Chirurgiczne i „okołochirurgiczne” Nagrody Nobla

Czy może być lepszy dzień niż 10.12 na rozpoczęcie artykułu o Nagrodach Nobla? W chwili gdy w mroźnym Sztokholmie, król z tegorocznymi laureatami zasiadają do bankietu, ja siadam przy biurku i stukam w klawiaturę.  Pierwszego medycznego Nobla, w roku 1901 otrzymał Emil Adolf von Behring  „za pracę nad terapią surowicą, w szczególności jej stosowania w leczeniu błonicy, która otworzyła nową drogę w dziedzinie nauk medycznych, dając do rąk lekarza zwycięską broń przeciwko chorobie i śmierci”. Za osiągniecia w dziedzinie chirurgii przyznano trzy „noble”, a właściwie cztery, choć tego czwartego nie otrzymał chirurg. Były też nagrody za badania czy odkrycia, który miały istotny wpływ na chirurgię. Dokonałem subiektywnego wyboru. Pewnie prawie każdy medyczny „nobel”, jakoś wpłynął na chirurgię. Ot choćby odkrycie insuliny (1923). Zapewne ilość amputacji z powodu powikłań cukrzycy dramatycznie spadła. Karl Landsteiner otrzymał słynną nagrodę w 1930, za odkrycie grup krwi. Czy możliwa jest wielka chirurgia bez bezpiecznych transfuzji?. A penicylina (1945)? I tak dalej … .    

Przejdźmy zatem do pierwszej nagrody, jaką otrzymał za „ pracę nad fizjologią, patologią i chirurgią tarczycy” w roku 1909, chirurg Emil Theodor Kocher. Był on archetypicznym przykładem szwajcarskiej solidności. Urodził się w 1841, w dość zamożnej rodzinie inżyniera kolejnictwa. Ukończywszy z wyróżnieniem studia medyczne, udał się w podróż po Europie, spotykając w kilku krajach największe ówczesne sławy chirurgiczne. Po powrocie do Berna uzyskał, w roku 1867, habilitację. Wprowadzał do oddziału, w którym pracował, najnowsze osiągniecia aseptyki i antyseptyki.  Kiedy zwolniło się miejsce Kierownika Kliniki, Rada Wydziału powierzyła 31-letniemu Kocherowi, stanowisko profesora. Sprawował je do końca swojego życia. Jego klinika stała się jednym z najważniejszych światowych ośrodków chirurgii. Problemem Szwajcarii w owym czasie był niedobór jodu, co powodowało powstawanie wola i niedoczynności tarczycy. Kocher doprowadził do perfekcji zabiegi na tym gruczole, sam wykonując 5314 zabiegów, na 7052 takowych w jego klinice. Powikłania wczesne stanowiły minimalny odsetek. Jednak pojawił się problem pooperacyjnej niedoczynności i zgonów w odległym okresie. Zmieniono zatem paradygmat leczenia na tyroidektomie subtotalne, z pozostawieniem około 1/3 tkanki. Wkrótce (około 1891) pojawiły się pierwsze wyciągi z tarczycy służące jako lek, a także jodowanie soli, co rozwiązało problem nawrotów wola i niedoczynności. Przyszły noblista interesował się też chirurgią przysadki, współpracując z Harvey’em Cushingiem z USA. Miał olbrzymie zasługi w innych dziedzinach chirurgii, jak choćby urazowej, gdzie do dziś stosuje się  sposób Kochera przy zwichnięciu stawu barkowego. Nazwisko genialnego Szwajcara unieśmiertelniły eponimy związane z narzędziem chirurgicznym (kleszczyki zębate), rodzajem cięcia (pod łukiem żebrowym), czy manewrem uwolnienia dwunastnicy, przy rozległych zabiegach tej okolicy.

