外固定支架小史与奇人霍夫曼

2017-01-20   文章来源:骨感人生   作者:柳叶刀 点击量:216 我要说

1991年海湾战争爆发前夜,美军紧急采购、并向前线投送了数千套外固定支架,此时,距离美军上一次在战时采用外固定支架,已经隔了整整46年了。之前,美国在冷战期间的多个战场——无论是朝鲜、越南或是格林纳达,都拒绝使用外固定支架处理战地伤员。而在1991年之后的阿富汗、伊拉克战争中,前线伤病员往往是带着外固定支架,从一线救护点跨越大半个地球,辗转运送到美军位于华盛顿特区、德克萨斯、马里兰州的总医院接受最终手术治疗,骨折治疗理念似乎焕然一新,那么,这种改变是如何发生的呢?

我们有必要一起来回顾一下外固定支架的发展历程,这也是上述战场上骨折救治理念改变背后的那些故事。

可能很少有人知道,外固定支架的最早描述者居然是大名鼎鼎的医学之父希波克拉底!他曾经发明过一个骨折治疗装置,用的是长短不同的3~4套山茱萸树枝,将它们绷弯了以后,放置在骨折肢体的四周,以起到伤肢稳定、骨折端牵开的效果。与单纯起到稳定作用的支具不同,这个装置具有对骨折实施主动牵伸等干预的能力,已经相当于外固定支架的一个雏形了。遗憾的是,在他之后的近2000年中,人类在这方面没有什么新的概念进步。


1840年,著名的法国医生让 · 弗朗索瓦 · 马盖涅(Jean-François Malgaigne)发明了一套体外经皮复位装置,方法是将一个半环状的铁圈用皮带绑在小腿上,然后收紧皮带,使得铁圈上的金属针刺入胫骨骨折端,调节皮带的松紧度,直到骨折达到满意的复位为止。这种方法由于引入了经皮侵入骨折端、直接操作骨折断端的做法,标志着外固定支架在希波克拉底方法上的一大飞跃,从此外固定支架告别2000年来的古代理念,进入近代发展阶段。1843年马盖涅医生还发明了经皮抓髌装置(下图右),这一理念被一直沿用至今。


从那以后直到19世纪末期,欧洲大陆的许多骨科医生都在马盖涅的基础上进行了外固定器的技术改良,例如将其应用至上肢乃至锁骨等部位;又比如将双皮质固定针引入外固定器……

接下来的革命性进步、也是标志着外固定就此进入现代阶段的事件,是在1897年、由美国丹佛的Clayton Parkhill医生发明的新式外固定法:他用连接有骨针的四枚钢板按照骨折近端两枚针、远端两枚针的方式连接,再在体外紧固,实践证明这种方法的效果相当不错。


几年后,比利时安特卫普的Albin Lambotte医生在Parkhill的基础上推出了一个改良型的装置。与Parhill不同的是,他将四枚骨针用两块厚重的钢板夹固,变外固定支架为刚性装置,使得患者可以在伤后早期活动,这种做法一举奠定了现代外固定支架“经皮置钉、体外刚性连接”的理念基础。Albin Lambotte和Clayton Parkhill这两位医生当时所做的外固定方面工作,也是现代AO内固定理念的源头之一。


然而Lambotte医生的外固定器,所采用的是切开复位方法,伤口并发症率很高。值得欣慰的是,其后追随他的众多欧美医生,在20世纪的前30年里不断鼓捣出新的改良,其中引人注目的是美国西雅图的Roger Anderson医生于1934年发明的早期负重型支架、以及美国宾夕法尼亚医生Otto Stader医生于1937年推出的支架。他俩设计的支架在二战中被美军广泛采用,但是在战地条件下,这两款外固定支架极其频繁地出现了固定失效、针道感染、骨髓炎等并发症,以至于外固定支架这个装置在军中以伤口反复流脓而变得臭名昭著。当时的美国军医甚至给Anderson支架起了个“西雅图脓液”的绰号,外固定支架一时间变得老鼠过街、人人喊打。到1950年的时候,根据AAOS的报告,全美只有28%的医生相信外固定支架对治疗骨折有效。外固定支架在二战中的恶劣表现,也使得美军在其后的朝鲜、越南战争中,坚决拒绝采用外固定支架处理战伤性骨折。这种状况,直到1991年海湾战争才得以扭转。

