Чи знаєте ви історію інтрамедулярного цвяха?

Поява інтрамедулярного цвяха зробила революцію в лікуванні переломів довгих кісток. Хоча ця техніка існувала століттями, свого нинішнього статусу вона досягла лише в другій половині 20 століття.

Шлях до успіху не завжди був легким, оскільки багато вчених у першій половині 20-го століття сприйняли цю техніку скептично та спростовано. Сьогодні завдяки інноваціям у металургії, хірургічних техніках і флюороскопічних навичках інтрамедулярне кріплення стало стандартом лікування переломів довгих кісток.

Прогрес у біомеханічних знаннях людини зробив можливим створення цієї сучасної конструкції. Сучасне інтрамедулярне кріплення характеризується низьким рівнем інфікування, мінімальними рубцями, хорошою стабільністю перелому та негайною мобільністю пацієнта.

Історичний огляд, проведений у цій статті, має на меті підсумувати еволюцію інтрамедулярного цвяха, висвітлити його важливі віхи, представити атмосферу періоду першого використання та подальшої еволюції інтрамедулярного цвяха, а також представити місце інтрамедулярного цвяха в сучасній ортопедії та травматології (наприклад, рис. 1).

Народження інтрамедулярного цвяха

Стародавні єгиптяни вперше застосували інтрамедулярний пристрій, схожий на цвях. Складне хірургічне лікування переломів навряд чи існувало стільки років тому.

Однак відомо, що стародавні єгиптяни володіли чудовими техніками бальзамування, які випливали з їхньої віри у воскресіння тіла в загробному житті.

Так було з мумією на ім’я Усермонту, знайденою в гробниці Тутанхамона, де між стегновою та великогомілковою кістками був вставлений різьбовий цвях для стабілізації колінного суглоба (як на малюнку 2).

Археологи припускають, що мумією в саркофазі був не сам Усермонту, а хтось інший, якого замінили стародавні розкрадачі гробниць у 600 році до нашої ери.

Через 2000 років Бернардіно де Саагун, антрополог з експедиції Ернандо Кортеса, повідомив про перше застосування інтрамедулярного цвяха у живого пацієнта в Мексиці.

У 1524 році він був свідком того, як ацтекський кістковий хірург (на ім'я «Тезало») виконував остеотомію за допомогою обсидіанового ножа, а потім вставляв смоляний стрижень у мозкову порожнину, щоб стабілізувати перелом. Через відсутність адекватних хірургічних методів і антисептиків ці процедури мали високий рівень ускладнень і високий рівень смертності.

1800-ті: перші кроки

Приблизно в середині 1800-х років перші медичні журнали повідомляли про інтрамедулярне кріплення. Повідомлялося, що Діфенбах, Лангенбек, Барденхойер та інші німецькомовні хірурги використовували цвяхи зі слонової кістки в кістковому мозку довгих кісток для лікування розривів кісток.

Тим часом Ніколас Сенн з Чикаго, дослідник і затятий військовий хірург, проводив експерименти з інтрамедулярною фіксацією. Він використовував порожнисту перфоровану шину з бичачої кістки та вставляв її в довгастий мозок для лікування «псевдоартрозу» після перелому.

У 1886 році Генріх Бірхер зі Швейцарії описав на хірургічному засіданні введення цвяхів зі слонової кістки в довгастий мозок для невідкладного лікування складних переломів (рис. 3).

Кілька років потому Фемістокл Глюк у Німеччині створив перший інтрамедулярний цвях зі слонової кістки з отвором на кінці цвяха, таким чином вперше представивши концепцію блокування.

У той же період Julius Nicolaysen з Норвегії першим написав про біомеханічні принципи інтрамедулярного закріплення проксимальних переломів стегнової кістки. Він підкреслив необхідність збільшення довжини інтрамедулярного цвяха для отримання більшої біомеханічної переваги та забезпечення захисту майже всієї кістки.

Він також був першим, хто запропонував концепцію проксимального та дистального блокування цвяха/кістки для розробки статичного блокування. Деякі вчені вважають його батьком інтрамедулярного кріплення.

