介绍《外科的诞生》

《外科的诞生》：一本书带你了解，帮助大众重获健康的现代医学，是如何发展成现在的水平的？

解读的书是《外科的诞生》。外科是现代医学的一个科目，主要研究怎么利用外科手术的方法，让病人得到治疗。
这本书的作者叫大卫•施耐德，是一位美国骨科医生，也是知名的关节置换手术专家。这本书的副标题是“从文艺复兴到移植手术革命”，从文艺复兴到如今，差不多五百年时间。为什么讲外科的诞生，要从文艺复兴开始？施耐德说，这是因为，古希腊和古罗马的医学主导地位一直延续到16世纪，文艺复兴之后，人们才对身体和疾病有了科学认识。
他还说，现代人差不多有8000年历史，大约是300代人，一代约27岁，其中有295代人，98.3%的人类诞生到今天，得了病就听天由命；直到一百多年前，后面五代人开始得到“好医学”的照顾，而真正被“现代医学”照顾的，其实只有最近两代人，也就是说，直到最近六七十年，现代医学才惠及大多数人。施耐德把现代医学的时代称为“植入革命”时代，借助手术，把塑料、金属等材料制成的植入物放进人体，帮忙治疗患者，这是外科的一次革命，也是人类历史上一场意义重大的剧变。

这本书主要关注的是，为外科诞生打下基础的一系列重大突破。在书的前半部分，施耐德用了三个章节分别讲了印刷机、解剖学家维萨里的《人体构造论》，还讲了伽利略和牛顿，他这是在描述科学革命的大背景；而后，他才聚焦外科，分别讲述了血液循环、病理学、病菌、抗生素和麻醉的历史，有了这些科学基础，才可能有今天的现代外科。
每个重大突破的背后都有多位科学先驱的努力。他们为了改善人类命运作出了自己的贡献，不过，很少有书会把他们的故事串联起来，解释“我们如何走到今天”。把多位科学先驱的故事编织在一起，讲述外科学诞生的历史，是这本书的一个特色。除了讲述历史，施耐德也谈到了他对未来医学治疗的构想，展望了外科的发展前景。看这本书，就像戴上了一副外科医生的“眼镜”，不仅能看到这个学科的过去，也能看到这个学科未来的可能性。
为了写这本书，施耐德花了十多年时间搜集文献，还走访了历史上一些著名医院。他之所以写这本书，是因为他发现，很多人甚至包括一些外科医生，都不太了解外科的历史。他想让我们看到，最近几十年，现代外科医学取得的成就，并不是一蹴而就的，而是由那些勇往直前的先驱者，一步步塑造出来的。
先驱者们分布在不同的国家，在各自的领域钻研，然后有了自己的发现。有意思的是，这些科学发现并不是彼此孤立的，而是会相互推动。
就像作者在书里说的，“每项进步都建基于之前的突破性进展，每项进步又带来向下延展的进步”，这就是外科学演化到现在所遵循的模式“相邻可能”。等会儿在第一部分，我们就会详细解释这个概念，相信它也能给你的工作和生活带来启发。
好，我对这本书的解读分成三个部分。第一部分，我们回顾一下外科的历史。第二部分，我们讲讲“植入革命”中一个了不起的奇迹：心脏起搏器。第三部分， 我们来看看，在施耐德医生眼中，未来的外科会是什么样的。
第一部分
好，我们进入第 一部分，看看外科是如何诞生的。
施耐德医生一开头就引入了“相邻可能”这个概念， 来解释外科的诞生。
这个词是一个演化生物学家创造出来的，原本用来解释，生物系统为什么能通过逐步递进的、能耗比较小的变化，进化成更加复杂的生物系统。后来，科普作家史蒂文•约翰逊把这个概念用在了科学、文化及技术领域，在他看来，“相邻可能是一种变化莫测的未来，就像在绘制一张当下如何重塑自己所有路径的地图……每一种新组合都在其相邻的可能性中增加更新的组合”。