转机来自于20世纪骨科界的一大神人——拉乌尔 · 霍夫曼(Raoul Hoffmann)医生。


被当时骨科同行们称为拥有迷之笑容的霍夫曼大夫(1881-1972)

20世纪的骨科史上有几位扭转乾坤的大神级人物,如我们所熟知的关节外科鼻祖Charnley爵士、内固定大师Maurice Müller医生、髓内钉先驱Küntscher医生……与它们并驾齐驱、无论如何也称得上是现代骨科学开拓者之一的,就是本文接下来要叙说的霍夫曼医生。正如他的标志性德国名字一样,霍夫曼诞生于柏林,六岁时随家人迁居日内瓦,他的父亲是日内瓦一家路德新教教堂的神职人员,母亲则是当时瑞士法语区著名的女作家。1899年,年轻的霍夫曼从日内瓦大学获得了初级学历后,在日内瓦老城著名的La Placedu Bourg-de-Four广场上的一个家具店当起了学徒工,这位年轻人当时认定家具制造是一门很有前途的事业,于是专程前往巴黎发展,很不幸地,他在激烈的法国家具行业竞争中,没有找到工作,于是悻悻还乡。年轻世代的家具制作经历,为霍夫曼打造了过硬的工具技艺,为日后他在骨科领域的大展宏图奠定了基础。

在从家具制造的那些日子里,霍夫曼逐渐对医学发生了浓厚兴趣,于是他考入柏林大学,继而转到日内瓦大学,同时攻读神学和医学两个学位,这是霍夫曼继家具学徒之后的第二段奇特经历。也许是从小受到身为神职人员的父亲的影响,他津津有味地研究了19世纪丹麦某神学家的理论,并以此为题撰写了学位论文,这还不算,他紧接着又跑到日内瓦和比利时的两家教堂里各服务了一段时间,木匠瞬间变身为牧师。



学霸霍夫曼连续就读的两所世界名校——柏林大学与日内瓦大学

1909年的时候,霍夫曼突然又感受到了医学的召唤,离开了教堂,前往日内瓦大学以及德国古老而著名的格雷夫斯瓦尔德大学(University of Greifswald)学习。两年后,他获得了医学博士学位,并在瑞典的一家医院实习期间,把该院的一名护士娶回家中。可是霍夫曼的折腾还没有停,婚后的他,带着妻子跑到了克什米尔待了6个月,给当地人看病、做手术,忙得不亦乐乎,直到一战爆发,夫妻俩回到日内瓦家中。


学霸霍夫曼前往格拉夫斯瓦尔德大学学医

霍夫曼在一战期间应征入伍,保卫中立的祖国瑞士。可是再次让人大跌眼镜的是,医学博士霍夫曼入伍后选择兵种居然不是军医部门,而是阿尔卑斯山地步兵!接下来的一年里,霍夫曼每天在没膝深的雪地里巡山放哨,平安无事。待到兵役期满,霍夫曼携全家搬到了日内瓦东北部的小镇Tramelan,开了一家小诊所。Tramelan这个地方以两件东西著称,一是世界名表艾美达(Armand Nicolet),二是风景优美的滑雪场。霍夫曼在小镇上生活了10年,接诊各种病人,有时候甚至在厨房的餐桌上给孕妇做剖腹产手术。这段日子里,霍夫曼接触了大量的滑雪导致的高能量损伤患者,逐渐开始思考骨折的救治,当时由Lambotte等人倡导的外固定支架,自然也在霍夫曼的尝试之列。