Trzy lata po wielkim Kocherze, do Sztokholmu udał się Francuz, Alexis Carrel. Postać wielka i kontrowersyjna zarazem. Urodził się w 1874 na przedmieściach Lyonu. Ojciec zmarł gdy był dzieckiem. Matka zarządzała fabryką koronek, dzięki czemu przyszły noblista, opanował detale związane z rodzajami igieł i ściegów. W czasie gdy studiował medycynę uczestniczył w wykładzie prezydenta Francji Mari François Sadi Carnota. Kilka godzin po tym wydarzeniu został on zasztyletowany przez włoskiego anarchistę Santa Caseria. Był to ostatni z wielkich zamachów anarchistycznych w tym okresie dziejów Europy. Ofiarą takiego czynu, padła też słynna Sisi. Carnot doznał uszkodzenia żyły wrotnej (pewne źródła mówią też żyle głównej dolnej). W owym czasie zaopatrzenie chirurgiczne takiego obrażenia było właściwie niemożliwe. Podobno w tym momencie Carell obiecał sobie, że znajdzie sposób na rozwiązanie tego zagadnienia. Był też świadkiem „cudownego uzdrowienia” w Lourdes, nalegając aby zostało ono naukowo przebadane. Nie mogąc uzyskać, mimo rosnącej sławy rezydentury w klinice uniwersyteckiej, zdecydował się na emigrację do Kanady, a następnie do USA. Pracował w  Laboratorium Uniwersytetu w Chicago oraz w Instytucie Rockefellera. Poznał tam Charlesa Guthrie z którym opracował zasady szwu naczyniowego, a także podstawy transplantologii narządowej. W 1912 uhonorowano go Nagrodą Nobla. W czasie I WŚ, powołany do wojska, zajął się ratowaniem żołnierzy, stosując płyn Dakina (we współpracy z jego wynalazcą) do odkażania ran. Był też pomysłodawcą mobilnego szpitala wojskowego. Powróciwszy do USA, pracował nad hodowlami komórek i przechowywaniu narządów do przeszczepienia, współpracując w tej materii z Charlesem Lindberghiem, słynnym lotnikiem i wynalazcą. Opracowali wspólnie pompę do perfuzji pobranych narządów.  W 1939 zmuszono go do przejścia na emeryturę. Zniechęcony i urażony  wrócił do Francji, przyjmując zaproszenie rządu Vichy. Ten fakt i wydana książka „Człowiek – istota nieznana” z bardzo jasnymi odniesieniem do eugeniki z użyciem komór gazowych, spowodowały oskarżenia o współpracę z nazistami. Pozbawiono go wielu zaszczytów. Zmarł na atak serca, na kilka dni przed procesem mającym wyjaśnić jego rzeczywisty związek z nazizmem.    

Czasami długo czeka się na wyróżnienie. Tak było w przypadku Amerykanina, Josepha E. Murray’a. Urodził się w 1. 04. 1919 roku w pobliżu Bostonu i jak powiedział w swojej mowie noblowskiej, zawsze chciał być lekarzem, choć odnosił również wielkie sukcesy sportowe. Podjął zatem studia medyczne na Harvardzie. Początek jego kariery, przypadł na końcowy okres II WŚ. W szpitalu gdzie pracował, leczono ofiary walk, w tym żołnierzy z ciężkimi oparzeniami. Stosowano przeszczepy skóry i wiedziano już, że autoprzeszczepy przyjmują się bez problemów. Jednak powierzchnia wielu ran uniemożliwiała pokrycie ich takimi graftami. Stosowano więc allografty, które w różnym stopniu były odrzucane. Szef Murraya,  płk Brown, sugerował że im bliższe związki genetyczne pomiędzy dawcą a biorcą, tym większa szansa na utrzymanie przeszczepu. W 1937 wykonał przeszczepienie skóry pomiędzy bliźniakami jednojajowymi i graft całkowicie wgoił się. Ten fakt, zainspirował przyszłego noblistę. W swojej pracy naukowej współpracował z wieloma wybitnymi badaczami, jak choćby z Peterem Medawarem, o którym jeszcze wspomnimy. 23.12. 1954 dokonał pierwszego  udanego przeszczepienia nerek. Dawcą i biorcą była para bliźniaków jednojajowych. Obie operacje, pobrania i wszczepienia, przebiegły bez powikłań. Biorca Richard Herrick, przeżył 8 lat . Ożenił się i miał dwoje dzieci. Brat – dawca Ronald, żył po zabiegu 50 lat bez żadnych problemów zdrowotnych. Po tym zabiegu Murray nadal zajmował się transplantologią, wdrażając między innymi do kliniki nowe leki immunosupresyjne.  W 1959 dokonał pierwszego eksperymentalnego allo- przeszczepienia nerki, z zastosowanie 6-merkaptopurymy. Dwa lata później przeszczepił nerkę od niespokrewnionego, zmarłego dawcy. W roku 1990, za całokształt pracy naukowe, a nade wszystko pierwsze przeszczepienie nerek, otrzymał najwyższe wyróżnienie naukowe.  

