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JNS刊文脊柱外科手术器械的前世今生

  • 来源:本站原创
  • 时间:2020/10/27 13:53:43
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宣武神经脊柱专栏

神外前沿

导语

外科手术器械很多是以人名来命名的,但其所包含的含义及历史渊源很多人并不清楚。而了解手术器械命名的缘由有助于洞察相关学科发展的历史脉络。近日,神经外科顶级期刊神经外科杂志脊柱分册《JournalofNeurosurgery:spine》,在线发表了一篇文章,为我们梳理了脊柱外科常用手术器械命名的历史缘由。

Penfield剥离子Penfield剥离子-WilderG.Penfield(-)

术中常用的Penfield剥离子是一种钝头的剥离子,用于术中轻柔剥离神经组织,共有5种型号。其中脊柱外科常用的是4号Penfield剥离子(上图:左为4号Penfield剥离子;右为WilderPenfield教授)。

Penfield剥离子是以其发明者WilderPenfield教授的名字命名。WilderPenfield教授是20世纪具有重要影响力的神经外科专家之一。出身医学世家,其父亲和祖父均为医生。WilderPenfield从普林斯顿大学毕业后,获Rhodes奖学金,赴牛津大学主攻生理学,也就是在那时,WilderPenfield认识到神经生理是尚未被深入研究的学科领域,这也为其职业生涯与神经外科结下情缘埋下了种子。

在约翰霍普金斯大学,WilderPenfield获得医学学位,随后在医院实习,在那里他认识了后来的另一位神经外科大师,HarveyCushing教授。年,在AllenWhipple教授的指导下,Penfield于纽医院成为低年资主治医师。在此期间,他定期去波士顿、巴尔的摩、费城观摩神经外科,学习临床技能。

他还去欧洲学习神经生理、神经内科以及神经外科。年,在德国布莱劳斯跟随OtfridFoerster教授学习治疗创伤性癫痫,并发明了久负盛名的Penfield剥离子。在惊叹OtfridFoerster教授的精湛手术技艺的同时,Penfield发现当时缺乏轻柔处理大脑的可靠手术器械。例如,在处理大脑时为钝化剪刀或缝合针,常采用海绵将器械尖端包裹,但这在术中很不方便。在返回美国前,他找工匠打造了5把精细的剥离子。

年,Penfield教授转至蒙特利尔,并于年创建蒙特利尔神经科学研究所。他不断完善Foerster教授的技术,采用在脑电图监测和局麻下进行癫痫灶切除。借助这项脑电图技术,Penfield教授发现了大脑运动功能分布“侏儒图”(下图),直至今日,该运动功能分布图依然经典实用。退休后,Penfield教授视自己为探险家,“先辈们使用指南针和独木舟来发现未知土地”,而他用手术刀极来探索和绘制人类的大脑。

Kerrison椎板咬骨钳

Kerrison椎板咬骨钳-PhilipD.Kerrison(-)

Kerrison椎板咬骨钳(上图左)能够在保护深部组织的同时,咬除骨质。但很多人不知道的是,Kerrison椎板咬骨钳最初是用于耳科。其发明者PhilipD.Kerrison(上图右)年出生于南卡罗来纳州的查尔斯顿。24岁时,他从南卡罗来纳州立医学院毕业。年,在纽约大学完成了医学培训。随后,他前往德国和奥地利进行耳科学习。回国后,他成为耳科疾病教授,并在年成为纽约大学的助理外科医师。

期间,他在喉镜杂志上展示了他的咬骨钳,这种咬骨钳在治疗化脓性中耳炎中很实用,能够安全地去除面神经降支上表面所覆盖的骨质。在此之前,这种手术都是使用一个小锤和一个凿子,术中面神经损伤和面神经麻痹虽然发生率不高,但是属于严重并发症。Kerrison认为由里而外地去除骨质比由外而里地去除骨质更加安全,能够避免面神经损伤。有趣的是,Kerrison咬骨钳有点类似于18世纪90年代在欧洲静脉窦外科使用的一种器械。

当时的Kerrison去除骨质技术与现在脊柱外科采用的技术很类似。术中将器械伸入鼓室,尖端朝上,逐步伸入直至触及内听道顶壁,然后缓慢握紧把手直至出现骨质被头端挤碎的感觉,撤出咬骨钳,这样就咬开了内听道顶壁。Kerrison还强调“术者如果忘记清理咬骨钳,咬除的骨渣嵌入头端,很容易造成器械损坏”,这一点为当时很多脊柱外科医师所认同。

