24 　假体

“美好时代”的奇妙发明：面包师朱尔斯·佩杜

外科手术一直都是手工活，但也越来越依赖科技。今天，即使是日常的手术也离不开科技。一个半世纪前，少数积极得要命的外科医生推动了外科学中的科技革命。

19世纪末，西方文明迎来了一次前所未有的巨大飞跃。文艺复兴、启蒙运动和许多其他革命之后，工业革命成为高潮。这是一个充满新思想、新哲学、新发现和新发明的时期，人们普遍乐观积极。未来是属于科技的，这种新时代的乐观主义在法国最为流行。19世纪出现的新发展，给英国带来了拘谨、灰暗的工业城市，给美国带来了野蛮和无法无天，而在法国，它带来了大胆、享乐和华丽。这是一个美好的时代，这个“美好时代”的中心无疑就是巴黎。巴黎有着壮丽的大街和林荫大道，宫殿般的火车站，还有博物馆、公园和喷泉。这是一个令人眼花缭乱的城市，它是马克西姆餐厅、红磨坊和女神游乐厅的城市，是图卢兹-劳特莱克、萨拉·伯恩哈特和康康舞的城市。在这个著名的城市里，最著名的外科医生名叫朱尔斯-埃米尔·潘。在圣路易医院开创了事业之后，1893年，他在健康路（Rue de la Santé）上成立了自己的医院，起了一个一点都不谦虚的名字：国际医院。

然而，在巴黎过着幸福生活的暴发户，与在贫穷郊区辛勤工作的劳工们形成了强烈的对比。奇怪的是，这种阶级间的差异，在两种影响所有阶层人群的慢性传染病上表现了出来：穷人患结核病，“少数幸运儿”患梅毒。这两种疾病都十分常见，当时的人们仅有40～50岁的预期寿命也与它们有关。出于这个原因，19世纪的大多数人没有机会得那些常见于老人、在20世纪变得很普遍的疾病，例如，骨关节炎（关节的磨损）就不常见——在当时，关节更容易得结核或梅毒。

朱尔斯-埃米尔·潘描述了一个肩关节得了结核病的特殊病例，并提出了一个典型19世纪式的、乐观得要命的解决方案。在一位手巧牙医的帮助下，他用一个新的机械关节替换了肩关节。患者是一名37岁的穷苦面包师，住在郊区，名叫朱尔斯·佩杜，他很有可能在还是个小男孩时就感染了结核，因为从初次结核感染（常始于肺），到发展为身体其他部位（如脊椎或其他骨骼）的二次感染，需要几十年的时间。

潘的肩关节假体是美好时代的法国众多的奇妙发明之一，与世界上最高的人工建筑（古斯塔夫·埃菲尔建造的铁塔）、电影摄制技术（卢米埃尔兄弟发明的电影）和脚踏车（皮埃尔·米修斯发明的自行车）齐名。令人惊讶的是，这个人造肩关节竟然坚持了两年。

结核病就像梅毒和麻风病一样，会逐渐改变身体组织，导致毁容和畸形。它们是慢性感染，通常不会有突然而剧烈的症状，而是会缓慢发展，侵蚀组织。这是因为它们是由特殊的细菌感染引起的——麻风病和肺结核由分枝杆菌引起，梅毒由螺旋体引起——在体内引起的反应不同于其他大多数细菌。

结核杆菌吸引免疫细胞形成小块组织结节，即肉芽肿，细菌逐渐将其破坏。结核细菌的侵袭性并不强，但十分持久，因此从长期来看，其破坏作用要比其他感染严重得多。它们缓慢地扩散到全身，隐匿多年。如果没有抗结核药物——专门对抗结核杆菌的抗生素——它们就永远不会离开被感染的组织。结核病的典型症状是盗汗和消瘦。结核不会对局部组织造成急性而严重的损害，不会产生脓液和发红、疼痛、发热的脓肿，它引起的局部反应要慢得多，但这绝不意味着它不严重。受结核杆菌感染的组织逐渐被破坏，形成一种类似奶酪的物质。因此，结核性的脓肿被称为“冷脓肿”。

