张和
作者单位
California,92350 Director of Center for Neuroscience Research (NIH P01),Loma Linda University;Full Professor in Physiology and Pharmacology,Full Professor in Neurosurgery,Director of Neurosurgery Research Program,Loma Linda University;Tenured Professor in Physiology,Vice-Chair of Basic Sciences Department,Director of Physiology Program,Loma Linda University;Full Professor of Anesthesiology,Full Professor of Neurology,Full Professor of the Department of Anatomy and Pathology,Loma Linda University Medical Center
John Hunter(1728-1793,图1)是十八世纪著名的苏格兰外科医师和解剖学家。
John Hunter对血管外科治疗动脉瘤的研究做出了三大贡献:一是研究了动脉瘤形成的病理,认为是血管壁病变导致动脉瘤;二是用动物实验证明了血管结扎后侧支循环形成,可能保持组织功能;三是创立了血管结扎手术治疗各种动脉瘤。他的动脉瘤理论为后来结扎颈动脉治疗颅内动脉瘤的手术打下了基础。
从古希腊到十八世纪的英国,医学尚无麻醉和无菌操作的概念。大多数医师对动脉瘤患者只会给予毫无意义的放血和催吐治疗。极少数人做的动脉瘤手术疗法是结扎动脉瘤上下两端,然后清除瘤腔,手术面积大,创伤重,疼痛、出血和感染无法避免,结扎后肢体依靠是否还有“残存”的侧支循环而决定生死。手术多为失败,把患者直接送入坟墓。因此,在John Hunter之前,人们认为动脉瘤尤其是像腘动脉瘤一样的大动脉瘤属于无治,唯一的手段就是截肢(图2)。
John Hunter在1785年12月为一位45岁的马车夫成功做了腘动脉瘤结扎手术,改写了历史。这例患者患腘动脉瘤已经3年了,疼痛异常,无法行走,而且病情一直在恶化,动脉瘤远端出现缺血症状。其他医师对马车夫说,他膝盖后面的肿块(腘动脉瘤)会继续肿大,然后破裂,造成痛苦和死亡。如果按传统治疗在膝以上截肢,他或者因为疼痛休克,或者因为出血不止而直接死在手术台上。如果没死于手术,他也可能死于术后感染。如果他真的活了下来,也会永远残疾。估计一般的患者直接就吓死了。幸运的马车夫在医院里遇到了John Hunter,于是他有了另一种选择。
John Hunter当时是英国甚至欧洲最有名的外科医师,他上午在家里为出钱的富人看病,下午到医院为穷人义诊。
John Hunter认为当时动脉瘤的治疗方法是错误的,他问道:为什么不在要截肢的部位上只结扎动脉而不截肢呢?他打破了这个医学传统,结扎了“缝匠肌下管(SubSartotial Canal)”中的股动脉浅支,使其停止向腘动脉供血,不处理腘动脉瘤本身。Hunter的结扎手术既不破坏腘动脉瘤周围的组织和侧支循环血管,又不需要切除动脉瘤,减小了创面,因此没有感染。John Hunter的手术被称为“亨特氏结扎(Hunterian Ligation)”,做手术的部位现在被称为“亨特通道(Hunter Tunnel)”。手术后患肢血供立即改善,肢体变暖,动脉瘤缩小了2/3。一个月之后患者完全康复,又可以赶马车了。这是历史上第一次腘动脉瘤结扎手术后患者重返工作。这个手术病例在1786年发表在《伦敦医学杂志》(London Medical Journal)上。