关于脊柱外科医师引用Kerrsion咬骨钳的历史并不清楚。Kerrison咬骨钳目前已成为脊柱外科不可或缺的器械。在纽约大学毕业后,Kerrison继续在纽约综合医学院任教,医院担任耳外科顾问。在此期间,他撰写了有关耳科学的教科书。他还活跃于纽约医学院和美国耳科协会,并于年担任副主席。

McCulloch牵开器

McCulloch牵开器-JohnA.McCulloch(-)

McCulloch牵开器(上图左)至今仍是腰椎微创椎间盘切除术术中牵开暴露的重要工具。其发明者JohnMcCulloch教授(上图右)年生于加拿大,在多伦多大学完成医学及骨科学学习,随后又在IanMacnab教授指导下进行脊柱外科研究。在成为东北俄亥俄州立大学医学院的骨科教授之前,他一直就职医院。McCulloch教授一直主张在脊柱外科术中运用显微镜,并出版了一些显微外科的专著。而他如此热衷显微外科源于自己曾经是一名患者,当时他出现腰椎间突出,接受了显微微创椎间盘切除术。术后5年内,他就成为了显微外科领域的知名专家。

年左右,McCulloch设计出了著名的McCulloch牵开器,用以克服当时所用牵开器的种种弊端,如Williams牵开器,Meyerding牵开器以及Casper牵开器,其中,这几个牵开器中,McCulloch更喜欢Meyerding牵开器,这种牵开器带有一个钩子用来牵拉开棘突间韧带以及一个带齿的叶片用来牵拉肌肉。基于此,McCulloch也采用了类似的设计,工作端是模块化组件,以齿轮锚定于带齿滑竿。钩子的尖部恰好可以置于棘突间韧带的后半部至2/3之间,这部分的韧带最有力,这样能够最大发挥牵开作用。McCulloch牵开器带齿滑竿呈方形,这样能够提供更大的牵开力。此外,牵开器最初被设计成黑色,这样避免术中无显微镜光源反光。

McCulloch教授更应该被铭记的是,他还是一位优秀的教育者。他平生出版了7部专著。进行了场学术汇报和教学讲课。他还与PaulYoung教授一起负责全美第一门尸体解剖课程。McCulloch教授获得了两次卓越研究奖,分别是年国际腰椎研究学会沃尔沃奖以及年北美脊柱学会威尔特奖。

Caspar撑开系统Caspar撑开系统-WolfhardCaspa(-Present)

Caspar撑开钉和椎体撑开器(上图左)至今仍然是作ACDF术中行椎间隙准备的重要利器。其发明者WolfhardCaspar(上图右)年出生于拉脱维亚的文茨皮尔斯。他的童年愿望是成为一名空军飞行员,但在得知他的视力不足以进行飞机驾驶之后,他决定像他父亲和祖父一样成为一名医生。Caspar在德国洪堡的萨尔大学获得医学学位,并在匈牙利布达佩斯获得博士学位。他在萨尔大学完成了神经外科培训,并在那里度过了他整个职业生涯。然而,Caspar自认为自己爱上神经外科纯属偶然。年,Caspar教授设计了颈椎前路钛板内固定系统,Caspar撑开钉和椎体撑开器是这套系统的一部分。这是第一套颈椎前路手术的标准化手术器械。自年Smith-Robinson和Cloward推广ACDF技术以来,脊柱外科医生将ACDF的适应症从退变性病变逐步扩展到了肿瘤和创伤的治疗,并开始采用前路钛板进行固定。然而,Caspar认为现代颈椎前路手术的三个基本步骤仍然缺乏标准化的工具:1)暴露;2)脊柱序列恢复、减压以及融合;3)固定。正因如此,术中经常出现置钉不佳、螺钉松动或者出现相关误伤并发症。

Caspar撑开钉-椎体撑开系统被开发出来用以恢复脊柱序列、减压以及融合。这套系统完全不同于经常使用的椎体间撑开器。术中将要撑开钉置入椎体,而不是椎间盘,这样有助于获得更大椎间隙暴露。Caspar认为这样外科医生现在可以撑开两个间隙来处理创伤或切除肿瘤、置入更大的融合器,同时避免终板损伤。Brodke和Zdeblick在年证实了Caspar的观点,并认为撑开钉牵开系统“简化了前路椎间孔减压过程中的骨赘切除”。最初的Caspar撑开钉牵开系统有两种长度,分别为14mm和16mm,与今天没有什么不同。