До середини 1800-х піонери, такі як Ігнац Філіп Земмельвейс у Відні та Джозеф Лістер у Глазго, заклали основу хірургічної стерилізації. Це було новаторське досягнення, оскільки дозволило розробити нові хірургічні методи в асептичних умовах.

1900-ті: Еволюція

У 1912 році британський хірург Ернест Хей Гроувс був першим хірургом, який використав суцільний металевий стрижень як інтрамедулярний цвях і був піонером ретроградного інтрамедулярного доступу.

Він отримав свій досвід під час Першої світової війни, коли лікував пацієнтів з інфікованим псевдоартрозом, які не бажали ампутувати свої кінцівки. Він не лише описав першу техніку інтрамедулярних цвяхів, яка дозволила остеоінтеграцію через мінімальну травму, але він також мав навички використання інтрамедулярних цвяхів і менших цвяхів для фіксації переломів.

Він експериментував з імплантатами з алюмінію, магнію та сталі та визнав важливість біомеханіки в загоєнні переломів. Незважаючи на це, техніка Ернеста Хей Гроувза страждала від високого рівня зараження і тому не була такою популярною серед його сучасників.

У 1931 році Сміт-Петерсен, американський хірург-ортопед, представив тристулковий гвинт з нержавіючої сталі для лікування внутрішньосуглобових переломів шийки стегнової капсули. Він розробив відкритий доступ, який розрізав передню третину гребеня клубової кістки, увійшов в операційне поле вздовж переднього краю широкого фасціального тензора, потім репонував перелом і використав імпактор, щоб вкрутити гвинт з нержавіючої сталі в голівку стегнової кістки (рис. 4).

Через успіх дослідження Сміта-Петерсена багато хірургів почали експериментувати з металевими імплантатами для переломів. Свен Йоханссон винайшов порожнистий інтрамедулярний цвях у 1932 році; його геніальна інновація використовувала голку для різання, яка дозволяла контролювати радіологічно кероване введення інтрамедулярного цвяха. Основні технічні компоненти, які він застосував, використовуються й сьогодні.

Ідучи ще далі, Раш і його брат представили концепцію еластичного інтрамедулярного цвяха в 1937 році.

Вони використали еластичний, попередньо зігнутий інтрамедулярний цвях з нержавіючої сталі та спробували створити інтрамедулярну триточкову фіксуючу структуру, щоб протидіяти тенденції до осьового зміщення навколо перелому.

Згідно з їхньою концепцією, неушкоджена ділянка м’яких тканин діє як стрічка натягу, яка протистоїть натягу, створюваному попередньо зігнутим еластичним цвяхом. Їх конструкція була обмежена пружними властивостями нержавіючої сталі, яка рано змінила пружну деформацію на пластичну. Останнє може призвести до вторинного зміщення та загоєння деформації.

Крім того, інтрамедулярні цвяхи мають тенденцію виходити на вході або проникати в губчасті кісткові структури або навіть перфорувати всередині суглоба. Тим не менш, віденський вчений Ендер продовжував використовувати цю техніку як основу для школи Ендера фіксації переломів, і вона все ще використовується сьогодні для гнучкої фіксації педіатричних переломів.

Цвях кісткового мозку

У 1939 році німецький хірург Герхард Кюнчер, номінант на Нобелівську премію, розробив інтрамедулярний цвях з нержавіючої сталі для лікування переломів стегнової кістки.

Кюнтшер та інші були натхненні гвинтами Сміта-Петерсена з нержавіючої сталі, які використовуються для лікування переломів шийки стегнової кістки, і вважали, що ті самі принципи можна застосувати до переломів ніжки. Інтрамедулярний цвях, який вони розробили, спочатку мав V-подібну форму в поперечному перерізі та 7-10 мм в діаметрі.

Після досліджень на трупах і тваринах він представив інтрамедулярний цвях і хірургічний підхід на хірургічному засіданні в Берліні в 1940 році. Спочатку його інновація була висміяна його німецькими колегами, хоча його метод набув популярності після Другої світової війни.

Гіппократ (460-370 рр. до н. е.), лікар давньогрецької епохи, якого часто називають батьком медицини, якось сказав: «Той, хто хоче зробити операцію, повинен йти на війну»; те ж саме стосувалося і Кюнтшера.

