Känner du till historien om intramedullär spikning?

Tillkomsten av den intramedullära nageln revolutionerade behandlingen av långa benfrakturer. Även om tekniken hade funnits i århundraden, uppnådde den inte sin nuvarande status förrän under andra hälften av 1900-talet.

Vägen till framgång var inte alltid lätt, eftersom tekniken möttes av skepsis och vederläggning av många forskare under första hälften av 1900-talet. Idag, genom innovationer inom metallurgi, kirurgiska tekniker och fluoroskopiska färdigheter, har intramedullär spikning blivit standarden för vård för långa benfrakturer.

Framsteg inom mänsklig biomekanisk kunskap har gjort skapandet av denna moderna design möjligt. Modern intramedullär spikning kännetecknas av låg infektionsfrekvens, minimal ärrbildning, god frakturstabilitet och omedelbar patientrörlighet.

Den historiska genomgången som utförs i denna artikel syftar till att sammanfatta utvecklingen av den intramedullära nageln, lyfta fram dess viktiga milstolpar, presentera den periodiska atmosfären för den första användningen och efterföljande utvecklingen av den intramedullära nageln, och introducera platsen för den intramedullära nageln i modern ortopedi och traumatologi (t.ex. figur 1).

Födelsen av den intramedullära nageln

De gamla egyptierna använde först en intramedullär anordning som liknade en spik. Komplex kirurgisk frakturvård hade sannolikt inte funnits för så många år sedan.

Vad som är säkert är dock att de gamla egyptierna hade fantastiska balsameringstekniker som härrörde från deras tro på kroppens uppståndelse i livet efter detta.

Detta var fallet med mumien som heter Usermontu som hittades i Tutankhamons grav, där en gängad spik sattes in mellan lårbenet och skenbenet för att stabilisera knäleden (som i figur 2).

Arkeologer spekulerar i att mumien inne i sarkofagen inte var Usermontu själv, utan någon annan som ersattes av forntida gravrövare år 600 fvt.

2000 år senare rapporterade Bernardino de Sahagun, en antropolog på Hernando Cortes-expeditionen, den första användningen av intramedullär spikning hos en levande patient i Mexiko.

År 1524 såg han en aztekisk benkirurg (som heter 'Tezalo') utföra en osteotomi med hjälp av en obsidiankniv och sedan föra in en hartsstav i märghålan för att stabilisera frakturen. På grund av bristen på adekvata kirurgiska tekniker och antiseptika hade dessa procedurer en hög komplikationsfrekvens och en hög dödlighet.

1800-talet: Första stegen

Runt mitten av 1800-talet rapporterade de första medicinska tidskrifterna om intramedullär spikning. Diefenbach, Langenbeck, Bardenheuer och andra tysktalande kirurger rapporterades ha använt elfenbensnaglar i märgen på långa ben för att behandla bendiskontinuiteter.

Under tiden genomförde Nicholas Senn från Chicago, en forskare och ivrig militärkirurg, experiment med intramedullär fixering. Han skulle använda en ihålig perforerad skena gjord av nötkreatursben och föra in den i märgen för att behandla 'pseudartros' efter en fraktur.

1886 beskrev Heinrich Bircher från Schweiz vid ett kirurgiskt möte införandet av elfenbensnaglar i märgen för akut behandling av komplexa frakturer (Figur 3).

Några år senare skapade Themistokles Gluck i Tyskland den första intramedullära nageln av elfenben med ett hål i slutet av nageln, och introducerade därmed konceptet med sammanlåsning för första gången.

Under samma period var Julius Nicolaysen från Norge den första att skriva om de biomekaniska principerna för intramedullär spikning av proximala lårbensfrakturer. Han betonade behovet av att öka längden på den intramedullära nageln för att få större biomekanisk fördel och för att ge skydd för nästan hela benet.

Han var också den första som föreslog konceptet proximala och distala spik/ben förregling för att designa statisk låsning. Han anses av vissa forskare som fadern till intramedullär spikning.