施耐德医生说， 外科学的崛起， 正好遵循了“相邻可能”这个模式， 科学家和医生之间联系不断加强，推动了彼此的发现和交流。比如，19 世纪的医生弄明白了疾病发生过程的细胞学基础，20 世纪的医生再发现治疗方法。施耐德说，这本书本质上说的就是“相邻可能”，医学崛起的首要基础是印刷术， 有了交流才有进步的可能，而后，“每一项进步都基于之前的突破性进展，每一项进步又带来向下延展的进步”。“相邻可能”这个模式，我们等会儿还会在实例中看到。
按照施耐德的说法，最近两代人才享受到现代医疗，最近五代人才得到好点的医疗照顾。他给我们提供了两个时间点， “两代人”差不多是六七十年的时间， “五代人”差不多是一百五十年到一百八十年之间。接下来，我们在这两个时间点上跳跃一下，看看外科发生了什么样的变化。
先来看“两代人”之前。20 世纪50 年代，美国开启了现代医学革命，开始建设新医院， 开展各种各样的研究项目。施耐德说，出现这些发展有一部分原因跟青霉素有关。
我们知道，青霉素是英国医生弗莱明发现的，这是一种能抑制细菌入侵的物质，能对抗葡萄球菌和链球菌。1929 年3 月，弗莱明发表了一篇论文叫《关于青霉菌培养的抗菌作用》。对，你没有听错，青霉菌是后来才被弗莱明称为“青霉素”的。论文是发表了，可青霉菌培养起来却不容易，尤其是弗莱明他们没有精密的研究仪器， 没有足够的人力和实验空间，更重要的是也没有足够强烈的热情，于是，他们放弃了研发。青霉素不够多，就很难实现它的临床价值，弗莱明同生产出第一种抗生素的光荣头衔失之交臂。
八年后，也就是1937年，牛津大学两位研究人员钱恩和弗洛里开始培养青霉菌、生产青霉素。弗洛里是澳大利亚人；钱恩出生在德国一个俄罗斯人和犹太人的移民家庭，大学毕业后来到牛津。他们努力研究的同时，人们对青霉素生长周期的认识逐渐清晰起来，1939年，人们发现：青霉素培养基的琼脂表面会长出一层薄薄的白膜，成熟后长出菌丝分支，产生富含青霉素的滴液，这些滴液可以用吸管收集起来。就在钱恩琢磨怎么改善青霉素培养基的时候，希特勒入侵波兰，钱恩无法返回德国，战争加剧了研究的紧迫性。1940年3月，第一批量产的青霉素通过稳定性测试。5月25日，研究人员对受感染的小老鼠进行测试。第二天早上，受感染的小老鼠全死了，而注射了青霉素的四只小老鼠还活蹦乱跳。人们终于有了一种可以广泛使用、疗效显著的抗生素了。
世界上第一个接受青霉素治疗的人，是牛津当地一个叫亚历山大的警察。1940年秋天，亚历山大被玫瑰花丛中的一根刺划伤了脸，脸部和头皮出现了革兰氏阳性菌感染，很快感染蔓延到躯干和肺部，肿块遍布全身。第二年2月的一天，这名警察接受青霉素治疗。第二天，他的脸部就消肿了，体温正常了，可以吃饭了。可惜的是，那时候的青霉素产量跟不上治疗进度，每三小时注射一针青霉素，五天的时间，钱恩和弗洛里弄出来的那点儿青霉素就基本没了。这时候，医院又有一位手术后发生感染的病人，怎么办？钱恩想办法从警察亚历山大的尿液中把青霉素提取出来，再次加工，给第二位病人用。他在牛津大学实验室里加工尿液，工作人员骑着自行车往返于医院和实验室之间，苦苦支撑了一个月，最后亚历山大死了，但第二位接受青霉素治疗的病人活了下来。
钱恩和弗洛里意识到，他们需要改进青霉素的大规模生产方式，可英联邦国家无法满足他们的需求，德日意是他们的敌人。1941年7月，弗洛里从英格兰辗转飞到美国，在纽约，已经有三家大医药公司在等着他，这三家公司是辉瑞、施贵宝、默克，他们看过弗洛里此前发表在《柳叶刀》杂志上的文章《化学治疗剂青霉素》，就等着跟科学家合作呢。几个月后，青霉素生产能力提高了一千倍。美国农业部研究实验室成功发现了理想的青霉菌菌株，改善了发酵方式。1942年到1945年，美国的青霉素产量呈指数级增长，而德国人没有进行抗生素的研究。
