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1805年2月7日
波兹尼和医用内窥镜

长久以来,人类对自身体内的奥秘抱有极大的兴趣。早在公元前460年左右,古希腊的名医希波拉底就曾描述过一种直肠诊视器,类似的装置还在意大利庞贝古城遗址中发现过。

具有超常能力的天才,常具有三个明显特征,超常的智力、对事物的好奇心和非凡的创造力。近代内窥镜的发明就出自于一位天才之手。200多年以前,德国医生菲利普·波兹尼( 图1 )就是这样的人。他多才多艺,不仅喜欢读书,爱好文学和哲学,擅长绘画,喜欢化学和科学技术,更是一位天生具有聪明头脑和特殊好奇心的人。他曾异想天开地研究过飞行,但最后却选定了医学。广泛的爱好、聪慧的头脑和非凡的创造性,使他在1806年首创一项重要发明——医用内窥镜,这个发明虽然短命,却对后世产生了重要的影响。

1804年,波兹尼获得了医学博士学位后,成为了法兰克福的一名医生,就在这一年,他发明了检查耳道的内窥镜,这项发明在法兰克福报纸上进行了报道。接着,他又陆续发明了检查口腔、鼻腔、尿道、直肠、阴道、子宫颈的内窥镜。这些内窥镜主要由一个花瓶状的光源、蜡烛和一系列镜片组成,分别带有不同的观察管,如 图2 所示。 1805年2月7日 ,波兹尼把这些成果发表在当年的医学杂志上,并在这一年的7月,在学术会议上做了公开的表演,但他的发明却没有得到同行们的认同。

1808年5月30日这天,在病人卡尔·西奥多·达尔巴格的要求下,波兹尼为他做了内窥镜检查。在当时,波兹尼已经是法兰克福4位著名外科医生之一,这项检查不仅具有极大的风险,也招致同行们的舆论压力。波兹尼顶住蔓延在周围的舆论压力,从1809年开始,用这种检查方法成功地治疗了42例病人。波兹尼这项发明能直接观测人体内部脏器,既提高了诊断的准确性,又免除了病人开胸破肚的痛苦,但是,当时的医学界却无视这个发明特殊的意义,波兹尼的发明最终遭到维也纳医学学会的封杀。

波兹尼的发明没有在德国生根发芽,却先后在英国、法国蹒跚起步了。伴随着光电技术与材料科学的发展,医用内窥镜也得到了长足的发展。医用内窥镜的发展经历了漫长的岁月,大体可以分成几代:最早的如波兹尼所发明的硬式内窥镜,由于不能弯曲,只能用于检测耳道、鼻腔、口腔、食管、膀胱和尿道,检查时病人遭受痛苦,检测范围也受到限制;1957年,由于光纤技术的发展,促使软式内窥镜诞生,美国医生巴塞尔·赫克维茨( 图3 )首次研制出世界上第一台光纤胃内窥镜( 图4 ),可以检测胃和十二指肠,甚至做颅内检查,光纤内窥镜成为软式内窥镜的第二代,为光纤内窥镜的发展拉开了帷幕, 图5 是胃内窥镜检查示意图;1983年,美国伟伦公司(WELCHALLY N)推出了首台电子内窥镜,这种装置利用微型图像传感器代替光导纤维的导像术,宣告了内窥镜发展史上的又一次历史性新突破,由于它的功能强大,这一发明引发了内窥镜的研发热潮。

图1

图2

图3

使用内窥镜可以直接检查消化道、呼吸系统、腹腔、胆道、泌尿系统、生殖系统、血管、关节、颅内等。有的内窥镜不仅可以自由弯曲,还可以携带微型驱动器,使前端或任意部位自动弯曲,在医生的指挥下,可以在肠道内的任意部位、任意方向上进行探测。有的内窥镜非常纤小,其视频摄像头仅有1.2毫米×1.5毫米大小,甚至能深入到内径非常细小的胰腺管内探查。接着,微型脊髓内窥镜、眼底内窥镜、齿科内窥镜、颅内内窥镜陆续面世。医用内窥镜操作也越来越灵活,几乎到了无孔不入、无腔不进的地步。

然而,这3种内窥镜都没有脱离一种束缚,由于采用插入式,探头必须与外部相连,这种检查方式因病人年龄、体质或病情危重程度等受到一定的限制,仍免不了带给病人痛苦。随着科学技术的发展,一种无线内窥镜,又叫胶囊内窥镜应运而生,它的出现,成为医用内窥镜发展的第4个里程碑。