Під час нацистської епохи Кюнтшер перебував у госпіталі на фінському фронті. Там він міг оперувати пацієнтів і військовополонених у цьому районі. Він представив концепцію фіксації кісткового мозку з використанням закритого та відкритого хірургічного підходу відповідно.

У закритому підході він провів інтрамедулярний цвях у прогресивному напрямку через великий вертлуг і помістив його на ретракційний столик, керований за допомогою ременя. Перелом репонують і цвях вставляють у двох площинах за допомогою флюорографії головки. При відкритому доступі інтрамедулярний цвях вставляється через перелом у мозкову речовину через розріз біля лінії перелому. Кюнтшер використовує інтрамедулярний цвях для лікування переломів стегнової кістки, а також переломів великогомілкової та плечової кісток.

Техніка Кюнтшера отримала міжнародне визнання лише після репатріації військовополонених союзників.

Таким чином американські та британські хірурги ознайомилися з інтрамедулярним цвяхом, розробленим Кюнчером, і визнали його явні переваги в епоху методів лікування переломів.

За короткий проміжок часу все більше й більше хірургів у всьому світі почали застосовувати його метод, а інтрамедулярний цвях Кюнтшера здійснив революцію в лікуванні переломів, скоротивши час відновлення пацієнта майже на рік. Пацієнти, яких довелося б місяцями знерухомити в гіпсі, тепер можуть бути мобільними за лічені дні.

На сьогоднішній день німецький хірург вважається ключовим розробником інтрамедулярного цвяха, і йому належить ключове місце в історії травматологічної хірургії.

Інтрамедулярний цвях, що розширюється

У 1942 році Фішер та ін. вперше описав використання шліфувального свердла, що розширює кістковий мозок, для збільшення площі контакту між інтрамедулярним цвяхом і кісткою та для покращення стабільності фіксації перелому.

Тим не менш, Küntscher представив свердло для розсвердлювання з гнучким наведенням, яке використовується досі та підтримує розсвердлювання по всій довжині медулярної порожнини кісткової ніжки, щоб полегшити введення інтрамедулярних цвяхів більшого діаметру.

Спочатку інтрамедулярне розсвердлювання було розроблено для значного збільшення площі контакту кістки з інтрамедулярним цвяхом для стабільної фіксації перелому та швидкого переміщення пацієнта.

Як описано Смітом та ін., кожний 1 мм розширення мозкового шару збільшує площу контакту на 38%. Це дозволяє використовувати більші та жорсткіші інтрамедулярні цвяхи, підвищуючи загальну стабільність структури фіксації перелому.

Однак, незважаючи на те, що інтрамедулярний цвях Küntscher з його гнучким інтрамедулярним свердлом для розсвердлювання став підходящим вибором пристрою внутрішньої фіксації для остеотомії, наукові кола втратили його прихильність наприкінці 1960-х років на користь нещодавно розроблених пластин Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO).

1960-ті: Темні віки

У 1960-х роках інтрамедулярний цвях раптово був скасований на користь фіксації перелому пластиною та гвинтом.

Незважаючи на те, що метод Кюнтшера працював без проблем, хірурги всього світу відмовлялися від нього через погані післяопераційні результати.

Крім того, деякі хірурги почали відмовлятися від методів опромінення, таких як флюороскопія голови, тому що хірурги почали відчувати огиду до несприятливих побічних ефектів, пов’язаних з опроміненням. На цьому розвиток інтрамедулярного кріплення не зупинився, незважаючи на загальний міжнародний консенсус щодо використання систем внутрішньої фіксації пластин.

Кюнтшер, німецький лікар, визнав переваги блокування та розробив блокуючий інтрамедулярний цвях у формі листа конюшини, який він назвав «фіксуючим цвяхом». Ахіллесовою п’ятою дизайну інтрамедулярного цвяха тієї епохи була нездатність стабілізувати дуже подрібнені переломи або переломи, які були зміщені під великими кутами. Рішенням цієї проблеми було використання стопорних гвинтів.

Вирішенням цієї проблеми було стабілізувати інтрамедулярний цвях за допомогою фіксуючого гвинта.