Vid mitten av 1800-talet hade pionjärer som Ignaz Philipp Semmelweis i Wien och JosephLister i Glasgow lagt grunden för kirurgisk sterilisering. Detta var en banbrytande prestation eftersom det möjliggjorde utvecklingen av nya kirurgiska tekniker under aseptiska förhållanden.

1900-talet: Evolution

År 1912 var den brittiske kirurgen Ernest Hay Groves den första kirurgen som använde en solid metallstav som en intramedullär spik och var en pionjär inom retrograd intramedullär spik.

Han fick sin erfarenhet under första världskriget när han behandlade patienter med infekterad pseudartros som var ovilliga att amputera sina lemmar. Han beskrev inte bara den första intramedullära spiktekniken som möjliggjorde osseointegration genom minimalt trauma, utan han var också skicklig på att använda intramedullära naglar och mindre naglar för att fixa frakturer.

Han experimenterade med implantat gjorda av aluminium, magnesium och stål och insåg vikten av biomekanik för frakturläkning. Trots det led Ernest Hay Groves teknik av en hög infektionsfrekvens och var därför inte lika populär bland hans samtida.

1931 introducerade Smith-Petersen, en amerikansk ortopedisk kirurg, en trevingad skruv i rostfritt stål för behandling av intraartikulära lårbenshalsens frakturer i kapseln. Han designade ett öppet tillvägagångssätt som skar in den främre tredjedelen av höftbenskammen, gick in i operationsfältet längs den främre kanten av den breda fascialtensorn, placerade sedan om frakturen och använde en stötanordning för att driva in den rostfria stålskruven i lårbenshuvudet (Figur 4).

På grund av framgången med Smith-Petersen-försöket började många kirurger experimentera med metallimplantat för frakturer. sven Johansson uppfann den ihåliga intramedullära spiken 1932; hans geniala innovation använde en kerfing-nål som möjliggjorde kontrollerad radiologiskt styrd insättning av den intramedullära nageln. De tekniska kärnkomponenterna han tillämpade är fortfarande i bruk idag.

För att gå ett steg längre introducerade Rush och hans bror konceptet med den elastiska intramedullära nageln 1937.

De använde en elastisk, förböjd intramedullär spik av rostfritt stål och försökte skapa en intramedullär trepunktsfixeringsstruktur för att motverka tendensen till axiell förskjutning runt frakturen.

I deras koncept fungerar det intakta mjukdelsområdet som ett spänningsband som motstår spänningen som genereras av den förböjda elastiska nageln. Deras konstruktion begränsades av de elastiska egenskaperna hos rostfritt stål, som tidigt förändrades från elastisk deformation till plastisk deformation. Det senare kan leda till sekundär förskjutning och deformitetsläkning.

Dessutom tenderar intramedullära naglar att gå ut vid ingången eller penetrera spongiösa benstrukturer, eller till och med perforera inuti leden. Ändå fortsatte den wienske forskaren Ender att använda denna teknik som grund för Ender-skolan för frakturfixering och den används fortfarande idag för flexibel fixering av pediatriska frakturer.

Benmärgsnagel

År 1939 utvecklade den tyske kirurgen Gerhard Küntscher, nobelprisnominerad, en intramedullär spik av rostfritt stål för behandling av frakturer på lårbensstammen.

Küntscher och andra inspirerades av Smith-Petersen-skruvarna i rostfritt stål som används för att behandla lårbenshalsfrakturer och trodde att samma principer kunde tillämpas på stamfrakturer. Den intramedullära spiken de utvecklade var från början V-formad i tvärsnitt och 7-10 mm i diameter.

Efter kadaver- och djurstudier presenterade han den intramedullära nageln och det kirurgiska tillvägagångssättet vid ett kirurgiskt möte i Berlin 1940. Inledningsvis förlöjligades hans innovation av hans tyska kollegor, även om hans metod blev populär efter andra världskriget.