Niekiedy Nagrody Nobla, zwłaszcza pokojowe i literackie, wzbudzają kontrowersje. Jednak i te naukowe mogą być dyskusyjne. U progu drugiej połowy XX w., w 1949 Komitet Noblowski uhonorował swoim wyróżnieniem, Antónia Caetano de Abreu Freire Egas Moniza z Portugali. Nie był on chirurgiem lecz neurologiem. Studia ukończył w znanym ośrodku naukowym w Coimbrze i tam zaczął pracę. W 1911 uzyskał stanowisko profesora na Uniwersytecie Lizbońskim. Był człowiekiem renesansu. Zajmował się też polityką i jako minister spraw zagranicznych reprezentował Portugalię na Kongresie w Wersalu w 1919. Porzuciwszy politykę, powrócił do medycyny i 1927 jaki pierwszy wykonał angiografię mózgu z uwidocznieniem patologicznego unaczynienia guza. Interesowały go anatomo-fizjologiczne podstawy chorób psychicznych. W tym okresie John Fulton and C.F. Jacobsen, fizjolodzy z Yale  zaobserwowali, że po usunięciu płatów czołowych szympansa, zwierzę stało się spokojne i bardziej skłonne do współpracy. Osobiste obserwacje Moniza dotyczyły zmian charakteru u żołnierzy, którzy powracali z wojny z uszkodzonymi płatami czołowymi. Naprowadziło go to na pomysł lobotomii czy później leukotomii u człowieka. Pierwszy zabieg (chemiczny) wykonał w 1935 neurochirurg Almeida Lima, u pacjentki z ciężką schizofrenią. Stan chorej poprawił się. Późniejsze obserwacje, były nie tak jednoznacznie optymistyczne, lecz zabieg stał się popularny. Wyniki odległe były wątpliwe: otępienie, padaczka, dezorientacja. Wskazania do zabiegów z kolei  „szerokie” i często stosowano go  bez zgody (homoseksualiści!). W Polsce (lata 50-te XX w.) wykonano ich 157. Wśród sławnych osób poddanych tej terapii, znalazły się Eva Peron i Rosemary Kennedy (siostra Johna). Wprowadzenie chloropromazyny całkowicie zmieniło obraz psychiatrii i zabieg uznano za wręcz zbrodniczy. W literaturze i sztuce znaleźć można do dziś nawiązania do tej terapii, jak choćby w „Locie nad kukułczym gniazdem” Kena Kesey’a. Paradoksalnie sam Moniz stał się ofiarą chorego umysłowo. Został postrzelony w 1939 i odtąd poruszał się na wózku. Zmarł w 1955.