Таким чином, імплантат може краще протистояти силам згинання та кручення, запобігаючи вкороченню кінцівок. Використовуючи комбінацію ідей Кюнтшера, Клауса Клемма та Вольфа-Дітера Шелмана, інтрамедулярний цвях був розроблений для забезпечення більшої стабільності шляхом попереднього просвердлювання отворів для гвинтів проксимальніше та дистальніше інтрамедулярного цвяха, який був зафіксований на вставленому гвинті.

Протягом наступних кількох років досягнення в області чіткості флюороскопічних зображень дозволили повторно вибрати методи закриття переломів і репозиції.

1970-1980-ті рр.: Відродження

У 1970-х роках інтерес до інтрамедулярної концепції німецького хірурга Кюнтшера був сильним.

Закрита редукційна інтрамедулярна фіксація цвяхом при переломах, яка поєднує концепції гнучкого розсвердлювання та блокування, а також покращену чіткість флюорографічних методів, сприяла розвитку та поширенню цієї чудової хірургічної методики, яка характеризується мінімальним пошкодженням м’яких тканин, хорошою стабільністю та негайною мобільністю пацієнта.

У той час академічний світ був захоплений серією інновацій, які спонукали до розробки другого покоління інтрамедулярних цвяхів.

У 1976 році Гроссе і Кемпф створили інтрамедулярний цвях із частковим прорізом, щоб вирішити проблему модуля пружності інтрамедулярного цвяха. Інтрамедулярний цвях не мав прорізів у проксимальній області та мав отвір для цвяха для проксимального гвинта, який вставлявся під кутом 45 градусів, щоб підвищити стабільність структури внутрішньої фіксації інтрамедулярного цвяха.

Кілька років потому AO приєднався до тенденції розробки інтрамедулярних цвяхів, розробивши аналогічні інтрамедулярні цвяхи (рис. 5).

У 1984 році Weinquist та ін. запропонував динамічний підхід, який полягав у покращенні загоєння кінців перелому шляхом застосування більших отворів для фіксуючих гвинтів, видалення статичних фіксуючих гвинтів і подальшої зміни отворів для фіксуючих гвинтів на овальні отвори для цвяхів у більш сучасному дизайні.

Метою динамічного підходу є сприяння загоєнню перелому та уникнення незрощення кістки через пізню активність.

В даний час інтрамедулярна динаміка фіксації втратила прихильників як самостійний метод і наразі використовується лише як економічно ефективніше рішення, ніж повна заміна системи внутрішньої фіксації при лікуванні переломів, що не заживають.

У біомеханічному дослідженні Гімено та ін. повідомили, що перехідна зона між непрорізною та прорізною частинами інтрамедулярного цвяха призвела до концентрації напруги та хірургічної невдачі імплантату внутрішньої фіксації.

Щоб вирішити ці проблеми, Russel and Taylor et al. у 1986 році сконструював перший інтрамедулярний цвях без прорізів і нерозширений із задовільними результатами.

Протягом цього часу проблема блокування інтрамедулярних цвяхів також продовжувала прогресувати, і, як ми знаємо сьогодні, блокування за допомогою гвинта через попередньо просвердлений отвір інтрамедулярного цвяха було розроблено Клеммом і Шлеманом у Німеччині. Введення гвинта відбуватиметься під контролем флюорографії від руки, що піддасть хірурга впливу великої кількості радіації.

Сьогодні ця проблема була вирішена за допомогою дистальної системи націлювання, яка включає технологію відстеження електромагнітного поля, технологію від руки з флюороскопічним наведенням і точну проксимальну направляючу для установки цвяха.

1990-ті: титановий інтрамедулярний цвях

Протягом наступного десятиліття інтрамедулярний цвях Russel-Taylor став дуже популярним у міжнародному ортопедичному співтоваристві. Стандарт лікування поступово став інтрамедулярним цвяхом зі статичною фіксацією гвинтів, як показали результати дослідження Brumback et al.

У цьому проспективному дослідженні результати показали, що блокування дало хороші результати в більшості випадків і не було пов’язане з незрощенням перелому.