回顾人体动脉瘤研究的历史,早在公元前3000年,古埃及的Imhotep(公元前2725年)在医书Ebers Papyrus里就记载了用热刀烧掉动脉瘤的治疗,估计针对的是表浅的小动脉瘤。古罗马医师Claudius Galen(129-210)创造了“Aneurysm”一词,原意是“Widening(扩大)”。古希腊语Anu是“高出”的意思,Eurys是“宽”的意思。Galen把动脉瘤分为真性和假性动脉瘤,真性动脉瘤是血管的扩大,假性动脉瘤往往是因为外伤造成的血管壁破裂。
意大利的Giovanni Maria L ancisi(1654-1720,图3左)撰写了《动脉瘤循环》(De MotuCordis et Aneurysmatibus)一书(图3右),在1728年出版,推荐的动脉瘤治疗是休息、食疗和放血(降低血压)。
John Hunter在1785年做的腘动脉瘤结扎手术改变了动脉瘤治疗的世界,而他创造的新结扎手术方法,来源于他对血管壁的病理和侧支循环的研究。
有人说John Hunter大概是第一个认识到血管机理的人,他展示了血管有固有的和独特的结构和功能。首先,John Hunter认为必须有血管壁的病理改变才会形成动脉瘤。为了证明这个观点,他切除了狗颈总动脉外层和中间的肌肉,只留下内层。三周以后发现狗颈总动脉并没有形成动脉瘤,显示单纯血管壁薄弱不会造成动脉瘤。
1785年John Hunter遇到一位因为瘤腔内血栓形成而自愈的动脉瘤患者,他推测患者可能产生了侧支循环,于是又用动物实验验证了侧支循环的存在。他结扎了鹿的颈外动脉,发现同侧鹿角的血管搏动消失了,温度变凉了,鹿角停止了生长。然而一周之后血管搏动又恢复了,鹿角恢复了温度,又开始生长。Hunter解剖了鹿角发现颈外动脉的扎线并未脱落,而是侧支循环建立了。John Hunter能想到用鹿角的温度和生长来研究侧支循环实在是天才之举,独树一帜,剑走偏锋。
图3 意大利人Giovanni Maria Lancisi及其著作《动脉瘤循环》
因此,John Hunter对动脉瘤手术的研究首先是临床观察:瘤腔血栓形成后患者自愈提示有侧支循环;然后是血管壁病变造成动脉瘤的推测,提示手术时结扎动脉瘤容易造成出血,结扎应该远离动脉瘤;最后是用动物实验证明结扎大动脉造成侧支循环形成。
正如唐人王维所写的《终南别业》:
“中岁颇好道,晚家南山陲。
兴来每独往,胜事空自知。
行到水穷处,坐看云起时。
偶然值林叟,谈笑无还期。”
根据上述的临床观察和动物实验,John Hunter提出做腘动脉瘤手术的两个原则:一是结扎股动脉的时候要远离动脉瘤,结扎在健康的血管上,防止血管壁病变导致术中术后出血;二是对腘动脉瘤,结扎在大腿而不是小腿上,这样既可以保留动脉瘤附近的侧支循环,又结扎在健康的血管上。
John Hunter对动脉瘤解剖和生理的理解使他的手术成功率远远高于当时其他外科医师。他对动脉瘤和血管外科的兴趣来源于他的哥哥William Hunter(1718-1783,图4)。兄弟两人都出生在苏格兰,相差十岁。虽然兴趣和爱好不同,但两个人对血管外科尤其是动脉瘤都有兴趣。
William Hunter在格拉斯哥大学(University of Glasgow)受到William Cullen(1710-1790)的影响而学医。1739年William Hunter成为Alexander Monro(1733-1817)的学生,1750年获得医学博士学位。
图4 William Hunter
William Hunter毕业后在伦敦成立了一个解剖学院,以教学和行医为生。他的导师Monro在1733年就开始研究动脉瘤,在Monro的影响下,他也开始研究动脉瘤。William Hunter对动脉瘤研究的最大贡献是历史上第一个发现了“动静脉瘘(Arteriovenous Communication/Fistulae)”,当时称为非典型的动脉瘤,多数是因为放血疗法而造成。