霍夫曼行医的小镇Tramelan,他的关注开始聚焦于骨折治疗

1926年,霍夫曼开在小镇上的诊所恰好被政府规划在一条新修的公路路线上,于是诊所被推倒、公路修成,而可怜的霍夫曼全家则再次迁回日内瓦。这之后3年的霍夫曼,突然又被文学附体,相继出版了一系列畅销读物,其中有一部关于他母亲的传记、一本探讨成功婚姻的小册子……那段时间,在外人看来是再一次灵魂暴走的霍夫曼,其实内心深处一刻也没有停止过对于骨折的思索。他意识到骨折治疗的核心依然是稳定,在对Lambotte的外固定支架进行研究之后,他发明了一套简便、可靠、无需切开、软组织损害小的操作方法,具体做法是采用“切线定位”(Tangentially Probing)和“交叉定位”(Cross Probing),在骨针夹板辅助下,经皮穿钉固定骨折块,固定针的数量可以达到5枚,以增强稳定。霍夫曼为了减小软组织损伤,设计了钝头的固定针,并在动物体上反复试验,发现针道感染率和深部感染率很低。


霍夫曼设计的切线/交叉定位和闭合穿针法

接下来,霍夫曼又设计了一种他称之为“Grip”(原意:紧握)的针夹。这种针夹是两片紧闭的金属板,可以紧紧“握”住骨针,另一头则以球窝关节与外固定棒相连接,凭借着球窝关节的万向活动力,手术医生可以对骨折块进行任意的复位。这种新式外固定支架的好处在于:操作异乎寻常的简便、快速,而且固定力又相当的可观。霍夫曼为他的新式支架还设计了不同的造型,以适应各种部位的需要,例如股骨近端的星状持钉夹、用于肱骨的汽车摇把状固定棒(绕开桡神经)。


霍夫曼设计的Grip持针夹


用于股骨近端的星状持针夹


用在肱骨部位的汽车摇把状固定架

1939年二战爆发的时候,霍夫曼已经公开发表了新式支架的临床数据,并给自己的理念起名为“Osteotaxis”,这个词取自于希腊语,意思是“将骨骼放回到应有的位置上”。可是他的这种新式支架,在整个生灵涂炭的二次世界大战期间并没有被投入战地实用,原因是他的发明并未获得商业量产,知者寥寥。1947年,霍夫曼授权一家日内瓦小厂Jaquet Frères生产自己的外固定支架,在瑞士的几家医院使用,然而整个1960年代,霍夫曼的支架的生存空间被AO管型支架挤压得几乎不复存在。霍夫曼在失望中步入自己的晚年。但是神人是永远不甘寂寞的,已是耄耋之年的霍夫曼医生在瑞士四处奔走,呼吁人们戒酒,并在79岁高龄时攀登了勃朗峰、马特宏峰,如同他的骨科传奇人生那样,登上欧洲的巅峰。

霍夫曼的外固定支架理念,在后继学者的发展下很快出现了第二代,这是一种快速卡扣装置,更加适应急救与战地等环境下的需要。后来又出现了MRI兼容、灭菌包装的第三代。霍夫曼去世后的1970年代,全世界各地的学者们在外固定支架的理论、技术、设计实现了飞速的突破,这里面有:骨盆髋臼外科学大师Judet、关节外科大师Charnley、以及举世闻名的苏联外科医生Ilizarov。随之到来的1980年代,霍夫曼理念的外固定支架在整个欧美遍地开花,当初霍夫曼医生的唯一阵地——瑞士,已经只占到全球霍夫曼支架消耗量的2%了。美军在1980年代重新接纳并积极采用外固定支架,也是整个时代大背景下的一个结果,相信霍夫曼医生在天堂得知自己的外固定支架拯救危难于战场,也会含笑九泉。


20世纪后半叶外固定支架的代表性流派:Wagner支架


20世纪后半叶外固定支架的代表性流派:Ilizarov支架


霍夫曼逝世后被不断发展改良的第二代与第三代支架

外固定支架的故事就讲到这里,其中的半数篇幅,我们留给了神人霍夫曼医生,这位家具匠、牧师、医生、文学家、社会活动家、登山英雄的人生,向我们印证了“生命不息、折腾不止”的人生奥义,也是“骨科医生本木匠”这一趣谈的最佳注解。






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