二战中，德国很多士兵都死于伤口感染，这个国家一度有世界上最伟大的化学家，为什么他们却不研究抗生素呢？简单来说，那时的纳粹政府把主要精力、财力、资源都用在了支持作战上，没有余力做科学研发，而且，德国科研机构已经开始衰落了，科学家们不仅失去了科学自主权，有的还失去了生命，大量有天赋的犹太裔科学家逃离了德国。
1945年12月10日，欧洲战火刚平息，弗莱明、钱恩和弗洛里三人就因发现和研发青霉素，获得了诺贝尔生理或医学奖。
青霉素在美国投入使用的第一年，也就是1942年，有个年轻人刚开始做实习医生，他叫查理•尼尔，后来是美国肩与肘外科医师学会的创始主席，擅长处理肩膀和肘部的疾病。二战期间，尼尔在欧洲野战医院和菲律宾野战医院工作，1945年回美国后，进入哥伦比亚大学医学中心，完成了骨科住院医生培训。在二战结束前，将异物植入身体的研究很少，往身体里放点儿象牙、骨头、玻璃，都会导致感染，最终都要取出来，有了抗生素，植入才看起来可行。
1950年，尼尔在做住院医生。那时候，遇到严重的肩部骨折和肩关节脱位，唯一的治疗方法就是切除肱骨头，患者只能听天由命。粉碎性肩胛骨手术，只能简单地移除碎片，给患者留下一个空荡荡的肩窝和一块疤痕组织慢慢康复，连枷臂总比截肢要好。连枷臂，听这名字，枷锁下的臂膀。切除肱骨头之后，一条胳膊基本上就废了。
尼尔医生研究了过去20余年间，医院收治的1796例肩部创伤患者之后，在1953年提交了一篇论文，刊登在《美国外科学杂志》上，文章主要讲的是，肩部创伤的治疗效果是多么不尽如人意。在这篇文章的最后一栏，有一张图片展示了一个闪亮的金属物体，文章作者说：“这是最近设计发明的关节置换假体，目前正在研究。置换假体在逻辑上是可能的，在处理肱骨头重大损伤方面很有价值。其真正价值还有待确定。”在施耐德看来，尼尔医生的这篇文章，就像一张蓝图，预先描绘了外科之后的发展，把异物植入体内这个命题，唤醒了工程师、生物学家和外科医生的想象力，给人类带来了“植入革命”。
1953年，尼尔医生做了第一次肩关节置换手术。跟他同时代的外科医生，都敢想敢干。1950年，几千位骨科医生在纽约参加骨科学会大会。一位外地医生要让同行们看一款新型的髋关节植入物，还请各位医生注意植入物的材质——钴铬钼合金，这才是适合放进人体内的东西，患者置换了这种关节后，没有发生感染和脱位。合金材质，我们不陌生，如果你想让自己的牙更美，可以考虑一下钴铬烤瓷牙，这也是一种植入手术。那次大会之后，合金材料、聚乙烯材料，开始逐渐被运用到骨科手术中。
刚才我们说的是差不多两代人之前的情况。那么五代人之前呢？书里介绍了一位理念超前的医生。
1885年，塞尔维亚和保加利亚战争期间，德国医生格鲁克给一个士兵处理过股骨骨折，用了两块钢板和螺丝钉，这个士兵恢复得很快，格鲁克医生自然会想，人体内是不是可以引入其他材料来替代骨骼。那个年代的外科医生不用受什么监管，自己发明医疗器械，自己琢磨医用材料。到了1890年，格鲁克医生一年就做了14例关节置换手术，手腕、胳膊肘、膝盖、髋关节，他全换过，替代骨头的首选材料是象牙，因为象牙看上去跟人类骨骼有点像，当时的德国也有丰富的象牙资源。象牙关节刚放进去没问题，但很快就会出现关节感染、败血病，有的患者会因此死亡。格鲁克渴望对外展示他的发现，他找了一个做家具的工匠，在人体骨骼模型上安装了象牙材质的关节替代物，打算在国际外科学大会上做报告。但德国同行不让他展示这副骨架，因为他的想法太粗暴，不考虑病人死活。后来，格鲁克这副骨架，在欧洲各地巡回展览了数十年，二战之后，被苏联人当作战利品拿走了。
回过头看，格鲁克医生用象牙植入物替代关节的方式，实在太过超前。往人体里放进一些替代品，这要等到抗生素和合金材料都预备好之后，才能变为现实。这就是我们前面说的“相邻可能”。
