Kurze Geschichte langer Nadeln

Kurze Geschichte langer Nadeln

Von Axel Helmstädter

Die Spritze beim Internisten weckt fast wie der Bohrer des Zahnarztes instinktiv Aversionen gegen einen Besuch in der Praxis - bei den meisten Menschen umso mehr, je länger ihre Nadel ist. Dabei sind heutige Injektionsgeräte im Vergleich zu ihren historischen Vorläufern geradezu Wunderwerke der Annehmlichkeit.

Frühe Gerätschaften sind bereits aus dem arabischen Mittelalter bekannt und erwecken einen tatsächlich furchterregenden Eindruck, wie diejenigen, die der arabische Chirurg Al-Zahrawi (Albucasis, 936 bis 1013) in einem chirurgischen Lehrbuch abbildet. Sie dürften aber nur als Klistier- und Blasenspritzen und nicht zur Applikation von Parenteralia verwendet worden sein.

Arzneistoffe im Blutkreislauf

Der Gedanken, Arzneistoffe zur systemischen Therapie in die Blutbahn einzubringen, konnte erst sinnvoll erscheinen, nachdem William Harvey (1578 bis 1657) in Oxford das Konzept des Blutkreislaufes vorgestellt hatte. In seiner 1628 erschienenen Schrift »Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus« zeigte er, dass sich das Blut im Körper in einem beständigen Kreislauf befindet, der durch den Herzschlag unterhalten wird. Es musste also gelingen, Arzneistoffe an einer Stelle in den Kreislauf einzubringen, um sie im gesamten Organismus zu verteilen. Wissenschaftler um Harvey führten in den 1650er-Jahren Experimente durch, die auch dies beweisen sollten.

Obwohl es bereits 1642 eine beliebte Belustigung gelangweilter Jagdaufseher war, Hunden Alkohol zu infundieren, wird die erste intravenöse Injektion vor wissenschaftlichem Hintergrund dem eher als Architekten bekannten Engländer Sir Christopher Wren (1632 bis 1723) zugeschrieben, der 1856 systematische Experimente durchführte (1, 2). Die Injektion von Wein und Bier in die eröffneten Venen eines Hundes führten zu dessen unmittelbarer Trunkenheit, auf die periphervenöse Verabreichung eines starken Emetikums erbrach sich das Tier. In der Folgezeit wagte man ähnliche Experimente auch an Menschen, wobei die verwendeten Instrumente archaisch anmuten. Frühe Darstellungen zeigen Federkiele als Kanülen und Tierblasen als Arzneistoffreservoir, oft verwendete man auch handelsübliche Klistierspritzen oder gar Blasrohre, die an chirurgisch freigelegten und eröffneten Venen angesetzt wurden. Auf diese Techniken weisen auch die Buchtitel deutscher Professoren hin, die sich später um die Methode verdient machten: Johann Daniel Major (1634 bis 1693) sprach von »Chirurgia infusoria«, Johann Sigismund Elsholtz (1623 bis 1688) von »Clysmatica nova«. Lange Zeit blieb die Technik auf diesem Stand und es ist daher verständlich, dass sich die in Zeiten ohne Anästhesie und Asepsis sehr schmerzhafte und risikoreiche Technik nicht wirklich durchsetze. Wesentliche Indikation blieb tatsächlich die Verabreichung von Brechmitteln zur anderweitig gescheiterten Entfernung von Fremdkörpern aus dem Ösophagus (3) und zur Erweckung Bewusstloser aus ihrem Koma (4).