Takie są „Noble za skalpel”. A jakie inne, nagrodzone odkrycia, miały impakt na chirurgię? Bez diagnostyki obrazowej, nie istnieje nowoczesne leczenie, a zwłaszcza chirurgia. Jednymi z najważniejszych są urządzenia oparte na promieniowaniu X (Rentgena). Wilhelm Conrad Röntgen urodził się 27.03. 1845 roku w Lennep (dzisiejsze Remscheid) i spędził  pierwsze  lata  życia  w  Niemczech  i  Holandii.  Studiował w Utrechcie i Zurychu, a następnie w Wurzburgu. W 1894 został rektorem tamtejszego Uniwersytetu. W tym czasie fizycy interesowali się tzw. promieniowaniem katodowym (strumień elektronów) emitowanymi za pomocą rurki Crookesa. Ponoć badania takie prowadził też Nikola Tesla, który trzy lata przed Rentgenem stwierdził, że za pomocą tego urządzenia można prześwietlać ciało człowieka. Kiedy pierwszy laureat „fizycznego nobla” w 1895 opublikował swoją pracę  „O nowym rodzaju promieni”, na dowód przesłał mu zdjęcia. Nie mniej jednak, za pioniera uznano niemieckiego fizyka. Zauważył on w ciemnej pracowni, kiedy okrył czarnym papierem rurkę Crookesa, że ekran fluorescencyjny zaczyna się świecić.  Co więcej, po umieszczeni pomiędzy emiterem a ekranem jakiegoś przedmiotu, na tym ostatnim powstaje obraz owego przedmiotu.  W ten sposób powstało słynne zdjęcie dłoni żony badacza. Kiedy ujrzała je powiedziała: „zobaczyłam własną śmierć” i ponoć już nigdy nie weszła do pracowni męża. Dziś wiemy, że emisja promieni X zachodzi po zderzeniu strumienia elektronów z płytą wykonaną z  materiału o dużej (powyżej 20) liczbie atomowej (promieniowanie hamowania). Najczęściej jest to wolfram. Pierwsza prywatna pracownia rentgenowska została otwarta w Berlinie już rok po pamiętnym odkryciu. W tym samym 1896 roku pierwsze zajęcia z diagnostyki rentgenowskiej uruchomił Uniwersytet Wiedeński. W Polsce, pierwsze zdjęcie rentgenowskie wykonał prof. Karol Olszewski (skraplał również gazy). Wtedy też, zaczęły powstawać na terenie wszystkich trzech zaborów pracownie rentgenowskie. Sam Konrad Rentgen otrzymał  Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w roku 1901, jak wspomniano, pierwszą.

Przełom XIX i XX wieku to fizyka atomowa. W 1896 francuski fizyk Henri Becquerel, badając zjawisko fluorescencji, zauważył przypadkowo, że ruda uranu posiada właściwości zaczerniania kliszy fotograficznej. Przyczyną była  radioaktywność uranu. W przypadku jednej z rud, była ona wyższa niż przewidywała teoria. Zadanie wyjaśnienia tego problemu Becquerel powierzył Marii Skłodowskiej-Curie w ramach jej pracy doktorskiej. Wraz z mężem odkryli, że znajduje się tam jeszcze inny pierwiastek, rad. Po śmierci męża, Skłodowska odkryła jeszcze polon. Istotę radioaktywności wyjaśnił Ernest Rutherford. Małżeństwo Curie wraz z  Becquerelem zawitali w Sztokholmie w roku 1903. Rutherford  otrzymał Nobla z chemii w 1908, a trzy lata później, z tej samej dziedziny, po raz drugi Maria Skłodowska-Curie. Bez ich odkryć nie byłoby radioterapii, scyntygrafii czy pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Z kolei bez takiej diagnostyki i terapii, współczesna chirurgia właściwie nie istnieje. 

Promienie rentgena odegrały też dużą rolę w eksperymentach Wernera Forßmanna. Nagrodę Nobla otrzymał w 1956. Współczesna chirurgia to dążenie do małej inwazyjności: endoskopia, laparoskopia i operacje wewnątrznaczyniowe. Również diagnostyka i leczenie chorób serca, nie istniałoby bez prac tego niemieckiego lekarza. Ukończył on medycynę w Berlinie i podjął praktykę w Eberswalde. Rozwój radiologii z użyciem środków kontrastowych uświadomił mu, że można również obrazować serce i wielkie naczynia. Postanowił zatem wprowadzić do żyły ramiennej cewnik i podać pod kontrolą rentgena  środek kontrastowy. Kiedy nie uzyskał zgody swojego szefa, w tajemnicy z pomocą instrumentariuszki, wykonał taki eksperyment na samym sobie. Uzyskał obraz serca w promieniach rentgena (cewnik w prawym przedsionku). Przeprowadził również cewnikowanie serca u umierającej pacjentki, już za zgodą kierownika. Guru ówczesnej chirurgii niemieckiej, Ferdynand Sauerbruch, nie docenił geniuszu i odwagi Forssmana. Ten zniechęcony porzucił kardiologię, dla urologii. Był członkiem NSDAP od czasu jej powstania.  Po wojnie został aresztowany, a następnie zwolniony więzienia i częściowo zdegradowany zawodowo. Pracował jako szeregowy lekarz w Szwarcwaldzie. Tymczasem André Frédéric Cournand i  Dickinson W. Richards w USA rozwinęli technikę badań kardiologicznych jego techniką. Razem z nim obrali nagrodę Nobla.