第二部分
施耐德医生认为，有了“植入革命”才是“现代医学”。因为在他看来，医生能通过“植入革命”部分地参与到“造人”的过程中，能改造人体，就是现代医学了。“植入革命”中，有一个了不起的现代奇迹，那就是心脏起搏器，植入起搏器可以帮助患者恢复心脏的规则搏动。书里介绍，每年有将近50万个起搏器被植入心脏。
接下来，我们了解下，第一款植入型心脏起搏器的故事，它能让我们看到科学和医学的进步，以及这个过程中，科学先驱们的努力。
我们把手放在胸前或者放在脖子上，都能感受到血脉的节拍。心脏带有生物电，里面有一个部位叫窦房结，它就像心脏的天然起搏器，会产生电脉冲。窦房结向房室结传达信号，推动心室的收缩，这就是心脏自己的节拍器。如果心脏的电脉冲传导出了问题，患者就会出现心动过缓、低血压以及心功能极度减退，除非使电脉冲传导正常化，否则无法维持生命。
1957年，第一款植入型心脏起搏器在美国明尼阿波利斯市问世。那一年的前几个月，明尼阿波利斯的外科医生还在用一种实验室设备来刺激患者的心脏收缩，这个设备叫“格拉斯刺激器”，跟一个微波炉大小差不多，会产生小幅电压，需要用交流电源插座。10月31日，这个城市停电了，导致一名患者去世，当地的心脏外科医生李拉海很受打击，他非常懊恼：为什么病人的生死要绑定在一个电源插座上？这位医生认为，应该生产一种由电池驱动的微型产品，让那些患者摆脱电源插座的束缚，他就找到一个年轻工程师，说出了自己的想法。
这位工程师叫厄尔•巴肯，高中毕业后参军，在陆军通信团负责修雷达。二战结束后，巴肯在大学学习电子工程专业，他的爱好就是鼓捣家用电子产品。巴肯发现，医院的电子设备正在增多，医生的工作也越来越依靠电子设备，这件事情有前途。1949年，他和姐夫一起成立了一个小公司，专门负责维修明尼阿波利斯医院里的电子设备。然而，维修电子设备挣不了大钱，巴肯的小公司勉力维持生计，第一个月的收入只有8美元。1957年10月的那次停电事故，给巴肯的生意带来了转机。
李拉海医生跟巴肯谈完心脏起搏器的想法之后，巴肯立刻就开始动手。那时候，晶体管技术正在蓬勃发展，巴肯曾经在杂志上看到过怎么做电子晶体管节拍器，他就改造了一下电路，设计出来第一个心脏起搏器。
请注意，这又是一种“相邻可能”，也就是，“每项进步都建基于之前的突破性进展，每项进步又带来向下延展的进步”。晶体管的发明是电子时代的核心产物，早期的真空管耗电高，产生的热量太多，而晶体管更小，更节能，电路中的晶体管部分，不仅彻底改变了电子产品、通信方式，还有医学。
巴肯把自己设计的双晶体管电路，装进一个铝制的小盒子里，盒子大约一副扑克牌大小，装置上有一个开关，有脉冲频率和电流输出变阻器，里面放一块9.4伏的锌汞电池，电线能穿过皮肤连接到心脏。这东西弄好之后，研究人员先在狗身上做试验，觉得这个装置经过改进后，或许能接入人体。巴肯把起搏器原型机交给了李拉海医生，第二天，他去医院办事，经过一间病房，看见了李拉海医生，而病房里的病人正在使用他前一天刚交给医院的原型机。巴肯很惊讶，这就能用了？李拉海医生回答说，实验室告诉我起搏器有效，我不想再浪费一分钟的时间，不能让病人送命。
那是1957年，美国外科医生可以在没有美国食品和药品监督管理局的设备许可下，就为病人植入装置，也不存在医疗器械审批流程。现在的医生要是敢这样做，就属于犯罪会坐牢。20世纪五六十年代，就像是医疗器械发展的“西部拓荒时代”，靠着大无畏精神和乐观的心态，李拉海医生和巴肯就发明出了这种救命装置。1960年，巴肯制造出了第一台可靠的可植入式心脏起搏系统，此后，销售额越来越高，产品线越来越多，他的那家小公司，后来成为全球最大的医疗科技公司