Trokar versus Hohlnadel

Ein technischer Fortschritt ergab sich erst im Jahre 1817 mit der Erfindung des Trokars durch den preußischen Chirurgen Carl Ferdinand von Graefe (1787 bis 1840). Der Trokar, dessen Name sich vom französischen »trois-quarts« ableitet, ist eine dreieckig geschliffene Nadel, die umgeben von einer Kanüle in die Vene eingeführt und nach der Punktion herausgezogen wird, wobei die Kanüle im punktierten Gefäß verbleibt. Auf diese Weise wurde ein eigentliches chirurgisches Vorgehen, etwa das großflächige Freipräparieren des Gefäßes, vermieden. Typische Merkmale einer Injektionsspritze, der Kolben mit daran befestigter Hohlnadel, fehlten. Solche Geräte gab es zwar auch, allerdings wurden sie nicht zur Injektion von Arzneistofflösungen benutzt. Bereits 1713 berichtete der französische Chirurg Dominique Anel (circa 1679 bis 1730) über ein Verfahren zur Sondierung von Tränengängen mittels einer kleinen silbernen Spritze, die unseren heutigen Modellen schon sehr ähnlich sah (5, 6). Der Begriff »Anel-Spritze« hat sich in der Ophthalmologie bis Mitte des 20. Jahrhunderts gehalten. Ein ähnliches Instrument beschrieb der in Darmstadt tätige großherzoglich-hessische Oberarzt Adam Neuner (circa 1789 bis 1868) 1827, allerdings auch nicht zu medikamentösen, sondern eher zu didaktischen Zwecken: Er injizierte Sublimatlösung in die Augen Verstorbener »zur künstlichen Erzeugung von Katarakten zur Erlernung der Staroperation« (5).

Morphin subkutan

Die Entwicklung der modernen Injektionsspritze wurde durch den Wunsch vorangetrieben, Lösungen damals neu entdeckter, stark wirkender Arzneistoffe, vor allem der Alkaloide, subkutan zu applizieren. Insbesondere das 1804 entdeckte und seit spätestens den 1820er-Jahren kommerziell weit verbreitete Morphin sollte auf diese Weise direkt in die Umgebung schmerzleitender Nervenendigungen gebracht werden. Somit ist die subkutane und nicht, wie man vielleicht denken könnte, die intravenöse Injektion Schrittmacher der Entwicklung zu modernen Injektionsspritzen.

Bereits 1839 gab der New Yorker Arzt James Augustus Washington (1803 bis 1847) Morphinlösungen mittels einer Anel-Spritze subkutan, nachdem ihn bisher übliche Verfahren, das gepulverte Analgetikum in mechanisch verletzte Haut einzureiben, nicht zufriedengestellt hatten (5).

Häufig wird in diesem Zusammenhang auch das System des irischen Chirurgen Francis Rynd (1803 bis 1861) genannt, das allerdings noch auf der Trokar-Technik beruhte (5). Sein 1844 erstmals verwendetes Gerät enthielt die Injektionslösung in einem Reservoir, aus dem sich das Medikament, beispielsweise eine Morphinacetat-Lösung, nach Zurückziehen des Trokars mithilfe eines Schnappmechanismus automatisch durch die Kanüle entleerte (7, 8). Strenggenommen handelt es sich dabei nicht um eine typische Injektionsspritze, denn das Gerät bestand eher aus einer erweiterten Kanüle mit inliegender Nadel und hatte insbesondere weder einen Spritzenkolben noch eine Stempelstange.

