, blokowanie śrubą przez wywiercony otwór na gwóźdź śródszpikowy było projektem Klemma i Schlemana w Niemczech. Wkręcanie śruby odbywałoby się pod kontrolą fluoroskopii odręcznej, co narażałoby chirurga na działanie dużej ilości promieniowania.

Obecnie problem ten został rozwiązany za pomocą systemu celowania dystalnego, który obejmuje technologię śledzenia pola elektromagnetycznego, technologię wolnej ręki z prowadzeniem fluoroskopowym i precyzyjny przewodnik instalacji gwoździa proksymalnego.

Lata 90.: Tytanowy gwóźdź śródszpikowy

W ciągu następnej dekady gwóźdź śródszpikowy Russela-Taylora stał się bardzo popularny w międzynarodowym środowisku ortopedycznym. Standardem leczenia powoli stało się gwoździowanie śródszpikowe ze statycznym blokowaniem śrub, co wykazały wyniki badań Brumbacka i wsp.

Wyniki tego prospektywnego badania wykazały, że blokowanie dawało w większości przypadków dobre wyniki i nie wiązało się z brakiem zrostu złamania.

Postęp metalurgii doprowadził do pojawienia się tytanowych gwoździ śródszpikowych, które ze względu na swoją wytrzymałość, dobrą odporność na korozję i biokompatybilność znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle biomedycznym.

System gwoździ śródszpikowych Alta był pierwszym dostępnym tytanowym gwoździem śródszpikowym i został bardzo pozytywnie przyjęty przez społeczność medyczną ze względu na właściwości mechaniczne tytanu, który jest mocniejszym, ale mniej sztywnym metalem niż stal nierdzewna.

Jednak obecna literatura jest sceptyczna co do tego, czy tytan jest bardziej odpowiednim materiałem do mocowania wewnętrznego niż stal nierdzewna, szczególnie ze względu na zwiększone koszty związane ze stosowaniem tytanu.

Jednakże pewne zalety tytanu, takie jak moduł sprężystości zbliżony do kości korowej i kompatybilność z rezonansem magnetycznym, czynią go atrakcyjną opcją.

Dodatkowo tytan jest bardzo atrakcyjną opcją, gdy wymagane są gwoździe śródszpikowe o mniejszej średnicy.

Aktualne trendy

Po sukcesach i niepowodzeniach poprzednich dekad, chirurdzy ortopedzi mają znacznie większe doświadczenie w wbijaniu gwoździ śródszpikowych.

Wszczepienie gwoździami śródszpikowymi złamań kości udowej, piszczelowej i ramiennej stało się standardem postępowania w przypadku większości złamań zamkniętych i niektórych złamań otwartych. Nowe systemy celowania i pozycjonowania sprawiły, że procedura jest prosta i powtarzalna nawet dla najbardziej niedoświadczonych chirurgów.

Najnowsze trendy pokazują, że tytan i metale ze stali nierdzewnej mają bardzo wysoki moduł sprężystości i że naprężenia przesłaniają drażniące naprężenia potrzebne do gojenia się kości. Nowe biomateriały, takie jak stopy magnezu, stopy z pamięcią kształtu i materiały wchłanialne, są obecnie testowane w środowisku akademickim.

Obecnie dostępne są gwoździe śródszpikowe wykonane z polimerów wzmocnionych ciągłym włóknem węglowym o ulepszonym module sprężystości i dużej wytrzymałości zmęczeniowej. Stopy magnezu mają moduł sprężystości podobny do kości korowej i ulegają biodegradacji.

Niedawne badania Li i in. wykazali znaczące korzyści w leczeniu złamań osteoporotycznych na modelach zwierzęcych, przypisywane połączeniu powłoki magnezowej i zoledronianu do naprawy złamań, co może w przyszłości stać się metodą leczenia złamań osteoporotycznych.

Wniosek

Z biegiem lat, wraz ze znacznym postępem w projektowaniu gwoździ śródszpikowych, technik metalurgicznych i technik chirurgicznych, wbijanie gwoździ śródszpikowych stało się obecnym standardem leczenia większości złamań kości długich i jest skuteczną, minimalnie inwazyjną i powtarzalną procedurą.

Jednak ze względu na dużą liczbę projektów gwoździ śródszpikowych brakuje wielu informacji na temat ich wyników pooperacyjnych. Konieczne są dalsze badania w celu określenia optymalnego rozmiaru, charakterystyki i promienia krzywizny rodzaju gwoździa śródszpikowego.

Przewidujemy, że innowacje w dziedzinie biomateriałów zaowocują pojawieniem się nowych wzorów paznokci śródszpikowych.

Jak kupić implanty ortopedyczne i instrumenty ortopedyczne?

Dla CZMEDITECH , posiadamy bardzo kompletną linię produktów implantów chirurgii ortopedycznej i odpowiednich instrumentów, w tym produktów implanty kręgosłupa, gwoździe śródszpikowe, płyta urazowa, płyta blokująca, czaszkowo-szczękowo-twarzowy, proteza, elektronarzędzia, stabilizatory zewnętrzne, artroskopia, opieki weterynaryjnej i towarzyszących im zestawów narzędzi.

Ponadto angażujemy się w ciągły rozwój nowych produktów i poszerzanie linii produktów, aby sprostać potrzebom chirurgicznym większej liczby lekarzy i pacjentów, a także zwiększyć konkurencyjność naszej firmy w całej światowej branży implantów i instrumentów ortopedycznych.

Eksportujemy na cały świat, więc Ty możesz skontaktuj się z nami pod adresem e-mail song@orthopedic-china.com, aby uzyskać bezpłatną wycenę lub wyślij wiadomość na WhatsApp, aby uzyskać szybką odpowiedź + 18112515727 .

Jeśli chcesz poznać więcej informacji, kliknij CZMEDITECH , aby poznać więcej szczegółów.