Urządzenia oparte na promieniach rentgena, mimo że mają już ponad sto lat, cały czas są modyfikowane. Jednym z najważniejszych kierunków jest ochrona radiologiczna pacjentów i personelu, lecz także oczywiście zwiększanie dokładności diagnozy. Pomińmy w tym tekście „metody łączone” z udziałem promieni X,  takie jak ERCP, celowane biopsje itp. Tomografia komputerowa jest jedną z emanacji tego rozwoju. Nazwa pochodzi z greki (τόμος → cięcie, sekcja oraz  γράφειν, gráfein, „zapisywać”) i oznacza obrazowanie poszczególnych części, elementów. Tak jak tom encyklopedii czy przeciwnie atom, czyli cząstka uznana (błędnie)  przez starożytnych za najmniejszą, której nie sposób podzielić. Teoretyczne podstawy stworzył w 1917 austriacki matematyk Johan Radon. Udowodnił on, że obraz dwu- i trójwymiarowego obiektu można odtworzyć w sposób zupełny, z nieskończonej ilości rzutów tego przedmiotu. W 1956 Ronald Bracewell użył tej metody do stworzenia map słonecznych. Pierwsze urządzenia próbujące wykorzystać idee Radona budowali: w 1961 William Henry Oldendorf, w 1963 Allan MacLeod Cormack (Tufts University), w 1968 David Kuhl i Roy Edwards. Dopiero komputery były w stanie „obrobić” potężną ilość danych z obrazu rentgenowskiego. Ten ostatni powstaje inaczej niż w klasycznych aparatach (prześwietlenie). Lampa obraca się wokół pacjenta, przesuwając się wzdłuż jego długiej osi, a każdy obrót jest owym „cięciem”. Informacje z detektorów docierają do komputera. Tam, za pomocą skomplikowanego aparatu matematycznego (m. in. transformacja Fouriera), tworzony jest obraz. Pierwszy aparat skonstruował Godfrey Hounsfield i to on wraz z Cormakiem otrzymał w 1979 Nagrodę Nobla. Od jego nazwiska pochodzi nazwa jednostki oznaczającej „gęstość radiologiczną” badanego obszaru, co umożliwia odróżnienie wielu tkanek i płynów ustrojowych od siebie.

Każda metoda diagnostyczna ma swoje ograniczenia. Stąd potrzeba zastosowania  niekiedy kilku obrazowań, nie wspominając o badaniach laboratoryjnych, żeby dojść do właściwego rozpoznania. Urządzeniem, z zewnątrz podobnym nieco do tomografu i  tworzącym nieco podobne obrazy, jest Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR). Historia jest dość długa, a zasady działania, niezwykle dla laika skomplikowane. Technikę tę stosowano pierwotnie w analizie chemicznej.  Symptomatyczne, że w tej dziedzinie przyznano 5(!) „nobli”.  Na początku zaobserwowano, że w polu magnetycznym o odpowiednio dużym natężeniu dochodzi do pewnych zmian w świecie cząstek elementarnych, takich jak protony. Felix Bloch i Edwin Purcell w 1952 roku otrzymali nagrodę za opisanie zjawiska wzbudzenia atomów w silnym polu magnetycznym, dodatkowo traktowanym falami elektromagnetycznymi o kierunku różnym niż linie pola. Atom  wiruje „połówkowo”, bo tak fizycy opisują spin protonu, a w polu magnetycznym i pod wpływem fali np. o częstotliwości radiowej zwalnia i obraca się w kierunku przeciwnym do pierwotnego. Kiedy fala elektromagnetyczna przestanie na niego działać, wraca do punktu wyjścia. W tym ultrakrótkim momencie, zwanym czasem relaksacji, emituje on falę, która stanowi informację o jego położeniu w przestrzeni. I to jest właśnie rezonans magnetyczny. Kolejny Nobel (chemia) został przyznany za pokazanie, jak wykorzystać zmienność czasów relaksacji do uzyskania obrazów dwuwymiarowych. Otrzymał go Richard Ernst w 1991 r. Tu też znalazła zastosowanie transformacja Fouriera. Paul Lauterbur i Peter Mansfield zaproponowali wprowadzenie gradientowego pola magnetycznego o natężeniu nieco słabszym w stosunku do pola podstawowego, co z grubsza mówiąc pozwoliło na dokładniejszą lokalizację sygnałów w przestrzeni. Nagrody Nobla otrzymali za to w 2003 roku. Oczywiście sukces ma wielu ojców. Niewątpliwe zasługi w rozwoju tej techniki wniósł, pominięty jednak w nagrodach, Raymond  Vahan  Damadian. To on zaproponował użycie skanera RM do badań biologicznych. W 1971 roku ogłosił w czasopiśmie „Science”, że można odróżnić prawidłowe tkanki i guzy w żywych organizmach za pomocą MR, ponieważ różnice czasów  relaksacji  między  tymi  tkankami  są  znacznie większe niż różnice uzyskane w badaniach za pomocą promieni rentgenowskich. W 1977 roku przeprowadził jako pierwszy skanowanie całego ciała ludzkiego w celu rozpoznania nowotworu. W 1980 roku wyprodukował pierwszy aparat MR, który był stosowany w praktyce klinicznej.  Porzucono jednak metodę Damadiana na rzecz zaproponowanej, przez  Lauterbura i Mansfielda.