Hippokrates (460-370 f.Kr.), den antika grekiska epokens läkare som ofta hänvisas till som medicinens fader, sa en gång: 'Den som vill utföra operation måste gå i krig'; detsamma gällde Küntscher.

Under nazisttiden var Küntscher stationerad på ett sjukhus på den finska fronten. Där kunde han operera patienter och krigsfångar i området. Han introducerade begreppet benmärgsspikning med hjälp av en sluten respektive öppen kirurgisk metod.

I det slutna tillvägagångssättet passerade han den intramedullära spiken i prograd riktning genom den större trochantern och placerade den på ett indragningsbord som manövrerades med en sele. Frakturen placeras om och nageln sätts in i två plan med hjälp av huvudfluoroskopi. I det öppna tillvägagångssättet förs den intramedullära nageln in genom frakturen in i märgen genom ett snitt nära frakturlinjen. Küntscher använder den intramedullära nageln för att behandla lårbensstamfrakturer samt skenbens- och humerusfrakturer.

Küntschers teknik fick internationellt erkännande först efter repatrieringen av allierade krigsfångar.

På detta sätt blev amerikanska och brittiska kirurger bekanta med den intramedullära nageln som utvecklats av Küntscher och insåg dess tydliga fördelar i denna era av frakturbehandlingsmodaliteter.

Inom en kort tidsperiod började fler och fler kirurger runt om i världen att anamma hans metod, och Küntschers intramedullära nagel revolutionerade behandlingen av frakturer genom att minska patientens återhämtningstid med nästan ett år. Patienter som skulle ha behövt vara immobiliserade i gips i månader kunde nu vara rörliga på några dagar.

Hittills anses den tyska kirurgen vara nyckelutvecklaren av den intramedullära nageln, och han har en central plats i traumakirurgins historia.

Expanderande intramedullär nagel

1942, Fisher et al. beskrev först användningen av den märgexpanderande slipborren för att öka kontaktytan mellan den intramedullära nageln och benet och för att förbättra stabiliteten för frakturfixering.

Ändå introducerade Küntscher den flexibelt styrda brotschborren som fortfarande används idag och som stöder brotschning över hela längden av märghålan i benstammen för att underlätta införandet av intramedullära spikar med större diameter.

Inledningsvis utformades intramedullär brotschning för att avsevärt öka området för benkontakt med den intramedullära nageln för stabil fixering av frakturen och snabb patientrörelse.

Som beskrivits av Smith et al, ökar varje 1 mm av märgexpansion kontaktytan med 38 %. Detta tillåter användning av större och styvare intramedullära naglar, vilket förbättrar den övergripande stabiliteten hos frakturfixeringsstrukturen.

Men även om Küntscher intramedullära spik med dess flexibla intramedullära brotschborr blev ett lämpligt val av intern fixeringsanordning för osteotomi, tappade akademin favör av den i slutet av 1960-talet till förmån för de nyutvecklade plattorna av Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO).

1960-talet: Den mörka medeltiden

På 1960-talet fasades plötsligt intramedullär spikning ut till förmån för plåt- och skruvfrakturfixering.

Även om Küntschers metod fungerade smidigt, avvisade kirurger runt om i världen dem på grund av dåliga postoperativa resultat.

Dessutom började en del kirurger att överge strålningstekniker, såsom huvudfluoroskopi, eftersom kirurger blev äcklade av de negativa biverkningarna i samband med strålning. Utvecklingen av intramedullär spikning slutade inte där, trots den allmänna internationella konsensus om användningen av plattinterna fixeringssystem.

Küntscher, en tysk läkare, insåg fördelarna med sammanlåsning och utvecklade en klöverbladsformad sammankopplande intramedullär spik, som han kallade 'detentionsspiken'. Akilleshälen i den intramedullära nageldesignen från den eran var oförmågan att stabilisera mycket finfördelade frakturer eller frakturer som förskjutits i stora vinklar. Lösningen på detta problem var användningen av låsskruvar.

Lösningen på detta problem var att stabilisera den intramedullära spiken med en låsskruv.