1757年William Hunter撰写的《主动脉瘤的历史及对动脉瘤的评论》(The History of an Aneurysm of the Aorta with some Remarks on Aneurysms in General)一书出版,在当时真(自发性)和假(外伤性)动脉瘤的分类基础上增加了“混合性(Mixed)”动脉瘤一类。他解释混合性动脉瘤是部分由外伤以及部分由血管扩张而形成的。这本书成了早期研究动脉瘤形成的经典著作,他首先提出动脉瘤的形成与血管壁的病变有关。
John Hunter则是家中最小的孩子,学习成绩不好,13岁父亲死后退学,天天在乡野里游玩。1748年,他20岁时进入William Hunter开创的解剖学院,做他哥哥的教学助理,准备解剖标本,同时学习外科。
1745年,英国立法限制人体解剖,尸体只能“自找”。John Hunter立即显示出他的不凡能力,负责为William Hunter偷盗和“购买”尸体。从那时起直到他去世,John Hunter与很多盗尸贼成了好朋友。
John Hunter在William Hunter这里工作了12年,参与解剖了2000多具尸体。在这期间,John Hunter做出了他一生主要的发现,描述了鸟的淋巴系统、人子宫和胎盘的循环系统,追踪了嗅神经的通路,做了大量的动物实验。他的多数成果发表在1761年的《自然历史,解剖,生理,心理和地质学的观察与评论》(Essays and Observations on Natural History,Anatomy,Physiology,Psychologyand Geology)一书里。
1760年John Hunter参军加入英法7年战争,开始了他独立的血管外科医师的生涯。
这次战争经历为1794年在John Hunter死后出版的《血、炎症与枪伤》(A Treatise on the Blood,Inflammation and Gun-Shot Wounds)一书打下了基础。John Hunter在书中提出在战场上对简单的枪伤“不治”反而预后更好,因为非无菌操作的手术清创反而造成感染和患者死亡。在此书中,John Hunter第一个注意到枪伤炎症的重要性和机理,他认为炎症不是疾病的原因,而是机体对疾病的反应。
另外,John Hunter第一个发现了炎症与血沉的关系,炎症使血细胞下沉加速。他以无敌的解剖生理知识,成为出色的军队外科医师。
在古英国,外科手术是由修道院的修道士执行的,后来“理发师(Barbers)”接替了手术操作。俗称:不当良相,则当良医。在英国是当不成修道士就当外科医师。总之当医师是备选,不是首选。
当时英国非常贫穷,59%的儿童在5岁前死亡,男人平均寿命只有20岁。
对疾病的治疗往往是古希腊传统的放血疗法,医师成了刽子手。据说1754年仅在法国放血疗法就造成4万人死亡。在这个时候,John Hunter开始用科学的方法来研究外科手术,其道路之艰难,可想而知。
在1764年John Hunter建立了他自己的解剖学校和博物馆。他重视教学内容而不是形式。他的座右铭是:“真正的学习来自实验”。他常教导学生们“不要空想,实验解决。”
通过实验,John Hunter经常修改他自己的理论,学生有时难以接受而提出质疑,“你上次不是这么说的!”Hunter的回答是:“有可能,我希望我今年变得更聪明了。”
到1783年,John Hunter收集了14 000多件人体和动物标本。他家院子很大,养了各种动物,包括斑马、水牛和山羊等。
John Hunter在学术界很受爱戴,在伦敦成立了以他名字命名的“亨特协会(Hunterian Society)”,英国皇家外科学院有“亨特博物馆(Hunterian Museum)”,保存了他收集的各种标本。其中包括他“购买”的2.31米高的爱尔兰巨人Charles Byrne(1761-1783,图5)的骨骼。