Omówiliśmy już dwie nagrody związane z transplantologią. Szew Carrela i przeszczepienie nerek u bliźniaków. Jednak nawet najlepiej wykonany przeszczep narządu zakończy się odrzuceniem, jeśli nie uzyskamy tolerancji. Procesy immunologiczne, jakie zachodzą po przeszczepieniu są niezwykle złożone. Bazalne prace nad zjawiskiem tolerancji immunologicznej  przeprowadzili  Australijczyk Frank Macfarlane Burnet oraz Brytyjczyk pochodzenia brazylijskiego Peter Medewar. Odkryli zjawisko wrodzonej tolerancji immunologicznej. Burenet stwierdził,, że: „ jeśli w fazie embrionalnej,  wszczepimy i komórki odmienne immunologicznie, nie powinna rozwinąć się odpowiedź przeciwciał przeciwko antygenowi tych  komórek, gdy zwierzę  osiągnie dojrzałość”. Medawar udowodnił to eksperymentalnie,  wszczepiając ”obce” splenocyty do macicy myszy. Urodzone myszy nie reagowały na owe „obce” antygeny. Dało to podstawy do dalszych prac i opracowania leków immunosupresyjnych. Nagrodę odebrali w 1960. 

Australia to daleki kraj. Jednak prace tamtejszych naukowców miały wpływ na to, co z kolei wprowadził wielki Polak Ludwik Rydygier, czyli chirurgiczne leczenie choroby wrzodowej żołądka (1881). Minęło sto lat i australijscy badacze Barry J. Marshall  J. Robin Warren w 1982 wyhodowali bakterię, obecną w żołądku człowieka. Nazwali ją początkowo Campylobacter pylori, zaś później, drobnoustrój ten uzyskał inną nazwę - Helicobacter pylori , co odzwierciedla jego heliakalną budowę i miejsce bytowania. Co więcej udowodnili związek pomiędzy infekcją H. pylori,  a stanem zapalnym żołądka i chorobą wrzodową. Tu dwie ciekawostki. Odkrycie było w pewnym sensie przypadkowe. Otóż pozostawili oni hodowle w laboratorium i wyjechali na urlop wielkanocny. Kiedy wrócili, okazało się, że na szalkach coś rośnie. Po prostu bakteria ta wymagała, dłuższej niż standardowa, hodowli. Komisja bioetyczna nie pozwoliła odkrywcom na sprawdzenie teorii zakażenia i leczenie (postulaty Kocha) na ludziach. Wobec tego Marshall przeprowadził eksperyment na sobie. Było warto, w 2005 odebrali Nagrodę Nobla. Odkrycie to całkowicie zmieniło paradygmat leczenia choroby wrzodowej. Rydygierowska chirurgia pozostała właściwie tylko dla powikłań, no i raka. Wrzody niepowikłane leczymy tak jak zakażenie bakteryjne, antybiotykami, w tym przypadku wspartymi lekami obniżającymi kwaśność treści żołądkowej.