当朱尔斯·佩杜来到潘的医院时，他病得很重，十分消瘦，左上臂有一个巨大的冷脓肿。从外表可能看不出来，但如果握住他的手臂，就会清楚地摸到皮肤下面有一团液体。肩膀每动一下都会很痛，手会受压肿胀，和上臂一样难以动弹。潘最初认为，拯救他生命的唯一方法是切断关节，将整个手臂从肩关节分离出来。但这位面包师坚决拒绝，宁愿死也不愿独臂活着。毕竟，他需要双臂来维持生计。潘接受了挑战，虽然这与他的判断相悖。他为佩杜做了手术，仅仅进行了冷脓肿的“清理”（nettoyage）。他从肩膀顶部开始，在上臂做了一个长长的切口，暴露出骨头。骨头的上半部分完全受累，包括球形的头部。潘清除了所有形似干酪的骨组织。骨膜（覆盖于骨头表面的膜）、肩关节囊和关节窝似乎尚为完整，留下一个界限分明的空腔。1893年3月11日第一次手术后，患者在几天内恢复了健康，他的手臂保留了下来。

因患梅毒或结核而造成鼻子和下巴畸形的患者，脸上会临时植入铂金，潘对此十分熟悉。他请牙医迈克尔斯为他的患者做一个机械肩关节，尽可能使用惰性材料，还要保证肩关节的功能。迈克尔斯设计了一个精巧的装置，至少在理论上能满足这两个要求。他做了一个橡胶球，在煤油中煮了24小时使之变硬。球的表面有两个凹槽，彼此成直角，有两个铂金环可以在凹槽中移动。水平环用两颗小螺丝固定在肩胛骨的肩关节窝上，这使得手臂能够向内和向外运动（外旋和内旋），垂直环的活动使手臂能够抬起（外展）。第二个环被固定在一根铂金管上，以替代上臂的顶部。

潘在第一次手术后不久就在相同的地方做了切口，给患者植入假体。假体与空腔很契合，他用羊肠线将铂金管紧紧地缝住。他在手臂上留了一个橡胶引流管，再用马鬃线将皮肤缝合起来。在关于患者进展的报告中，他写道：“一切都进行得很顺利。”12天后，佩杜又能走动了，在“体重”增加了35磅之后出了院。潘并没有具体说明佩杜住院多长时间——几个月，或者半年？他倒是写过，有4次不得不从伤口中引流脓肿。至于手臂的功能怎样，却根本没有提及，可毕竟这才是整个手术的目的。佩杜出院后，潘有一年没有见过他的患者。这件事本身就不大寻常——著名的外科医生竟然会允许一个普通的面包师带着一只装满铂金的上臂离开（尽管这种稀有的金属在当时并不被认为很值钱）。

为什么他对这个假体如此乐观？路易斯·巴斯德早在30年前就证明了细菌是导致疾病的罪魁祸首，而10年前罗伯特·科赫发现了导致结核病的杆菌。然而，潘对人体抵御外来细菌入侵的机制知之甚少。我们现在知道，只有健康的组织才会产生有效的局部防御反应。无论潘将冷脓肿周围的组织清理得多么彻底，这些外来的材料——橡胶球和铂金管——还是为细菌提供了人体免疫系统无法触及的存活之处。因此，整件事从一开始就注定要失败——一年之后就能看出来。

骨关节炎

我们的骨头通常并不相互直接接触。它们在关节里的末端覆盖着一种特殊的组织——软骨。软骨是终极的不黏材料，它比聚四氟乙烯（PTFE，更为人所知的名称是铁氟龙，有史以来最光滑的合成材料）还要光滑许多倍。这使得软骨成为我们身体中几乎不可替代的组织。不幸的是，它也是少数不能愈合的组织之一。软骨细胞在无血液供应的环境下存活，只吸收很少的氧气和营养物质，且代谢率极低。一旦软骨在儿童时期形成，软骨细胞就几乎不再生长或进一步发育，因此，与我们身体的大多数其他组织不同，软骨几乎无法再生。坏死的软骨细胞不会被新的软骨细胞所替代，而且由于没有血管，所以如果软骨受到损伤，也几乎不可能形成瘢痕组织。因此，软骨组织的磨损实际上是不可逆的。它还会导致关节的磨损，也就是骨关节炎。骨关节炎会出现在老年人的负重关节（膝盖、髋部和脚踝），也可能出现在年轻人骨折或其他关节损伤后。骨关节炎的典型症状是关节僵硬，尤其在早晨以及活动开始时疼痛。到了更严重的阶段，它还会导致休息时的关节疼痛和关节功能的进行性丧失。这两个问题只能通过完全或部分关节替换来解决。人工关节常用金属和铁氟龙制造。

1897年，潘发表了一篇关于这次手术的随访报告。佩杜被植入假体约两年后，又回到了医院，因为他出现了瘘管——上臂有一个洞，不停地流脓。潘用X光透视了手臂——这是德国刚刚出现的一项全新发明。他没有写在X光片上看到了什么，但他决定取出假体。他在同样的位置再次将手臂切开，发现假体周围形成了一层骨质。原来冷脓肿的瘢痕组织已经化脓，并已转化为骨组织。这里乱成一团，但看上去似乎强度足够，即使没有假体也可以保持手臂的长度。潘取出了假体，大概它也早已从连接点上脱落了。他把伤口包扎好，患者开始恢复。同样，潘也没有提供关于肩或手臂功能的信息，也没有说明他是否解决了瘘管的问题。尽管如此，他还是自豪地向医学会提交了这个病例的记录。

