每天，骨外科医生都会要求使用由外科先驱们发明的器械。在某些情况下，外科器械是对现有技术的改进，骨科器械的适应症和应用变化不大。一些原本为其他专科开发的器械也被应用于骨科，如非骨科器械（如Bovie电灼器、Metzenbaum剪刀、Freer剥离器和Kocher钳）也被应用于骨科，其中Freer剥离器的应用最为广泛。

从历史的角度来看，这些器械的发明是创造力、需求和环境共同作用的结果。尽管有人主张医学术语从同名法向描述法转变，但认可那些革新了外科技术和器械的人是有价值的。

通过回顾历史，了解这些器械发明的初衷、背景、其用途是否发生了变化。可能会从中获得启发，并更好地了使用这些工具。

今天首先来介绍Steinmann针、Bovie电灼器、Metzenbaum剪刀、Freer剥离器、Cobb骨膜剥离器、Kocher钳和Verbrugge持骨钳，但这绝不是完整的列表。

Steinmann针

Fritz Steinmann，1872 – 1932

Steinmann针（图1A）的发明者是瑞士伯尔尼的Fritz Steinmann（图1B）。Steinmann医生于1898年在洛桑和伯尔尼完成了医学培训。随后，他在Theodor Kocher医生手下担任了5年助理，之后开始私人执业。1912年的《英国医学杂志》发表了Steinmann发明的第一手资料。早期的Steinmann针直径为3 – 5毫米。其直径和长度由目标骨骼及其周围软组织的大小决定。针的末端呈金字塔形，有四个面汇聚成一个类似套管针的尖端，在1900年之前，套管针用于引流深部积液。在没有高压灭菌器的情况下，Steinmann在将针装入手摇钻之前通过煮沸来对其进行消毒。有趣的是，这些针的置入部位与我们今天使用的部位相同，这些部位的选择是为了尽量减少感染。然后将这些针固定在“牵引装置”（平衡牵引）上。这种技术比“石膏牵引”（石膏固定）有几个优点。骨骼牵引可以接触到软组织，并允许骨折部位相邻关节的活动。骨骼牵引对缩短的控制也比石膏固定更好。毫无疑问，Steinmann彻底改变了急性骨折的治疗方法。

图1.


(A) Steinmann针。(B) Fritz Steinmann医生的照片。

有趣的是，历史并非没有争议。虽然Steinmann在1907年提出了他治疗急性骨折的方法，但意大利外科医生Alessandro Codivilla医生在1903年就独立描述了一种通过骨骼牵引矫正下肢畸形愈合的方法。毫不奇怪，Steinmann和Codivilla之间就谁拥有优先权展开了激烈的公开辩论，直到1913年Codivilla因癌症去世，Steinmann可能才默认获胜。无论如何，两人都值得称赞。

如今，Steinmann – Codivilla针的后代包括克氏针、“夹板钉牵引”（外固定器），可能还有Schanz螺钉（Schanz screw）。虽然内固定在长骨骨折的治疗中已经取代了骨骼牵引，但临时骨骼牵引仍适用于急性股骨干骨折、髋关节脱位复位后残留的关节内碎片以及一些转子下骨折。

Bovie电灼器

William T. Bovie，1882 – 1958

Bovie电外科器械（图2A – B）减少了术中出血，已成为现代手术中不可或缺的工具。Bovie电灼笔的发明者威廉·T·Bovie医生（图2C）来自密歇根州的农村地区。有趣的是，他最初学习的是速记，后来才开始学习生物学。Bovie对生物学的兴趣使他投身于研究工作，而非病房或手术室。他在哈佛大学获得博士学位，并在该校担任生物物理学助理教授。

图2.