Byrne死前知道医师要偷他的遗体,所以专门要求用封闭的铅棺海葬。万能的John Hunter用500英镑贿赂了负责葬礼的一个人,在棺材里放了石头骗过Byrne的家人。
据说John Hunter与伦敦动物园有个协议,他购买了所有死亡动物的尸体来解剖。
在1787年3月,John Hunter做的第一例腘动脉瘤手术的马车夫死于反复发热。于是,他雇人偷了马车夫的尸体,做了尸检发现动静脉血管侧支循环建立,患者的死亡与手术无关。
图5 英国皇家外科学院亨特博物馆中的爱尔兰巨人Charles Byrne骨骼
1778-1783年,John Hunter又做了4例同样的手术,3例成功,1例失败。他的手术原则是不破坏血管周围的组织,一定要保护侧支循环,侧支循环是手术成功的关键,他同时认为手术越早越好,动脉瘤长大并不增加侧支循环。
有趣的是,John Hunter对动脉瘤手术的理念与现在急性缺血性卒中溶栓取栓的理念是一致的,手术越早越好,预后与侧支循环有关。
John Hunter在18世纪的宣言至今仍有意义,他说:“看起来血把生命带到全身各处,不管是全身还是局部缺血都将中止组织的生命。”他在250年前告诉我们血管“通畅”的重要性,我们在2016年才真正相信。
在John Hunter第一例腘动脉瘤手术一百多年之后,无菌操作慢慢开始了,清除瘤体和瘤腔的手术可以被接受了。不过,现在的人大概因工作环境变了,患腘动脉瘤的人少了,也没有过去那么严重。动脉搭桥手术使动脉瘤手术也简单了。但是John Hunter(图6)是第一个吃螃蟹的人,他开创了大动脉瘤的结扎手术,被称为“掌刀的人(The Knife Man)”。
从1785年John Hunter的动脉瘤结扎手术起,现代科学的外科时代开始了。
既然说到颅外动脉瘤,就再讲几句颅内动脉瘤。虽然瑞士的Giovanni Morgagni(1682-1771)在1761年第一个发现了SAH,但是他并不知道是什么原因引起SAH。同样,意大利的Francisci Biumi在1765年第一个在尸检中发现颈动脉海绵窦动脉瘤,但是他也不知道动脉瘤破裂会造成SAH。
图6 被称为掌刀人的John Hunter
图7 John Hunter的学生Everard Home
在1810年,英国的John Black(1771-1860)终于把动脉瘤破裂与SAH联系起来。他报道了瑞士王子Charles August(1768-1810)是因基底动脉瘤破裂导致死亡,造成了瑞士改朝换代。
John Hunter的学生Astley Cooper(1786-1841)在1809年详细报道了两例颈动脉结扎治疗颈动脉瘤的手术,第一例巨大颈动脉瘤患者手术后出现偏瘫然后死亡,第二例小颈动脉瘤手术成功,患者8个月后重返工作。
因预后不确定,美国神经外科之父Harvey Cushing(1869-1938)反对颈动脉结扎手术来治疗颅内动脉瘤。在1937年Walter Dandy(1886-1946)直接夹闭颅内动脉瘤之后,很少有人再通过结扎颈动脉来治疗颅内动脉瘤了。
John Hunter博物馆的动脉瘤标本丰富,包括主动脉瘤、腹主动脉瘤、颈动脉、锁骨下动脉瘤和股动脉瘤等。大概John Hunter在其他领域创新太多了,他从来没把治疗动脉瘤的创新手术当一回事。
在John Hunter死后,他的学生和助理,也是他的妻弟Everard Home(1756-1832,图7)在1800年“无意”中把Hunter的全部讲课手稿、实验记录和文章烧掉了,然后Home自己发表了90篇文章,成为血管外科的大咖。但他没想到John Hunter的另外一名学生William Clift(1775-1849)保存了Hunter的部分讲课稿抄件,发现Home抄袭了Hunter的观点和结果。