潘固然严重高估了自己治疗方法的成功，但他确实领先于他的时代，不过他并不是第一个进行关节替换的外科医生。1890年，德国人泰米斯托克利斯·格鲁克已经换了至少14个关节，包括膝、手腕和肘关节，假体全部用象牙制成。他甚至让人按不同的尺寸制作了关节的各个部位，以便在术中找到适合关节两侧的假体，当场将两个象牙部件组装在一起。但格鲁克也不够幸运，他的患者也患有结核，和潘一样，他也不明白，对于假体领域的先驱来说，治疗受细菌感染的关节不是个正确的选择。现在我们知道，人工关节必须在绝对无菌的条件下安装，手术过程中，任何进入假体的细菌都会不可逆转地导致整个假体被感染，假体最终只能被取出。

抗结核药物和抗生素的发现抑制了结核病和梅毒，人们的寿命增长，可以用人工关节治疗的患者出现了。骨关节炎，是由关节长年负荷过重引起的，没有感染，大多发生于晚年。它是关节置换的理想适应证。橡胶和象牙的组合不够坚硬。象牙和木头曾被试用过，但这些天然材料在体内会溶解。铂金变得非常昂贵，钢容易生锈。1938年，钴-铬-钼合金被引入假体手术。钴-铬-钼合金是钴、铬和钼的合金，强度极高，十分耐磨，不会生锈，不会引起过敏反应。现代植入物由钛或含铁氟龙的复合材料制成。

今天，效仿当年的格鲁克，人工关节的两边都有不同的尺寸，并且在术中进行测量和组装，然后用螺钉或环氧树脂水泥——作为黏合剂使用，随后会变硬——将单独的部件与患者的骨头连接在一起。最常见的置换关节是髋关节、膝关节和肩关节。手术的目的首先是缓解骨关节炎引起的疼痛，其次是阻止关节功能的恶化。

以今天的知识来看，潘的假体手术似乎完全没有意义。第一次手术已经减轻了疼痛，清除了冷脓肿。在这方面，假体很可能没有起到什么作用。相反，这个装置放在手臂的众多肌肉中，至少可以说是不怎么舒服的。第三次手术可见上臂高度骨化，这只能说明佩杜的肩关节几乎完全失去了功能。大概他的胳膊根本动不了，肩关节也完全僵硬。但是即使没有潘的假体，也会如此。总之，这个精巧的装置没有什么好处，但也没什么害处。

潘确实给我们留下了另一项有用的发明。现代手术中用到的几乎所有钳子和持针器，其原型都来自他的设计，这些钳子和持针器包括由拇指和食指把持的两个相对的金属手柄，每个手柄都有一个齿状突起。这些突起可以像棘轮一样相互咬合，保持夹紧。潘也是第一个切除脾脏的外科医生，还差点成功切除一部分胃。在最后一次报道面包师和他的肩关节一年后，潘死于肺炎，终年67岁。朱尔斯·佩杜的结局不得而知。

迈克尔斯和潘的那件“外科杰作”到哪里去了呢？潘最初保留着朱尔斯·佩杜的人造肩关节，但不知为何，最终它落入了一位不知名的美国牙医之手。他把它带回了美国，现在保存在华盛顿特区的史密森尼博物馆。

只要没有细菌进入，人体就能很好地应对外来材料。面包师的故事以及关节假体的历史表明，身体与外来材料的相容建立在没有感染的基础上。如果细菌附着在体内的异物上，显然免疫系统是无法触及的。因此，只有在绝对无菌的条件下才能安装假体材料。这一原则不仅适用于人工关节，也适用于修复疝的合成补片、金属夹和金属钉、心脏起搏器、人工血管、骨折用的螺钉和金属板、眼睛中的人工晶体、中耳的人工听小骨、脑内引流系统、血管的金属支架、心脏的机械瓣膜和乳房的硅胶植入物。

缝合线是个例外。它们不可能总是留在体内，这就是可吸收线被广泛应用的原因。如果缝线上有细菌，你可以等待，而不用重新切开患者的身体，从深处取出缝线。一旦缝线溶解了，细菌通常也会消失。从罗马时代开始，人们用干燥的绵羊或山羊肠做成线来缝合伤口。潘在他的报告中也提到了羊肠线的使用。