“美敦力”，2021年，这家企业的市值超过一千亿美元。
施耐德医生写书的时候，专门去拜访了巴肯。巴肯已经九十多岁，在夏威夷有一个私人光电农场，用太阳能发电，自行供电，还可以用海水淡化装置为自家生产淡水。施耐德医生上门，巴肯当然要阐述一番美敦力的公司理念。但他还说，看到、听到、触摸到老收音机和电子设备，内心就会非常快乐，只有明白电子产品来龙去脉的人，才能欣赏它们具有的魔力。
心脏起搏器的出现是心脏外科发展故事中的一小部分。在新技术没诞生之前，美国总统犯了心脏病，也没啥好的治疗方法。书里说，1955年，美国总统艾森豪威尔和参议院多数党领袖林登•约翰逊，相继心脏病发作，医生做完心电图，就让他们卧床休息。但没多久，心脏外科就开始大步向前。比如，缺损闭合和心脏瓣膜手术，这些原本深不可测的手术方式，在20世纪50年代，变成了成熟的心脏治疗方式。1960年，首例人工瓣膜手术实施。1961年，美国有300家医院具备进行心内直视手术和血管造影术的能力，短短十几年的时间，心内直视手术已经从试验性的手术，变成标准化治疗技术。心内直视手术，指的是一种心脏手术，打开病患的心脏，然后进行手术操作，以恢复心脏的正常外观和功能。到了1986年，心脏支架技术问世。英国医生哈维为弄明白血液循环，最先对心脏进行生理学测量，是17世纪的事情，但心脏却是最后一个屈服于外科医生手术刀的器官。
施耐德在这本书里花了很大篇幅写外科医生，也花了很大篇幅写医疗器械。他问读者，你们是不是觉得我是医疗器械公司的托儿啊？我真的不是。医疗器械出现后，确实也出过不少问题，植入物带来的负面影响会让人感到恐惧，但他认为，过去75年间医学上发生的重大变化，离不开“植入革命”。他希望自己的读者能客观看待医疗器械行业，既能看到它的不足，也能赞赏人们在这个行业中取得的成就。
第三部分
在这本书的最后两章，施耐德展望外科的发展前景。第三部分，我们就来看看，施耐德医生如何展望未来。
外科医生的手都非常灵巧。有一个笑话是这样的，说一个外科医生吹嘘，最有价值的外科工具就是自己的手，内科医生听了说，至少他不会把自己的手落在病人身体里。在施耐德看来，未来的外科手术当然还会依赖外科医生灵巧的手，但是，也依赖于外科医生往病人身体里放进了什么东西。
1982年的时候，一说起脑植入物，人们都会觉得是科幻小说里的东西。可是到了1987年，情况发生了变化。有一天，法国神经外科医生本纳比德给一位老年帕金森患者做脑部实验。这位患者的身体会严重震颤，本纳比德医生把探针插入患者脑部，探针会向大脑深处传送微量的电脉冲。
医生想知道如果改变了电流频率，会不会让患者的震颤症状消失，结果，在到达一定频率时，病人完全停止了震颤。实验结束后，本纳比德医生把带有四个金属触点的导线，留在了患者的丘脑部，他把导线连接到外部电源上，用一个小盒子调制这个装置。这就是世界上第一个植入大脑深部的刺激装置，那时候，还没有相关的机构负责监管，本纳比德医生经过领导同意后，继续为患者植入这些装置。
到了2003年，随着科学家对大脑的研究越来越深入，美国食品与药品监督管理局批准，可以将脑深部刺激植入装置用来治疗帕金森病。这种装置的效果比药物更好，而且还能维持很多年。施耐德就亲眼见过一位帕金森患者植入了这种装置后，双手不再震颤，能够自己喝水。
施耐德介绍说，脑深部刺激术现在的应用范围大大拓展，还可以用于治疗肌张力障碍、癫痫甚至是老年痴呆症。如今，脑深部刺激术已经在全球范围内进行了15万次。就拿美国来说，2014年，美国的外科医生大约在患者身上放置了两万个脊髓刺激装置、7000个骶神经刺激装置和2000个迷走神经刺激装置，为很多患者带来了新生。