文学中的科学家往往是非常聪明的人,干了一件又一件正确的事。而现实中的科学家是一个努力的人,干了很多事,其中却可能仅有一件是正确的。
John Hunter在1767年用自己做实验,把一个淋病尿道炎患者的分泌物放在他自己的阴茎上,因此得了淋病。谁知那个患者同时还有梅毒,所以Hunter同时得了淋病和梅毒。于是John Hunter在其撰写的《性病》(A Treatise on the Venereal Disease)一书中,错误地认为淋病和梅毒的病原体是一样的,淋病会导致梅毒,该书于1788年出版。
因为John Hunter是权威,所以他的错误理念统治了51年才被法国的Philippe Ricord(1800-1889,图8)推翻。
俗话说“出来混,总是要还的”。1793年,John Hunter因梅毒患了升主动脉瘤。他的学生Edward Jenner(1749-1823)使用几乎相同的方法,在1796年用“牛痘”的分泌物感染了James Phipps(1788-1853),却发明了天花疫苗,被谥为“疫苗之父”。
图8 法国的Philippe Ricord
John Hunter第一个发现了动脉硬化,他发现冠状动脉中有脂肪沉积,然后钙化。1772年他制备了历史上第一个心绞痛患者的冠状动脉标本。John Hunter很早就得了冠状动脉粥样硬化性心脏病,多次发作。不知道他准备心绞痛患者的心脏标本时是否心情沉重。
1793年10月16日因为学生入学问题,John Hunter与学院董事们争吵,心脏病发作,当场死亡。
John Hunter死后的第二天,他的学生像往常一样来到解剖室,发现他的尸体被放在解剖台上。因为John Hunter立了遗嘱,死后由他的学生来解剖他的尸体,作为他对教育的最后贡献。Home持刀取出了心脏,证明了存在冠状动脉粥样硬化性心脏病和双侧颈动脉钙化后,又把胸腔缝合了。
John Hunter把钱都花在买尸体和动物了,他死后夫人和孩子们一贫如洗。本来以他的地位是可以埋在威斯敏斯特修道院的,但是因为家中无钱,只能潦草入葬他处。
想起宋人陆游《小舟游近村舍舟步归》一诗:
“斜阳古柳赵家庄,负鼓盲翁正作场。
死后是非谁管得?满村听说蔡中郎。”
John Hunter生前从不顾忌别人怎么说,大概死后就更无所谓了。“身后是非谁管得?”
直到1859年John Hunter的尸骨才被转放入威斯敏斯特修道院。
John Hunter的父母务农为生,家境一般,家中有10个孩子。John Hunter出生时他的父亲已经65岁,老来得子,对Hunter放任自流。因此他在少年时代就十分性急又倔强,藐视学校,不愿读书,更喜欢在他父亲的庄园里探索大自然和各种动物。
John Hunter的童年行为似乎也有有益的一面,正如爱因斯坦(Albert Einstein,1879-1955)所说:“现代的教学方式还没有彻底扼杀好奇和探索精神已经是一个奇迹,因为在这个地球上我们不仅需要启发,更需要自由。”
可以说John Hunter的自由主义和自我追求是他成功的基石。
John Hunter的妻子Anne Hunter(1742-1821,图9)是一位诗人,她的部分诗作由Joseph Haydn(1732-1809)谱曲。他们在1771年结婚,有4个孩子(2个夭折)。
现在的亨特博物馆里收藏着13 687件标本,是John Hunter花了40年和两万英镑收集的。其中2500件是病理标本。1799年英国国会购买了John Hunter博物馆的所有标本,使其成为国有资产。
因为他研究的实用性,John Hunter受到大众和同行的爱戴。1767年他39岁就被选入英国皇家协会,在1776年被认命为英国国王乔治三世的外科医师,1786年获得珍贵的英国皇家协会(Royal Society)的Copley勋章。
