失误的一针竟开辟了一个血管外科新时代
每个科学家都必须偶尔转过身来,问一下自已,不仅仅是“我如何才能解决这个问题?”,而是“现在已经有一个结果,我能用这个解决什么问题?”这种逆向思维在科学研究中价值极大。
——Norbert Wiener
1953年的冬天,一名急症患者来到曼哈顿哥伦比亚长老会医学中心急诊室,他有严重腰背痛、血压较低,医生感觉到他的腹部有一团东西在跳动,诊断为腹主动脉瘤。
主动脉是从心脏分出的最大血管,经过腹部供应腹部脏器的血液,它会由于动脉粥样硬化而扩大膨胀成动脉瘤。这种动脉瘤的危险之处在于它脆弱的管壁可能破裂,从而造成危及生命的大出血。手术切除动脉瘤是一项艰巨的工作,问题的关键在于如何关闭切口,重建血运。
该患者在急诊室由高级住院医生Arthur Voorhees首诊,鉴于腹主动脉瘤手术的艰难性,Voorhees把他的上级医生Arthur Blakemore也叫了过来。他们在手术室中等候动脉银行(第二次世界大战后,少数医学中心开展动脉银行储存人类动脉)送来移植动脉。等候期间,Blakemore打开了患者的腹腔,用手术钳夹住动脉瘤上端的腹主动脉,然而,一名护士走进手术室大声说:血管银行空了,整个纽约已经没有移植动脉了。Blakemore非常镇定,在沉默了一会儿后,他慢慢的说:“那么,我想我们应该做一个血管”。
在1946年毕业于哥伦比亚医学院后,Arthur Voorhees跟随Blakemore做见习医生,此后他得到了一个研究员职位,Blackmore既是他的导师,也是他的联合研究者。Voorhees有一个梦想,就是“在医学和外科的海洋中飞翔”,Blackmore一直支持和鼓励他追寻这个梦想。这是一个心血管手术突飞猛进的时代,第二次世界大战造成了一些士兵的严重伤口,急需找到合适的血管替代品,而这一特殊时代也为血管手术的突破性发展提供了良机。这些发展包括使用抗生素、血库、抗凝治疗,以及从战场回来受过良好训练的大量外科医生。
1947年春天,Voorhees正做狗的动物实验,在跳动着的心脏的心室里,仅凭触摸(看不见)重建心脏瓣膜。在缝合主动脉瓣替代瓣膜时,他无意中错位缝合了一针。Voorhees意识到缝错了,并决定以后对这条狗进行尸体解剖。
几个月后,他打开这只狗的心脏,眼前的一切让他惊呆了:一针横穿瓣膜,有3英寸长,这一针就在心内膜表面。这让Voorhees异常兴奋。
Voorhees马上意识到这个意外发现的潜在用途,他创造性的想到可以把血管延伸到管状移植物里,这也就给大血管缺损找到了桥接方案。这一针也许可以作为圆柱形织物结构的一部分,当作动脉假体。作为新内膜的内衬,它可以恢复血流而不会导致血凝块。为了验证这一想法,他把一块丝绸手帕用缝纫机做成管状,用它来代替狗的腹主动脉。结果在出血之前,它保持了血流通畅1小时。
1948年,Voorhees被派往圣安东尼奥的Brooke陆军医疗中心。在那儿,他用业余时间仍然继续着他的动脉替代物实验。他从邻居那儿借来缝纫机,用废降落伞尼龙布做成管子,用来替换6条狗的主动脉。其中一条狗生存了1个月。
1950年,Voorhees返回哥伦比亚长老会医院当一名外科住院医生。他还在继续把布作为动脉移植物的研究。这种布应该结实、稳定,具有恰当大小的孔隙以使血管内皮长入,柔软以使针线容易缝合。联合碳化物公司(The Union Carbide Company)提供了一种维尼纶(Vinyon-N)材料,最后这种材料被做成布。这种物质的化学惰性太强以致于不能被均匀染色,所以对公司没有什么商业价值,但这种布具有Voorhees想要的一切特性。之后这种布被他做成各种型号的管状物用于狗的主动脉移植。
Voorhees在1952年的《Annals of Surgery》公布了这一研究成果。他第一次宣布该成果时说:“我在实验室里观察到这简单的一针……但它却像一部电影在我脑海里重现了几个月。”
他继续着实验,却无法把这一假体用于人体,直到几个月后遇到一位主动脉瘤破裂的濒死患者。以前Blackmore平静的一句“那我们就做一个”立刻回响在他耳旁。Voorhees冲到楼下实验室,缝好一段维尼纶血管假体,然后跑回手术室,把它交给护士用高压灭菌器消毒。Blackmore把这段假体缝在主动脉上,然后松开止血钳,假体工作正常。但患者还是死了,原因是失血性休克及弥漫性凝血障碍导致的心衰。
受到这次事件的鼓舞,Blackmore把维尼纶血管假体成功地应用于一位主动脉瘤患者,后来许多患者应用这种方法均获得了成功。一年后,Blackmore和Voorhees把他们所做的基础和临床试验报告给国家研究委员会(National Research Council)。全世界外科学界为他们所取得的成就而欢呼,他们也由此开创了血管外科的新纪元。
之后,全美国的各大实验室都开始研究不同的纤维材料和制作方法。血管外科专家Steven Friedman描述了当时的情况:外科会议弥漫着纺织纤维的味道,外科医生都准备接受这一新词汇。外科医生马上接受了涤纶,这是一种在服装工业常用的聚酯纤维,因为它便于缝纫,所以比维尼纶更好。这种纤维奠定了主动脉瘤手术治疗的基石。
在20世纪的后半叶,许多腹主动脉瘤患者都用涤纶移植物得到了救治。20世纪90年代,金属支架替代了涤纶假体。金属支架从腹股沟通过导管放置到主动脉瘤处,不需要切除主动脉瘤。这种方法可以让主动脉瘤在旁边,而血液从移植假体中通过,这样就不必打开腹腔来切除动脉瘤。一些医学中心甚至可以在门诊完成这一手术,病人也只需花一天时间。美国前参议员鲍勃多尔(Bob Dole)就是在2001年7月用金属支架治疗了他的腹主动脉瘤。
爱因斯坦与腹主动脉瘤
每年大约有25万美国人新诊断出腹主动脉廇,如果发现得早,95%的患者可以治愈。如果没有发现,大约75%的患者都会由于主动脉瘤生长变大而破裂,最终死亡。55岁之前,腹主动脉瘤的患病率很低,但随着年龄增长,患病风险增大。80岁~85岁的人患病率大约为10%。美国每年约有9000名腹产动脉瘤患者死亡,比如爱因斯坦就是死于该病。
1948年12月,爱因斯坦69岁,因不明原因的腹痛住院,医生查体时发现他腹部有一葡萄柚大小的团块,手术证实为腹主动脉瘤。医生决定不动它,仅给他开了止痛药。两年后,腹主动脉瘤长大了,除非治疗,否则动脉瘤肯定“爆炸”。
爱因斯坦是一个坚定的宿命论者,得知病情后,他说:“那就让它爆炸吧”。不久,爱因斯坦完成了他最后一个愿望和遗嘱,1955年4月,他在家中昏倒,被送往普林斯顿医院,动脉瘤已经撕裂,但他拒绝手术,说:“我不相信靠人力能延长生命”。医生说服不了他,他死于4月18日,除把大脑留下来用于研究,遗体在当天火化。