书里介绍，在本纳比德医生等人的贡献下，人类已经进入了神经网络调制时代，大脑的植入式装置被统称为“脑机接口”，能够传递电脉冲，刺激神经元，还能起到记录和交互的作用。大脑相当于我们身体的中央处理器，负责接收、处理我们所有的感觉信息，在施耐德医生看来，脑机接口就是终极的植入物。
说起医学的未来前景，施耐德医生非常乐观。他说，一个世纪之后，癌症将被治愈，糖尿病、心脏病和关节炎都会成为遥远的过去。人类的注意力会从治疗疾病，转到预防和治愈疾病上。他在这本书的最后一章，还预测了未来的医学发展，他说，关节置换、起搏器、心脏瓣膜和脑部刺激装置，都会逐渐改进，直到发生质变，来挑战人类以前未战胜的疾病。
施耐德医生还说，未来，机器会越来越小，人工心脏可能是纳米级别的。未来几十年，人类与疾病的战争，会从生物治疗、植入和基因治疗这三方面入手。举个例子，糖尿病患者最初只能通过每天注射胰岛素来治疗，这就是生物治疗，也就是通过制药和营养方案治疗。如果生物治疗没有效果，就可以植入人工胰腺，也就是植入治疗。施耐德医生说，治疗糖尿病的最终目标是基因治疗，假如有一天，基因治疗技术发展完善了，也许就可以用这种技术来治疗糖尿病了。（“纳米颗粒+基因编辑”双剑合璧！实现高效、持久降低胆固醇水平）
展望未来时，施耐德还在书里出了一道题，想考考大家对医疗的未来有没有信心。这道题是：如果你一定要把自己全部的净资产投入到某一个领域的医疗公司，一百年不许取回，你会把钱投在哪里？是医药公司，关节制造商？还是一家基因技术公司或者一家生物电植入产品公司？
施耐德会选择把钱投资到生物电植入产品公司，因为他对医疗的未来非常有信心。在他看来，一百年后，癌症可能已经不再存在了，而基因技术可能会把人变成没有染色体缺陷的生物，婴儿一生下来染色体就都是正常的，不用受到免疫系统疾病、食物过敏、精神病和心脏病的威胁。施耐德说，当疾病不再困扰我们，我们的注意力会放在如何不断提高自己的身体、心理和社会层面。他相信，人类到了那种时候，依然需要脑机接口这个植入物，所以，他会选择把钱投资到生物电（是个概念）植入产品公司。你会如何回答这道题呢？
最后，我们还想提醒一下，刚才这些展望和畅想，都只是施耐德医生的个人观点，他站在了一个很乐观、很大胆的视角，来看待基因治疗等具有争议性的问题，但其实，许多技术仍在发展中，关乎医学伦理的命题，社会各界也仍在探讨中，一切仍然有待观察。不过，施耐德医生的这些看法，也让我们看到，医学的进步历史中，不光只有先驱者的远见、勇敢和耐心，也有疯狂的想象。
结语
这本《外科的诞生》就解读到这里。我们再来回顾一下本期的知识要点。
第一，施耐德医生用“相邻可能”这个概念来描述外科的诞生和发展。他讲述了历史上的外科医生、病理学家、生物学家是怎样一点点累积关于疾病的认知，怎样将知识转变为治疗方案的。他提醒我们，外科的发展离不开病理学、抗生素和麻醉，但也离不开晶体管和合金材料。未来的科技发展，肯定会给外科带来更多的“相邻可能”。
第二，施耐德说，过去的300代人，其中295代生了病只能听天由命，最近五代人才有了好点儿的医学照顾，最近两代人才体会到“现代医学”的好处。作为一名骨科医生，施耐德将“植入革命”视为现代医学的一个重要标志。有了“植入革命”，哪个关节不行了，换；哪个器官不行了，换。外科医生部分参与了“造人”的过程。
第三，施耐德对未来的医学发展极为乐观，在他看来，大部分疾病会在一百年内被治愈，以后，大部分人生下来就倍儿健康。施耐德虽然是骨科医生，但他把对未来的重注压在了生物电植入产品公司，而不是医药公司、关节制造商或基因技术公司。在他看来，脑机接口是终极的植入物，人类打败疾病和退化后，依然需要脑机接口。
好，这就是本期音频的全部内容。恭喜你，又听完了一本书。
撰稿：苗炜工作室