Etwa um die gleiche Zeit therapierte der schottische Arzt Alexander Wood (1817 bis 1884) neuralgische Schmerzen mit subkutanen Morphinlösungen und verhalf der Methode international zum Durchbruch. Sein Hilfsmittel war eine von dem Instrumentenmacher Daniel Ferguson in London hergestellte Spritze, die er ursprünglich zum Verätzen einer Hautveränderung mittels Eisenchloridlösung verwendet hatte (9). Die subkutane Gabe einer konzentrierten Lösung von Morphinhydrochlorid in Sherry, brachte nicht nur Linderung von der Neuralgie sondern ließ auch systemische Effekte erkennen. Wood berichtet von »Schwindel und Ideenverwirrung« einer Patientin, die bald darauf in einen erholsamen Nachtschlaf fiel. Damit war auch der später Aufsehen erregende Nachweis erbracht, dass subkutan gegebene Arzneistoffe den Blutkreislauf erreichen können, oder wie Wood es ausdrückte, »das Zellgewebe als ein Medium für die Resorption von therapeutischen Agentien« (5, S. 31; 7, S. 3631) dient. Unklar ist, ob Woods Versuche 1853 oder bereits 1843 durchgeführt wurden, der Experimentator selbst macht widersprüchliche Angaben. Howard Jones (8) hält die Jahreszahl 1843 für einen Druckfehler, der jedoch von Wood niemals korrigiert wurde, um eine Priorität gegenüber Francis Rynd zu suggerieren, der 1844 Morphinlösungen injiziert hatte. Die ersten subkutanen Morphininjektionen in Deutschland fanden 1856 im hessischen Schlangenbad statt. Während ihres Kuraufenthaltes erhielt eine Patientin Woods ihre gewohnten Morphindosen vom dortigen Kurarzt Dr. Bertrand, der keineswegs zimperlich vorging: »Keine Körperstelle, weder das Gesicht, noch die Umgebung der Augen blieb von Einstichen verschont« (5, S. 31).

Schraube versus Kolben

Die von Ferguson konstruierte Spritze mit gläsernem Kolben verfügte, wie ein bereits 1841 von Zophar Jayne patentiertes Modell (9), über eine metallene Hohlnadel, die an den Kolben angeschraubt war. Sie konnte in der Punktionsstelle verbleiben und ermöglichte so Inzision und Injektion in einem Handgriff. Der Verzicht auf den Trokar machte zudem eine chirurgische Freilegung der zu punktierenden Vene überflüssig. Bei ersten Modellen scheint die Nadel noch sehr dick gewesen zu sein, was zu Ungenauigkeiten in der Dosierung und starken Schmerzen beim Einstich führte. Auf Woods Veranlassung bekamen spätere Modelle einen graduierten Glaszylinder und eine besser tolerable Nadel, die der schottische Arzt selbst mit dem Stachel einer Wespe verglich. 1858 spricht er davon, das Instrument werde »nun in Edinburgh universell eingesetzt« (8, S. 212). Damit entsprach bereits die von Ferguson unter Beratung durch Wood angefertigte Spritze im Prinzip den noch heute verwendeten Modellen.

Der Einfluss des Lyoner Arztes Charles-Gabriel Pravaz (1791 bis 1853) auf die Entwicklung der Injektionstechnik wird hingegen weithin überschätzt (8). Das von ihm benutzte und von dem Instrumentenmacher Joseph-Frédéric Charrière (1803 bis 1876) hergestellte Gerät arbeitete noch mit Trokar und wurde konstruiert, um Aneurismen durch Injektion von Eisenchloridlösungen zu veröden. Pravaz kam zudem über Tierversuche an Hammeln und Pferden nicht hinaus. Die Spritze bestand aus einem etwa fünf Zentimeter langen Glaszylinder, »in dem der aus Leder bestehende Kolben durch ein Schraubengewinde von 15 Gängen nach vorn getrieben wurde« (10, S. 3638). Eine Vierteldrehung des Kolbens gab einen Tropfen der Lösung frei. Erst sechs Jahre nach Pravaz‘ Tod setzte Louis-Jules Béhier (1813 bis 1875) eine modifizierte »Pravaz-Spritze« zur parenteralen Gabe von Arzneistoffen, vornehmlich Atropin und Strychnin, am Menschen ein. Weder Schraubmechanismus noch Trokar konnten sich aber letztendlich durchsetzen, Kolbenhub und Hohlnadel gehörte die Zukunft.

Lüer versus Record

Zu den geschickten Instrumentenmachern Frankreichs gehörte der in Braunschweig geborene Georges Guillaume Amatus Lüer (1802 bis 1883), dessen Spritzenmodell die Prinzipien der Ferguson-Konstruktion wieder aufgriff, aber auf den Schraubmechnismus zur Befestigung der Nadel verzichtete. Die Kanüle wurde einfach auf den Kolbenauslass aufgesteckt. Eine genaue Dosierung wurde durch eine Graduierung ermöglicht, die sich allerdings nicht auf dem Zylinder, sondern auf der Stempelstange befand.