På detta sätt kunde implantatet bättre motstå böjnings- och vridkrafter samtidigt som det förhindrade förkortning av extremiteter. Med hjälp av en kombination av idéer från Küntscher, Klaus Klemm och Wolf-Dieter Schellmann utvecklades den intramedullära spiken för att ge större stabilitet genom att förborra skruvhålen proximalt och distalt till den intramedullära spiken, som låstes till den införda skruven.

Under de närmaste åren möjliggjorde framsteg inom fluoroskopisk bildskärpa ett omval av sprickförslutnings- och reduktionstekniker.

1970- och 1980-talen: Revival

På 1970-talet var intresset för den tyske kirurgen Küntschers intramedullära spikkoncept intensivt.

Intramedullär spikfixering med sluten reduktion för frakturer, med dess skärningspunkt mellan flexibla brotschnings- och sammanlåsningskoncept och förbättrad klarhet i fluoroskopiska tekniker, drev framsteg och spridning av denna utmärkta kirurgiska teknik, kännetecknad av minimal mjukvävnadsskada, god stabilitet och omedelbar patientrörlighet.

På den tiden sveps den akademiska världen upp av en rad innovationer som drev utvecklingen av den andra generationen av intramedullär spikning.

1976 skapade Grosse och Kempf en partiellt slitsad intramedullär spik för att lösa problemet med den intramedullära spikens elasticitetsmodul. Den intramedullära spiken var inte slitsad i det proximala området och hade ett spikhål för den proximala skruven, som infördes i en 45-graders vinkel för att öka stabilitetsstyrkan hos den intramedullära spikens inre fixeringsstruktur.

Några år senare anslöt sig AO till trenden med intramedullär nagelutveckling genom att utveckla på liknande sätt utformade intramedullära naglar (Figur 5)

1984, Weinquist et al. föreslog det dynamiska tillvägagångssättet, som var att förbättra läkningen av frakturänden genom att applicera större låsskruvhål, ta bort statiska låsskruvar och därefter modifiera låsskruvhålen till ovala spikhål i en mer modern design.

Syftet med det dynamiska tillvägagångssättet är att främja frakturläkning och att undvika skelettavbrott på grund av sen aktivitet.

För närvarande har intramedullär spikdynamik förlorat sina förespråkare som en fristående teknik och används för närvarande endast som en mer kostnadseffektiv lösning än fullständig ersättning av det interna fixeringssystemet vid behandling av icke-läkande frakturer.

I en biomekanisk studie visade Gimeno et al. rapporterade att övergångszonen mellan de icke-slitsade och slitsade delarna av den intramedullära nageln resulterade i stresskoncentrationer och kirurgiskt misslyckande av det interna fixeringsimplantatet.

För att ta itu med dessa problem har Russel och Taylor et al. designade den första icke-slitsade, icke-dilaterade intramedullära nageln 1986, med tillfredsställande resultat.

Under denna tid fortsatte även problemet med sammanlåsning av intramedullära spikar att utvecklas, och som vi vet idag, var sammanlåsning med skruven genom det förborrade intramedullära spiken designen av Klemm och Schleman i Tyskland. Insättningen av skruven skulle styras av frihandsfluoroskopi, vilket skulle utsätta kirurgen för mycket strålning.

Idag har detta problem lösts med ett distalt målsystem som innehåller elektromagnetisk fältspårningsteknik, fluoroskopiskt guidad frihandsteknik och en exakt proximal nagelinstallationsguide.

1990-tal: Titan intramedullär spik

Under det följande decenniet blev Russel-Taylors intramedullära nagel mycket populär i det internationella ortopediska samfundet. Vårdstandarden blev långsamt intramedullär spikning med statisk låsning av skruvar, vilket framgår av resultaten av studien av Brumback et al.

I den här prospektiva studien rapporterade resultaten att låsning gav goda resultat i de flesta fall och inte var associerad med att frakturen inte sammanfogades.

