德国骨科生物力学大师——Julius Wolff

杨雨泽,杨家驹,冯宇华,秦志鹏,张民

(山西医科大学第二医院骨科,山西 太原 030001)

Julius Wolff(朱利叶斯·沃尔夫,1836—1902)是骨科领域历史上最杰出的医生及科学家之一,他不仅将生物力学与物理学联系起来,而且始终从临床角度关注解剖结构[1],其提出的生物力学理论至今仍造福着无数患者。

1836年3月,Wolff出生在西普鲁士的Märkisch Friedland(现波兰的Miroslawiec),后就读于柏林的文科中学,并顺利考入德国顶尖名校弗里德里希·威廉大学(Friedrich Wilhelm Universität)医学院。

Wolff在大学期间就对骨组织研究方面产生了狂热兴趣,因其对骨组织的强烈痴迷,同学们戏称他为“Knochen-Wolff”(Knochen在德语中意为骨头)。1860年,24岁的Wolff从医学院毕业并完成了论文《De Artificiali Ossium Productione in Animalibus》(《论动物的骨移植与形成机制》),获得了柏林Charité医院的外科学博士学位,他的指导老师正是率先提出住院医师制度的著名外科医生Bernhard Langenbeck。1861年,Wolff顺利通过了国家医学考试,正式作为一位全科医生开始了他的职业生涯,随后决定定居柏林以便继续他的实验研究。

年轻时,Wolff与这一时期的许多外科医生一起参军入伍,他作为军医参加了1864年普鲁士对丹麦的战役、1866年对奥地利的战役以及1870—1871年对法国的战役,并被授予了铁十字勋章。

Wolff还是骨科专科诊所的创始人。1868年,他完成了自己的私人医生资格审查,经营起一家私人诊所,随后开办了自己的研究所,专门从事肌肉骨骼再生研究;同年,32岁的Wolff在Charité医院获得教授资格,在曾经的导师Langenbeck的推荐下,Wolff被任命为“Privatdocenten(德国大学中无薪俸的讲师)”。随后他于1869年开始讲座活动,讲座在他私人外科诊所的礼堂举行,主要内容包括功能性骨科、骨科综合诊所、外科敷料培训课程、外科诊断课程等,礼堂经常座无虚席,甚至有许多对此感兴趣的骨科医生和科学家为了聆听Wolff的讲座,特地从很远的地方赶来。

1869年,Wolff与他的妻子Anna Weigert步入了婚姻的殿堂,他们婚后育有3个孩子,其中一个在6岁时不幸去世。Wolff非常忠于家庭,据Karola Nick的报道,他书写了多达168封私人信件来表明他对家人的关爱[2];尽管工作繁忙,Wolff仍会抽出时间来享受生活,他酷爱艺术和音乐,热衷于古典文学,会反复研读荷马和歌德的作品。根据他妻子的回忆,他会从每天5点醒来以后一直研究到8点左右,空闲时也会为自己和兄弟姐妹的孩子们写诗。

Wolff为骨科学单独作为一门学科从外科学中分离出来做出了巨大贡献,他的思想在此过程中发挥了关键作用[1]。1884年,48岁的Wolff被任命为副教授,起初这一任命的目的主要是为了方便他可以凭借该头衔经营私人诊所,2年后(1886年),Wolff就已经成为“柏林外科医生自由协会”的联合创始人和董事会成员,从这个过程中我们也可以清楚地看出Wolff如何将科学研究与实用医学结合起来[3]。

在Wolff的整个职业生涯中,他对骨结构和骨结构在应力作用下改建塑形的研究一直保持着个人兴趣。在19世纪60年代后期,随着研究的不断发展,医生们针对骨科疾病的治疗手段有了很大的进步,但他们对骨骼发生、转化的了解并不充分。Wolff在苏黎世解剖学家Herman von Meyer以及瑞士工程学教授Culmann对骨质结构规律的研究基础上,进一步研究了骨骼的结构,他开发了一种可以对整块长骨的冠状面进行薄片切割的技术,以便更加详细地了解不同部位骨小梁的结构模式,而不仅仅是在单个骨骼切片的层面上,这一技术相较于Wilhelm Conrad Röntgen发现X线早了几十年。Wolff还研究了骨转换和重塑可能发生的机制,预见到了细胞因子和生长因子对骨重塑的作用。

1889年,时任Charité医院院长的Wilhelm Waldeyer-Hartz请求政府将Wolff的研究所与大学合并[4],这一举措得到了当时许多医生以及受到研究所帮助的业内人士的支持。1890年,Wolff的研究所作为临时私人诊所与弗里德里希·威廉大学合并,Wolff担任主任;1894年研究所更名为骨科综合诊所。

1892年,Wolff通过总结先前的研究结果编撰出版了他的经典著作《Das Gesetz der Transformation der Knochen》(《骨转化定律》),这本书描述了骨的形态和功能之间的关系:“骨转化定律是一种数学定律,根据该数学定律,由于骨形态和/或应力的变化而发生骨内部结构和外部形式可观察到的改变”[3]。Wolff在书中提出了3个主要观点:(1)不同个体特定骨骼中的骨小梁结构是规则的;(2)大多数骨小梁呈垂直分布;(3)当骨折或骨骼发育畸形导致骨小梁的垂直分布被破坏时,它们会随着时间的推移重新排列,从而再次形成垂直分布[4]。其中第3点是Wolff首次提出,他联系了许多博物馆和解剖室,找到了大量的病理标本来记录骨小梁的重新排列,骨的生长、吸收、重建都与骨的受力状态有关[5]已经作为“Wolff定律”被广泛接受。该著作不仅为后来骨科生物力学的研究奠定了基础,也令Wolff在骨科领域的地位不可撼动,至今仍被认为是骨科领域的经典著作。

1899年,Wolff就任Geheime Medizinalrat(枢密院医学顾问,枢密院为当时德国的行政机关),这一任命充分彰显了Wolff在当时医学领域的崇高地位。1902年2月15日,这位66岁的老人罹患了严重的中风并于3 d后不幸去世,遗体被安葬在柏林魏森塞的犹太公墓,从此德国骨科学界失去了一颗耀眼的明星。他的同事们形容Wolff是一位对自己的工作充满热情、能够激励他人的大学教师。就在Wolff因中风去世前几个月,骨科综合诊所完全并入Charité医院,并拥有30个床位。

1970年,《美国医学会杂志》(JAMA)发表了名为《Julius Wolff (1836—1902).Morphogenesis of Bone》的文章来纪念这位19世纪伟大的外科医生。Julius Wolf一生都在骨科生物力学领域辛勤耕耘,其刻苦的钻研精神,善于发散思维的能力以及敏锐的洞察力值得我们每个人学习。