Eine weitere technische Herausforderung bestand in einer guten Sterilisierbarkeit, die man in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts als notwendig erkannt hatte. Nicht alle Materialien, insbesondere nicht Leder und Hartkautschuk, widerstanden den zur Entkeimung notwendigen Temperaturen oder chemischen Antiseptika. Das »Maison Lüer« patentierte hierzu 1897 eine Ganzglasspritze, die spätestens 1909 durch eine Konstruktion der Berliner Instrumentenmacher Dewitt & Hertz Konkurrenz bekam. Deren auseinandernehmbare Präzisionsspritze »Record« aus Glas und Metall zeichnete sich zudem durch hohe Dichtigkeit aus und konnte die Injektionslösung vollständig entleeren. Ihr Kanülenanschluss hatte allerdings einen anderen Durchmesser als Lüer-Spritzen und es mussten entweder passende Kanülen oder Adapter verwendet werden (11). Das »Auskochen« von Record-Spritzen begleitete die intravenöse Therapie bis zur verbreiteten Einführung entsprechender Einmalartikel Mitte des 20. Jahrhunderts, deren Kanülenansatz sich bis heute nach dem Lüer-Standard richtet. Im Gegensatz zu den Unternehmern Dewitt & Hertz, deren Betrieb nur bis 1933 bestand (5, S. 124), sind die Namen anderer Fabrikanten bis heute jedem Arzt und Apotheker geläufig: 1897 gründeten Maxwell W. Beckton und Fairleigh S. Dickinson ihr Unternehmen zur Vermarktung von Lüer- und, seit 1924, auch bedarfsgerecht dimensionierten Insulinspritzen. Dickinson erhielt 1925 auch das Patent für den »Lüer-Lok«-Ansatz, der ein Abrutschen der Nadel dadurch verhindert, dass sie am Kolbenauslass leicht zum Einrasten gebracht werden kann. Manch andere Entwicklung in der Geschichte der Injektion ist indes nicht so leicht terminierbar, und das gilt auch für die Frage, durch wen und wann wirklich die erste Injektion eines wirksamen Agens vorgenommen wurde. Glaubt man dem britischen Medizinhistoriker Norman Howard-Jones, war es gar kein Mensch, sondern, und da hat er sicherlich recht, in grauer Vorzeit eine Giftschlange (8).

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Buess, H.: Zur Frühgeschichte der intravenösen Injektion. CIBA-Zeitschrift 9 (1946), 3594-3606.

Helmstädter, A.: 350 Years of intravenous injection. Pharmaceutical Historian 36 (2006) 6-8.

Feldmann, H.: Die Geschichte der Injektionen. Laryngorhinootologie 79 (2000), 139-146.

Buess, H.: Die intravenöse Injektion zur Zeit der aufblühenden Chemie. CIBA-Zeitschrift 9 (1946), 3608-3614.

Schramm, G.: Zur Geschichte der subkutanen Injektionen und Injektabilia in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts mit besonderer Berücksichtigung der Quecksilbertherapie. Stuttgart 1987.

Price, J.: Dominique Anel and the small lachrymal syringe. Medical History 13 (1969), 340-354.

Buess, H.: Die Entwicklung der subkutanen und der intramuskulären Injektion. CIBA-Zeitschrift 9 (1946), 3628-3635.

Howard-Jones, N.: A critical study of the origins and early development of hypodermic medication. Journal of the History of Medicine and Allied Sciences 2 (1947), 201-249.

Blake, J.B.: Mr. Ferguson‘s hypodermic syringe. Journal of the History of Medicine and Allied Sciences 15 (1960), 337-341.

Buess, H.: Die Entwicklung der Injektionsgeräte. CIBA-Zeitschrift 9 (1946), 3637-3640.

Ball, C., Westhorpe, R.: Intravenous equipment - the ongoing development of the syringe. Anaesthesia and Intensive Care 28 (2000), 125.

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