Досягнення в металургії привели до появи титанових інтрамедулярних цвяхів, які широко використовуються в біомедичній промисловості завдяки своїй міцності, добрій стійкості до корозії та біосумісності.

Інтрамедулярна система цвяхів Alta була першим доступним титановим інтрамедулярним цвяхом, і вона була дуже схвалена медичною спільнотою завдяки механічним властивостям титану, який є міцнішим, але менш жорстким металом, ніж нержавіюча сталь.

Проте сучасна література скептично ставиться до того, чи є титан більш придатним матеріалом для внутрішньої фіксації, ніж нержавіюча сталь, особливо через збільшення витрат, пов’язаних із використанням титану.

Однак певні переваги титану, такі як модуль пружності, близький до кортикальної кістки, і сумісність з магнітно-резонансною томографією, роблять його привабливим варіантом.

Крім того, титан є дуже привабливим варіантом, коли потрібні інтрамедулярні цвяхи меншого діаметру.

Сучасні тенденції

Після успіхів і невдач попередніх десятиліть хірурги-ортопеди мають набагато більше досвіду інтрамедулярного кріплення.

Інтрамедулярна фіксація цвяхом при переломах стегнової, великогомілкової та плечової кісток стала стандартом лікування більшості закритих переломів і деяких відкритих переломів. Нові системи націлювання та позиціонування зробили процедуру простою та відтворюваною навіть для найнедосвідченіших хірургів.

Останні тенденції показують, що титан і нержавіюча сталь мають дуже високий модуль пружності і що напруги приховують дратівливі напруги, необхідні для загоєння кісток. Нові біоматеріали, такі як магнієві сплави, сплави з пам’яттю форми та матеріали, що розсмоктуються, зараз випробовуються в академічних колах.

В даний час доступні інтрамедулярні цвяхи, виготовлені з безперервних полімерів, армованих вуглецевим волокном, з покращеним модулем пружності та високою міцністю на втому. Магнієві сплави мають модуль пружності, подібний до модуля кортикальної кістки, і піддаються біологічному розкладанню.

Останні дослідження Лі та ін. продемонстрували значні переваги в лікуванні остеопоротичних переломів на тваринних моделях, що пояснюється поєднанням магнієвого та золедронатного покриття для відновлення переломів, методу, який у майбутньому може стати лікуванням остеопоротичних переломів.

Висновок

З роками завдяки значним удосконаленням дизайну інтрамедулярного цвяха, металургійних і хірургічних методів інтрамедулярне кріплення стало сучасним стандартом лікування більшості переломів довгих кісток і є ефективною, мінімально інвазивною та відтворюваною процедурою.

Однак через численні інтрамедулярні конструкції цвяхів бракує великої кількості інформації щодо їх післяопераційних результатів. Необхідні додаткові дослідження, щоб визначити оптимальний розмір, характеристики та радіус кривизни типу інтрамедулярного стрижня.

Ми прогнозуємо, що інновації в галузі біоматеріалів породять появу нових інтрамедулярних дизайнів нігтів.

Як купити ортопедичні імплантати та ортопедичні інструменти?

для CZMEDITECH , у нас є повна лінійка імплантатів для ортопедичної хірургії та відповідних інструментів, включаючи продукти імплантати хребта, інтрамедулярні цвяхи, травматична пластина, запірна пластина, черепно-щелепно-лицевий, протезування, електроінструменти, зовнішні фіксатори, артроскопія, ветеринарна допомога та набори допоміжних інструментів.

Крім того, ми прагнемо постійно розробляти нові продукти та розширювати лінійки продуктів, щоб задовольнити хірургічні потреби більшої кількості лікарів і пацієнтів, а також зробити нашу компанію більш конкурентоспроможною у всій світовій галузі ортопедичних імплантатів та інструментів.

Ми експортуємо по всьому світу, тому ви можете зв’яжіться з нами за адресою електронної пошти song@orthopedic-china.com, щоб отримати безкоштовну пропозицію, або надішліть повідомлення на WhatsApp для швидкої відповіді + 18112515727 .

Якщо ви хочете дізнатися більше інформації, натисніть CZMEDITECH , щоб дізнатися більше.