Chirurgia współczesna korzysta z dorobku stuleci w zakresie fizyki, chemii, biologii i innych nauk. Jest tu pewne sprzężenie zwrotne. Rozwój chirurgii i marzenia operatorów wymuszały coraz to nowsze metody diagnostyki i rozwiązania techniczne. Nie sądzę żeby „klasyczny” chirurg dostał w przyszłości „nobla”. Dzisiaj to nagroda za zaawansowane badania podstawowe. Jednak każdy uprawiający ten zawód, może być dumny, że jego poprzednicy, ściskali dłoń władców Szwecji.  

 

Piśmiennictwo

1.     Wikipedia: https://pl.wikipedia.org/wiki/Tomografia_komputerowa

2.     Tomasz Dawidziuk. Krótka historia rezonansu. „Medyk Białostocki” Miesięcznik UMB

3.     Paweł Pęczkowski. Podstawy fizyczne i historia obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Wszechświat, t. 113, nr 10 - 12/2012

 

 

 

Zastąpić naturę czyli krótka historia „części zamiennych” człowieka

Gatunek ludzki, od czasu swego powstania, boryka się z problemem chorób jak i obrażeń, będących następstwami urazów. Zarówno choroby, lecz przede wszystkim mechanizm urazów zmieniały się przez tysiąclecia. Jednak spustoszenia jakie czyniły organizmach Homo sapiens, pozostawały niezmienne. Utrata kończyn, lub konieczność ich amputacji w celu ratowania życia, to najprostszy przykład. Zniszczenie gałki ocznej, oszpecające rany twarzy, wybicie zębów i temu podobne towarzyszyły wojnom i innym konfliktom. Ale nie tyko brutalne i nagłe zdarzenia prowadziły do strat. Zęby z czasem ulegały próchnicy i wypadały, słuch stawał się słabszy, a o widzeniu szczegółów lub dalekich obiektów, stary człowiek mógł tylko marzyć. Były też choroby, które atakowały w młodości lub w wieku dojrzałym. Poporodowe krwotoki prowadziły do śmierci położnic, cukrzyca niszczyła niemal wszystkie narządy, a przepukliny były nierozwiązywalnym problemem.

Niestety, jakże hojna natura, poskąpiła swojemu najdoskonalszemu wytworowi, zdolności regeneracji narządów. Nie odrastają nam odcięte kończyny czy usunięte nerki. W niewielkim stopniu regeneruje się wątroba, o czym wiedzieli chyba Grecy. Pojawił się więc problem kalectwa. Początki medycyny, to „chirurgia urazowa”. Kto miał szczęście i został opatrzony, mógł przeżyć. To było to, co prócz mowy i myślenia abstrakcyjnego,  zróżnicowało nas w ewolucji od zwierząt. Znaną antropolożkę Margaret Mead zapytano co jest pierwszym objawem cywilizacji. Odpowiedziała:” W królestwie zwierząt, gdy załamiesz nogę, umierasz z głodu i pragnienia. Zrośnięta kość udowa hominida znaleziona w czasie wykopalisk, świadczy o tym, że ktoś się nim opiekował. Przenosił jedzenie i picie, a może i unieruchomił? To już był człowiek”.