(A) 一台现代Bovie电灼器。(B) 其专利申请中的原始Bovie装置的示意图。(C) 1908年William T. Bovie医生的照片。

Bovie的天才之处在于他设计了用于切割和电灼的独立电流。他的设备有两种模式和三种不同的用途：浅表干燥（涂抹）、切割和凝血。进行浅表干燥时，将Bovie电极远离组织，其火花产生的热量会形成一层薄薄的干燥层。切割时，连续电流的电弧会在电极前方“汽化”并分割组织。进行大面积凝血时，将电极直接接触组织。最初的Bovie电灼器形状像手枪，采用脚踏控制。很快，这些控制方式就改为手动控制，以便于操作和更好地掌控。如今的Bovie电灼器形状像铅笔，但其功能并未改变。

著名的哈维·库欣（Harvey Cushing）医生是第一位测试Bovie电灼器原型的外科医生。1926年10月1日，他使用该原型切除了一个血管性脑膜瘤。几天前，他曾因无法控制的出血而中止了该手术。成功手术后，库欣与Bovie合作，攻克以前无法手术的病例，并使Bovie电灼器在外科界，包括像Alfred Adson医生这样的神经外科医生中得到认可。他们的合作被认为是转化研究的开端，即科学家和医生合作，为患者护理创造新的设备和治疗方法。值得注意的是，Bovie仅以1美元的价格将他的专利权卖给了一家制造商。

Metzenbaum剪刀

Myron F. Metzenbaum，1876 – 1944

Metzenbaum剪刀（图3A）有许多名称：解剖剪刀、扁桃体切除剪刀和“metz”。Metzenbaum（图3B）为扁桃体切除术和会阴手术发明了这种剪刀。Metzenbaum医生来自俄亥俄州克利夫兰，他的父亲是卖亚麻制品的。Metzenbaum就读于西储大学的阿德尔伯特学院。之后，他在George Crile医生手下工作，克里尔医生是克利夫兰诊所的联合创始人之一。Metzenbaum取得了许多学术成就。他在乙醚麻醉方面取得了进展，进行了镭的研究，开发了修复鼻中隔创伤性损伤的技术，并发明了他的剪刀。他还是1937年美国整形外科委员会的创始成员之一。

图3.


(A) Metzenbaum剪刀。(B) Myron F. Metzenbaum医生的照片。

目前尚不清楚这把著名的解剖剪刀究竟是什么时候发明的。1912年《底特律医学杂志》上的一则新器械广告估计了其发明时间，并描述了其价值。广告中描述这把剪刀“适用于任何需要锋利切割、钝头解剖剪刀的手术，因为剪刀的刀片很薄，略有锥度，尖端钝圆，闭合时是一个很好的干式解剖工具”。如今在骨科手术中，Metzenbaum剪刀用于皮下和肌间组织的解剖。与Weitlaner和Bovie一样，Metzenbaum从未从他的剪刀发明中获得经济利益。他的其他善举包括，他在医学院读书时自愿为克利夫兰居民设立了城市救护车服务，还曾自掏腰包支付了一名儿科患者的住院费用和差旅费。

Freer剥离器

Otto Tiger Freer，1857 – 1932

Freer剥离器（图4A）的发明者于1857年出生在伊利诺伊州芝加哥。Otto Tiger Freer（图4B）是一位医生的儿子。他的父亲Joseph Warren Freer是拉什医学院的院长。Freer高中毕业后直接进入拉什医学院，并于1879年获得医学博士学位。然后，他在慕尼黑大学、维也纳大学和海德堡大学进行了进修。最终，他在芝加哥的库克县医院实习，并专注于喉科学。在他的职业生涯中，他曾担任美国医学协会喉科分会的秘书（1903 – 1905年）和主席（1905 – 1906年）。他还是芝加哥亨罗廷医院的创始人之一。

图4.


骨科手术中以人名命名的器械（一）
(A) 一把Freer剥离器。(B) 1916年Otto Tiger Freer医生的照片。

Freer受到了同时代芝加哥喉科医生Ephraim Ingals的影响，英格尔斯也毕业于拉什医学院，并在库克县医院实习。Freer的大部分声誉来自于他完善并推广了英格尔斯通过黏膜下切除矫正鼻中隔偏曲的技术。这种完善的过程在Freer1902年和1903年关于英格尔斯手术的连续出版物中有所体现。在这个过程中，我们看到了著名的Freer剥离器的出现，他用它进行黏膜下解剖，以暴露下面的鼻软骨，同时对黏膜的“损伤”最小。他称这种器械为“牙科刮刀”。这种器械是单头的，有钝头和尖头两种形式。如今，骨科医生也使用Freer“牙科刮刀”。它以类似的方式用于从硬表面上剥离软组织，如在拔除指甲时暴露甲床或剥离骨膜。