Caspar还是显微外科手术的开创者之一。Caspar与GazeYasargil及RobertWilliams一起,将显微外科手术应用于腰椎间盘切除,并证明了显微外科手术在脊柱操作中的实用性。此后,超过位来自世界各地的外科医生前往德国学习Caspar的显微外科技术。Caspar的一位研究员曾说过:“对于Caspar教授来说,在他追求手术精度方面,技术和仪器密不可分”。

Leksell咬骨钳Leksell咬骨钳-LarsG.F.Leksell(-)

Leksell椎板咬骨钳(上图左)通常用于咬除棘突、打薄椎板,有时还用于进行椎管减压。其发明者Leksell教授(上图右)年出生于瑞典法斯贝格教区。父亲是商人,母亲是才华横溢的陶瓷装饰家。少年时期的Leksell爱玩弄些小玩意,

喜欢发明创造无线电接收器。Leksell最初的梦想是长大后当一名律师,但一次摩托车事故造成他接受了整形手术治疗,从那时起,他的梦想转而成为一名医生。Leksell在瑞典卡罗琳斯卡研究所完成了医学教育,并于年在HerbertOlivercrona教授的指导下开始了神经外科手术培训。Leksell对神经外科的热爱源于他对神经生理很感兴趣。正是这种热爱促使他发现了γ运动神经元,并于年在其博士论文中进行了详细阐述。

年,Leksell志愿参加了芬兰的冬季战争(–)。Leksell咬骨钳也就是在这期间被发明出来。Lesksell设计该咬骨钳是为了提高在椎板切除术中去除椎管内弹片的效率。取骨钳的制造商Stille将这种优雅的器械比作芭蕾舞女演员-“形态和平衡对于艺术成就至关重要”。

Leksell在神经外科的成就不仅如此。年,他开发了用于头部外伤的超声脑成像检查技术。他还推动了放射外科的发展,发明了伽玛刀。正是在降低开颅手术的死亡风险的强烈愿望的驱使下,Leksell在放射外科领域不断辛勤耕耘,成果丰硕。

Hibbs牵开器

Hibbs牵开器-RussellA.Hibb(-)

Hibbs牵开器(上图左)通常用于手动牵开椎旁肌肉,以暴露小关节和侧方关节突。其发明者RussellA.Hibbs教授于年出生于肯塔基州的伯德斯维尔。其父亲是一个农场主、银行家以及党派领袖。Hibbs曾就读于范德比尔特大学,年毕业于路易斯维尔医科大学。最开始,他当过乡村医生,年,移居纽约,医院的妇产科实习。次年,医院的住院医师。5年后,成为主治医师,当时他年仅31岁。

在彼时一段时间内,大多数骨科医师首先是一名支具制作者,其次才是一名外科医生。Hibbs是运用关节内固定术治疗关节附件结核性骨髓炎的先驱。年,他开创了一种膝关节内固定术。从这项技术中,他发现采用骨桥移植和保留骨膜能够有效促进新骨形成。年,他成功将这种治疗理念运用于Pott病的治疗(译者注:结核性脊柱炎)。最初的Hibbs脊柱融合技术是在棘突之间进行的,很快这项技术衍生为椎板间和关节突间融合。有趣的是,Hibbs教授的这种高产医院的另一名医生所激发,他叫FredAlbee,他开创了另一种脊柱融合技术。最终,脊柱外科医生普遍接受Hibbs技术。至于,Hibbs牵开器具体是何时发明,并不清楚,只知道它是Hibbs在进行融合时被用来进行椎板间暴露。在脊柱融合术的早期,Hibbs牵开器是主流牵开器。

Hibbs不仅是一个开创者,也是一名强有力的领导者和认真负责的老师。他是哥伦比亚大学骨科学教授,他鼓励学生从事骨科专业。此外,他还在社会中寻找资金以支持年轻医师在实习后接受骨科培训。年,他的努力得到了回报,医院获得万美元捐赠用于支持每年对8名学生进行有偿的临床及科研培训,并启动了骨科住院医师培训计划。同年,Hibbs教授捐赠1万美元在医院建立一所图书馆。年,骨科住院医师培训计划的毕业生在Hibbs逝世后以其名义成立讲师团,进行骨科学教育。该讲师团目前是脊柱侧弯研究协会的一个分支机构。脊柱侧弯协会还以Hibbs教授名义设立一个年度研究成果奖项。

Woodson牙科器械Woodson牙科器械-E.W.Woodson(生辰时间不详)