胶囊内窥镜是一个装有信号传输装置的胶囊,通过病人口服进入肠胃道以后,随着消化道的蠕动在消化道内边运动边拍摄图像,医生利用体外图像记录仪了解病灶情况,从而作出诊断。这种方便、快捷、无创伤、无痛苦、无交叉感染、不影响病人的正常生活、工作的检查方法,不仅扩展了消化道的检查范围,也克服了过去插入式检查方法的局限性,成为消化道疾病,尤其是小肠和结肠疾病诊断的首选办法。

胶囊内窥镜是由以色列发明家、电气工程师伽维埃尔·依丹所发明的,这项发明带有一定的偶然性。1981年的一天,他与一位波士顿的医生聊天,这位医生谈起了内窥镜。由于伊丹当时的工作,使他对遥控摄像装置非常熟悉。说者无心,听者有意,依丹立刻联想到了智能导弹上的遥控摄像装置,萌生了研制无线内窥镜的念头。但这个设想实施起来却颇为不易,因为与导弹不同,胶囊内窥镜所需要的器件都要微型化:微型照相机、微型发光二极管和数字图像的微型发射装置。为等待这些微型器件的问世,胶囊内窥镜从设想到实现整整花了20年。最终研制成功的胶囊内窥镜长1.5厘米,直径不足1厘米,重3.7克,里面装有一个芯片摄像机、6个发光二极管,两个氧化银电池和一个三极管。病人口服这粒胶囊之后,在5~8个小时内,胶囊顺着消化道游动,每秒传输两张图片,医生可以获得整个消化道的50 000幅图片。 图6 为依丹和他所发明的胶囊内窥镜。

依丹的胶囊内窥镜主要用于检查克劳恩氏病,这是一种原因不明的肠炎,多发生在结肠,此外还有肠道肿瘤、肠胃道出血等。在此之前,对肠道检查,只能探到1.2米深,而利用胶囊可以跟踪整个消化道。到2011年为止,这项技术已经在75个国家,5000多种医疗器械中,使用了150余万次,受益的病人达23万以上。因为这项发明,依丹获得2011年非欧洲国家发明者获奖提名。

医用内窥镜发展了200多年,受益的人群恐怕有几千万人之多,这一切发展的源头来自于200多年前的德国医生波兹尼。现今,内窥镜在医学诊断与治疗中红火地发展起来,但被人们誉为内窥镜之父的德国医生菲利普·波兹尼却因内窥镜的发明而穷困潦倒。1809年4月,波兹尼因为感染不治去世,时年仅36岁。半年之后妻子也随他而去,3个未成年的孩子只得留给朋友收养。

1954年,法兰克福大教堂重新装修,为了纪念波兹尼,他的坟墓仍留在了教堂的原处。在墓前的碑石上,至今还能看到朋友留给他的话:

“菲利普·波兹尼医生以他的创造性,首先发明了能探视内脏器官的光学仪器,由于高度的责任感,他曾独立而顽强地与周围做过抗争。最后在1809年4月4日到5日,结束了他年仅36岁的一生。仅以此奉献给菲利普·波兹尼的灵魂。他的忠实朋友F.F.。”

图4

图5

图6

关键词: 医用内窥镜,菲利普·波兹尼,巴塞尔·赫克维茨,伽维埃尔·依丹,胶囊内窥镜,medical endoscope,Philipp Bozzini,Basil Hirschowitz,Gavriel Iddan,capsule endoscopy

图1: http://www.urologichistory.museum/content/collections/uropeople/bozzini/p1.cfm

图2: http://history.uroweb.org/instruments/early-endoscopes/lichtleiter/?no_cache=1

图3: http://www.uab.edu/medicine/gastroenterology/faculty-faculty/basil-hirschowitz-md

图4: http://www.hunterslodgevets.co.uk/newsitemdetail.aspx?n=1737&clientId=10102

图5: http://www.surgerylaparoscopic.co.uk/endoscopy/

图6: https://sites.google.com/site/diagnosticpill/history-of-invention YOlTDEvWdazVhYrRjrSjaW9jRQRc32+z9TlN4wZc0X6BuHcXQLgUtKTq4dnhbZUg

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