Framsteg inom metallurgin ledde till uppkomsten av titan intramedullära naglar, som används i stor utsträckning inom den biomedicinska industrin på grund av deras styrka, goda korrosionsbeständighet och biokompatibilitet.

Alta intramedullära spiksystem var den första tillgängliga titan intramedullära spiken, och det har välkomnats mycket av det medicinska samfundet på grund av de mekaniska egenskaperna hos titan, som är en starkare men mindre styv metall än rostfritt stål.

Den aktuella litteraturen är dock skeptisk till om titan är ett mer lämpligt material för intern fixering än rostfritt stål, särskilt på grund av de ökade kostnaderna förknippade med användningen av titan.

Men vissa fördelar med titan, såsom elasticitetsmodulen nära kortikalt ben och magnetisk resonanstomografi, gör det till ett attraktivt alternativ.

Dessutom är titan ett mycket attraktivt alternativ när intramedullära spikar med mindre diameter krävs.

Aktuella trender

Efter de tidigare decenniernas framgångar och misslyckanden har ortopediska kirurger mycket mer erfarenhet av intramedullär spikning.

Intramedullär nagelfixering av lårbens-, tibia- och humerusfrakturer har blivit standardvården för de flesta slutna frakturer och vissa öppna frakturer. Nya mål- och positioneringssystem har gjort proceduren enkel och reproducerbar för även de mest oerfarna kirurgerna.

De senaste trenderna visar att metaller av titan och rostfritt stål har mycket hög elasticitetsmodul och att spänningar skymmer de irriterande spänningar som behövs för benläkning. Nya biomaterial som magnesiumlegeringar, formminneslegeringar och resorberbara material testas för närvarande i den akademiska världen.

Intramedullära naglar gjorda av kontinuerliga kolfiberförstärkta polymerer med förbättrad elasticitetsmodul och stor utmattningshållfasthet är för närvarande tillgängliga. Magnesiumlegeringar har en elasticitetsmodul som liknar den för kortikalt ben och är biologiskt nedbrytbara.

Nyligen genomförda studier av Li et al. har visat betydande fördelar vid behandling av osteoporotiska frakturer i djurmodeller som tillskrivs kombinationen av magnesium- och zoledronatbeläggning för frakturreparation, en modalitet som kan bli en behandling för osteoporotiska frakturer i framtiden.

Slutsats

Under åren, med betydande förbättringar av intramedullär nageldesign, metallurgiska tekniker och kirurgiska tekniker, har intramedullär spikning utvecklats till den nuvarande standarden för vård för de flesta långa benfrakturer och är en effektiv, minimalt invasiv och reproducerbar procedur.

Men på grund av de många intramedullära nageldesignerna saknas en hel del information om deras postoperativa resultat. Mer forskning behövs för att bestämma den optimala intramedullära nageltypens storlek, egenskaper och krökningsradie.

Vi förutspår att innovationer inom området biomaterial kommer att skapa uppkomsten av nya intramedullära nageldesigner.

Hur man köper ortopediska implantat och ortopediska instrument?

För CZMEDITECH , vi har en mycket komplett produktlinje av ortopediska kirurgi implantat och motsvarande instrument, produkterna bl.a. ryggradsimplantat, intramedullära naglar, traumaplatta, låsplatta, kranial-maxillofacial, protes, elverktyg, externa fixatorer, artroskopi, veterinärvården och deras stödjande instrumentuppsättningar.

Dessutom är vi engagerade i att kontinuerligt utveckla nya produkter och utöka produktlinjer, för att möta kirurgiska behov hos fler läkare och patienter, och även göra vårt företag mer konkurrenskraftigt inom hela den globala ortopediska implantat- och instrumentindustrin.

Vi exporterar över hela världen, så du kan kontakta oss på e-postadress song@orthopedic-china.com för en kostnadsfri offert, eller skicka ett meddelande på WhatsApp för ett snabbt svar +86- 18112515727 .

Om du vill veta mer, klicka CZMEDITECH för att hitta mer information.