Woodson牙科器械最初是作为牙科填充器械,它被引入脊柱外科用作探子和剥离子。Woodson牙科器械是何时被引入脊柱外科,并不清楚,但至少这套器械的设计应该归功于Woodson教授。在-年之间,Woodson在堪萨斯州定期发布广告,用以宣传自己在肯塔基州伍兹威尔从事家庭内科医师,其后,他又在堪萨斯州帕森斯先后从事内科医师、外科医师以及牙科医师。年,他放弃牙科,转而去堪萨斯州的埃尔多拉多从事全职内科医师。从那时起,他一直是堪萨斯州医学协会的一名活跃分子。年,Woodson手术器械获得专利,是当时常用的定制牙科填充器械。该器械有两个工作端,一端为成特定角度的刮匙,用于装载填充物,另一端为扁平圆头,用于压实填充物。如今,脊柱外科术中最常用的Woodson器械是上图右侧那个版本,有单头和双头两种可供选择。该器械这种双角度设计非常实用,符合人体力学,有助于术中安全地探查椎弓根或者剥离硬脊膜。

Freer起子如同将Woodson牙科器械运用于脊柱外科,其他牙科器械在脊柱外科的应用并非少见。如骨科经常用到的Freer起子就是一种牙科刮匙(上图)。近些年,这种牙科和脊柱外科间的学科交叉更加频繁。Cloward手持牵开器Cloward手持牵开器-RalphB.Clowar(-0)

Cloward手持牵开器(上图左)主要用于颈椎前路手术术中暴露、牵开椎体及颈长肌。其发明者RalphCloward于年出生于犹他州盐湖城。他的曾祖父母是摩门教先驱,曾祖父是杨百翰聚会的制鞋匠。Cloward在犹他州的家庭农场长大。他是一位很有才华的单簧管演奏家,高中时曾在盐湖交响乐团演奏。年,他移居檀香山,就读夏威夷大学,并加入他的父亲,父亲是在那里的耳鼻喉科大夫。年,Cloward在犹他大学毕业,并于进入了为期2年的临床预科项目。然后,他在拉什医学医院完成了几年的医学学习和临床实习。他对神经系统的迷恋始于临床预科学习解剖学,在导师EricOldberg教授的指导下,他对神经系统的这种痴迷想法更加愈演愈烈。随后,Cloward在PercivalBailey教授的带领下完成了在芝加哥大学的3年住院医师培训,然后于年回到檀香山,加入了他父亲的多学科医疗团队。在第二次世界大战期间,Cloward仍然是太平洋战区少有的神经外科医师。Cloward为ACDF独立地设计了一套技术和器械,并于年发表了他的成果。该仪器包括Cloward椎体撑开器和Cloward手持式牵开器。其中,手持牵开器是用于放置模块化自动牵开器前临时牵开颈长肌。时至今日,Cloward手持式牵开器仍然被临床使用,部分外科医生更喜欢用Cloward椎体撑开器。

Cloward是开拓者。他对神经外科和脊柱外科手术最流芳百世的贡献是那套椎体融合的技术和器械,包括后路腰椎椎体融合术。此外,他在美国建立了第一家骨库,从骨库中可获得了新鲜的冷冻骨移植物用于融合。不幸的是,像以前的许多先驱一样,Cloward的创新最初遇到了不小的阻力。但他曾经说:“你可以经常告诉一个先驱,先驱就是那个背部总是中箭的人”。最终,Cloward因其在脊柱外科手术方面的突出贡献而受到学科内认可,并于年被CNS/AANS联合会授予首个终身成就奖。设立的Cloward奖学金和Cloward奖就是为了铭记Cloward教授所作的突出贡献。

结语

上述这些器械是脊柱外科常用的经典手术工具,脊柱外科的进步伴随着手术工具的不断改进升级,先辈们不断探索的精神永远值得学习,他们所作的贡献为世人所铭记。现今,随着技术的进步,显微外科理念的不断深入,以传统脊柱外科为基础,神经脊柱外科将以显微镜为基础的神经外科显微手术理念及体系引入对脊柱疾病的治疗中,推动着传统脊柱外科朝更加精细的方向不断发展。同时,神经外科和传统脊柱外科治疗理念的相互学习与互补,大大提高了脊柱相关疾病的治疗效果。神经外科和脊柱外科兼容并蓄孕育而生的神经脊柱外科将代表今后国内脊柱外科发展的一个重要推广方向。

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本文编辑:佚名
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