John Hunter是无与伦比的。在他的13 687件标本面前,所有世界级的大师都变得渺小了。1914年英国皇家外科学院建立了“亨特氏讲座(Hunterian Oration)”纪念他的“革命性胸怀”。
John Hunter培训了众多英美血管外科医师,影响大西洋两岸,成为血管外科的“亨特思想(Hunterian)”。
江山易改,本性难移。John Hunter幼年时倔强倨傲的性格决定了他在科研中不屈不挠的探索和创新,同时他又是为所欲为、无法无天的盗尸贼。
John Hunter兴趣广泛,对牙齿和骨骼发育、炎症、枪伤、性病、消化、儿科和淋巴系统的研究都有一定的贡献。贡献太多,以致后人无法把他归类为哪一方面的专家。但是后人的评价有一点是一致的,通过动物实验来研究外科学,John Hunter是“科学外科的奠基人(Founder of Scientific Surgery)”。
John Hunter是科学研究动脉瘤的泰斗,恰似唐人杜甫的《望岳》:
图9 John Hunter的妻子Anne Hunter
“岱宗夫如何?齐鲁青未了。
造化钟神秀,阴阳割昏晓。
荡胸生层云,决眦入归鸟。
会当凌绝顶,一览众山小。”
美国加州大学旧金山分校麻醉系的脑动静脉畸形研究大师苏华教授(图10)对Hunter兄弟在动脉瘤/瘘的研究以及影响到现在血管再通的理念也感触万千。苏教授说,动静脉瘘和动静脉畸形属于同一类病变,由简而繁。William Hunter在1757年发现了动静脉瘘100年之后,Hubert Von Luschka(1820-1875)和Rudof Virchow(1821-1902)分别在1855年和1856年发现了动静脉畸形。当时他们都把动静脉畸形归类为动脉瘤。
图10 美国加州大学旧金山分校麻醉系的苏华教授
从形态上看动静脉畸形就是位于动脉和静脉之间的不正常的血管网将血液绕过毛细血管直接从动脉导向静脉。对动静脉畸形的致病基因、病理和形成机制研究还有待突破。
苏教授指出Herbert Olivecrona(1891-1980)在1932年做了第一例动静脉畸形的切除术。至今手术切除仍是治疗动静脉畸形的主要手段之一。希望今后通过机理研究开发出治疗动静脉畸形的特效药。
中国复旦大学华山医院放射科的张晓龙教授(图11)赞赏John Hunter开创性的动脉瘤研究,尤其是他针对病理解剖及结扎动脉治疗动脉瘤的流体力学基础的探索。张教授说,Hunter的微创思想和流体动力学意识至今才开始被脑血管疾病专家们接受:只处理病变动脉,保护周围侧支循环代偿,维持血管固有的和独特的生命和功能。
从Hunter的思想,张教授想到了不要轻易闭塞载瘤动脉的理念,想到了手术策略和操作大道至简的理念,这些都是微创的原则!
我们在处理颈内动脉或椎基底动脉主干的巨大或梭形动脉瘤治疗前是否都进行了颅底动脉环和软脑膜动脉代偿的评估?颅内分支动脉瘤在行搭桥手术前是否都评估了软脑膜动脉的代偿?没有侧支循环的评估可能会导致在手术“度”的把握上缺少精致的效果,甚至做了无效的手术,增加了患者的创伤和痛苦。
张教授认为John Hunter心无旁骛、不计得失、死后奉献遗体的高尚人格特征是他多个颠覆性创新的基础,他奠基了科学外科,实至名归。
图11 中国复旦大学华山医院放射科的张晓龙教授
但是John Hunter没有照顾好自己和家人,所谓成也疯魔,毁也疯魔!
对死亡,John Hunter曾经说过:“我的生命是在那些决定搅扰和挑逗我的坏蛋手里”。他真的死在了自己的个性和周围有眼不识泰山的学校同行坏蛋手里。
什么诗能概括John Hunter的人生的崎岖曲折呢?大概只有辛弃疾的一首《贺新郎·甚矣吾衰矣》了:
“甚矣吾衰矣。怅平生、交游零落,只今余几!白发空垂三千丈,一笑人间万事。问何物、能令公喜?我见青山多妩媚,料青山见我应如是。情与貌,略相似。
一尊搔首东窗里。想渊明《停云》诗就,此时风味。江左沈酣求名者,岂识浊醪妙理。回首叫、云飞风起。不恨古人吾不见,恨古人不见吾狂耳。知我者,二三子。”