Cobb骨膜剥离器

John Robert Cobb，1903 – 1967

Cobb剥离器（图5A）的设计者John Robert Cobb是脊柱侧凸治疗领域备受尊敬的领导者，他开发了可重复测量脊柱侧凸的Cobb法。Cobb（图5B）出生于纽约市，就读于弗吉尼亚州的一所军事高中，并在布朗大学完成了本科学业。他于1930年从耶鲁医学院毕业，然后在纽黑文医院开始实习和骨科培训。1934年，Cobb成为纽约破裂与残疾医院（现为特种外科医院）的骨科研究员。他在该机构度过了余生，并建立了他们的第一个脊柱侧凸治疗服务。

图5.

(A) 一把Cobb骨膜剥离器。(B) John Robert Cobb医生的照片。

大多数人知道Cobb发明了Cobb角，但他也是一位创新且技艺精湛的外科医生，这一点却较少被提及。许多人都知道Cobb工作时关怀患者且一丝不苟。他掌握并改进了Hibbs的无器械后路脊柱融合术。Cobb甚至欢迎远近的观察者到他的手术室参观。脊柱侧凸手术的重要人物John Moe医生指出，细致的骨膜下解剖使Cobb与其他脊柱侧凸外科医生有所不同。Cobb为脊柱融合术设计了骨膜剥离器和骨凿。南非骨科医生David Roux医生与Cobb共事了一年，并于1964年详细记录了Cobb的融合方法，其详细程度让现代外科医生能够一步步想象手术过程。对Cobb来说，细致的骨膜解剖对于减少出血至关重要。他使用骨膜剥离器和伤口填塞来实现这一目标。

有趣的是，Cobb减少出血的努力与George Wagoner相似，瓦格纳在1937年详细描述了后路脊柱的骨膜下入路。在棘突中线切开深筋膜后，瓦格纳用手术刀进行骨膜下解剖，同时用一把钝性剥离器在棘突基底部将椎旁肌拉紧。然后，他用钝性剥离器将肌肉轻轻拉过关节突并向横突方向牵拉。似乎Cobb开发了一种二合一的器械，一种推式剥离器和一个近端加重的杠杆。这可能使他能够有效地“滑入骨膜和棘突之间”，然后轻轻暴露更外侧的结构。值得注意的是，Cobb努力保持关节突关节不受影响，以保持稳定性，这与他的同时代人不同。如今，Cobb剥离器在后路脊柱手术的显露中仍然发挥着重要作用。

Kocher钳

Emil Theodor Kocher，1841 – 1917

Kocher钳（图6A）在外科领域无处不在。其发明者Emil Theodor Kocher（图6B）出生于瑞士伯尔尼，是一名土木工程师的儿子。他于1865年在伯尔尼大学完成了医学院的学习。医学院毕业后，他开始了一段游学之旅，包括在柏林的研究经历以及在巴黎和伦敦的手术观摩。然后，他回到伯尔尼大学外科诊所担任助理外科医生，并于1872年成为该诊所的主任。

图6.

(A) Kocher钳。(B) Emil Theodor Kocher医生的照片。

Kocher对外科和医学的贡献远远超出了发明动脉钳和手术入路。他进行了骨科、神经科、腹部和甲状腺等多种手术。除了多篇论文外，他还通过一本权威的外科技术教科书《手术外科学教科书》分享了他的知识，该书有多个版本和译本（英文、法文、西班牙文、意大利文和俄文）。Kocher也是第一个强调神经间隙解剖概念的人。最后，他因在格雷夫斯病（Graves’ disease）的生理学、病理学和外科治疗方面的工作而获得了诺贝尔医学奖。

Kocher动脉钳的用途广为人知，但其起源却鲜为人知。有趣的是，一位出生于瑞士的法国器械制造商Joseph – Frédéric – Benoît Charrière发明了现代动脉钳的概念，这是一种单手操作、带有近端卡锁机制的枢轴式镊子。沙里耶在1852年发表了他的设计，当时外科医生在手术中会暂停操作来结扎血管或手动按压止血。现在，“钳压”钳可以应用于单个血管或大面积组织，使外科医生能够继续手术而无需停顿。19世纪60年代和70年代，外科医生对沙里耶的器械进行了改进，其中包括Thomas Spencer Wells医生。韦尔斯的具体改进包括缩短钳喙和增加粗齿，以提高抓握和压迫力。Kocher在1882年推出了他的动脉钳。Kocher的钳子看起来与韦尔斯的非常相似，只是钳喙稍长、稍细，末端有棘轮齿。目前尚不清楚Kocher的钳子是仿照韦尔斯的，还是如他曾经所说仿照Billroth的。尽管如此，Kocher的末端棘轮齿改进使其成为一种牢固的抓持器，可用于抓持大面积软组织和靠近骨骼的滑腻组织。如今在骨科领域，我们仍然利用Kocher钳的牢固抓握力，将其用作通用抓持器。

Verbrugge持骨钳

Jean Verbrugge，1896 – 1964

Verbrugge持骨钳（图7A）可以说是骨科领域名称最独特的器械之一。Verbrugge（1896 – 1964）于1896年出生于比利时（图7B）。他在安特卫普完成了中等教育，随后于1921年从布鲁塞尔大学获得了医学、外科和产科学博士学位。然后，他通过游学继续深造。他在美国梅奥诊所以及意大利和法国接受培训。在他的职业生涯中，Verbrugge成为根特大学的骨科手术教授，发表了约175篇文章，并担任比利时骨科协会主席1946年，Verbrugge展示了“一种新的持骨钳……用于骨折固定”这种新设计是一种单手操作、带棘轮的钳子，远端呈弯曲状。这种设计“便于抓持骨骼，并有助于将钢板或移植物固定在骨干上”，且“不会干扰后续的钻孔或拧螺丝操作”后来，Verbrugge改进了他的设计，将下颌改为尖锐的尖端，以便在不进行过多软组织剥离的情况下放置Verbrugge持骨钳他的发明经受住了时间的考验，仍然是治疗骨干骨折的宝贵器械。

图7.


(A) 一把Verbrugge持骨钳。(B) Jean Verbrugge医生的照片。

参考文献

  1. Buraimoh MA, Liu JZ, Sundberg SB, Mott MP. Eponymous Instruments in Orthopaedic Surgery. Iowa Orthop J. 2017;37:211-217.

  2. El – Sedfy A, Chamberlain RS. Surgeons and their tools: a history of surgical instruments and their innovators – part II: the surgeon’s wand – evolution from knife to scalpel to electrocautery. Am Surg. 2014;80(12):1196–1200.

  3. Harijan A, Halvorson EG. Eponymous instruments in plastic surgery. Plast Reconstr Surg. 2011;127(1):456–465. doi: 10.1097/PRS.0b013e3181fcb170.

  4. Meals C, Wang J. Origins of eponymous orthopaedic equipment. Clin Orthop Relat Res. 2010;468(6):1682–1692. doi: 10.1007/s11999 – 009 – 1221 – z.

  5. Meals CG, Meals RA. A history of surgery in the instrument tray: eponymous tools used in hand surgery. J Hand Surg Am. 2007;32(7):942–953. doi: 10.1016/j.jhsa.2007.05.007.

  6. Mostofi SB, editor. Who’s who in orthopedics. London: Springer; 2005.

  7. Romm S. Fritz Steinmann and the pin that bears his name. Plast Reconstr Surg. 1984;74(2):306–310. doi: 10.1097/00006534 – 198408000 – 00027.

  8. Steinmann F. British Medical Association: report of the Committee on Treatment of Simple Fractures. Nail extension for fractures: an account of the method. Br Med J. 1912;2(2709):1534–1537.

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  1. 技术篇