Jako jedne z pierwszych zaczęto wytwarzać protezy i ortezy kończyn. Protezy to  z greckiego πρόσθεσις( prósthesis) – dodatek, załącznik. Orteza w tym języku   ὀρϑός, oznacza: pionowy, prosty. Problem protez i „sztucznych” kończyn był na tyle ważny, że znalazł swoje odzwierciedlenie w mitologii wielu ludów. I tak protezę nogi posiadał aztecki bóg  Tezcatlipōca czy peruwiański Aia Paec. Z kolei irlandzki bóg New Hah stracił ramię. W przypadku Ozyrysa z Egiptu, sprawa była bardziej skomplikowana. Zabił go zazdrosny brat Set. Dokonawszy mordu poćwiartował zwłoki i wrzucił je do Nilu. Jego żona Izyda, skrzętnie pozbierała kawałki i poskładała je razem. Niestety brakowało… penisa, którego zjadł sum i odpłynął w dal. Niezrażona Izyda, wykonała sztuczny narząd z gliny (w niektórych wersjach ze złota). Proteza była na tyle dobra, że doczekali się syna , Horusa. Prócz mitologicznych, istniały też protezy realne. Najstarsze znane to „kairski paluch”, znaleziony w roku 2000 w czasie badań archeologicznych. Jest to wyrzeźbiony w drewnie paluch dołączony do stopy mumii (stan po amputacji, prawdopodobnie z powodu powikłań cukrzycy) Powstał w latach 1500-750 p.n.e. Z kolei „Capua leg” to proteza z brązu znaleziona we włoskim mieście Capua, a datowana  na 300 p.n.e. Oryginał został  zniszczony w czasie bombardowania Londynu i sporządzono dokładną kopię na podstawie fotografii. Zachowały się i inne artefakty protez kończyn, jak choćby słynna drewniana noga generała Sowińskiego. Okazuje się, że wytwarzane na przestrzeni dziejów protezy nie pełniły tylko funkcji podporowych czy estetycznych. Generał Marcusa Sergiusa (II Wojna Punicka 218-201 p.n.e.), mógł dzięki protezie kończyny górnej trzymać tarczę.  Proteza niemieckiego rycerza - rabusia Goetza von Berlichingen (1480–1562), umożliwiła mu walkę mieczem, trzymanie lancy, pisanie piórem i ofiarowanie  swej wybrance róży. Była mistrzostwem ówczesnej techniki. Wybitnym znawcą sztuki protezowania, był Ambroży Pare. Ów renesansowy chirurg, mistrz amputacji, a także wybitny naukowiec swoich czasów, starał się pomóc ofiarom wojen (był chirurgiem wojskowym). Konstruował protezy z mechanicznymi systemami stawów i sprężyn poruszających palcami. Protezy kończymy stosowane są do dziś. Zmieniły się materiały do ich produkcji, jednak idea pozostała niezmieniona.

Do czasów Bassiniego chirurgia przepuklin ograniczała się do stanów ostrych, a jeśli podejmowano próby ich leczenia zazwyczaj kończyło się to bądź śmiercią, bądź w najlepszym razie usunięciem jadra. Jednak i rewolucyjny zabieg Włocha, był obarczony nawrotowością do 33%. XIX – wieczni chirurgii antycypowali sukces. Billroth w liście do Czernego napisał: „Jeżeli nauczymy się wytwarzać sztuczne tkanki o gęstości i twardości powięzi i ścięgna to sekret radykalnego leczenia przepuklin zostanie odkryty”. Minęło 150 lat i … można zakończyć jednym zdaniem: „poszukiwania trwają…”. Idealna siatka wg.  Schumpelicka nie została dotąd opracowana. Ale nawet i ona nie zmieni faktu, że operujemy w tkankach uszkodzonych, gdyż przepuklina jest wyrazem ogólnoustrojowego uszkodzenia tkanki łącznej. Materiały syntetyczne stosowane są w herniologii od ponad stu lat. In 1894, Phelps zastosował  siatkę ze srebra. Dawała uczucie sztywnośi i pojawiły się toksyczne następstwa działania srebra. Rozwój chemii organicznej pozwolił na zmianę materiału. I tak wprowadzono: 1948 – nylon, 1957 – polipropylen (stosowany do dziś), 1956  PTFE (teflon), odkryty przypadkowo 1938. I dalej kompozyty i siatki wieloskładnikowe. Zakażenia, immamentnie związane z materiałem obcym, próbuje się wyeliminować stosując siatki biologiczne. Badania trwają.

Gorsze funkcjonowanie narządów zmysłów, jest oznaką starzenia się lub choroby. Powolną utratę słuchu starano się przez wieki wyrównać poprzez proste urządzenia jak zwinięta dłoń czy tuby słuchowe (1634). Wynalezienie telefonu, umożliwiło stworzenie w 1898  aparatu elektrycznego „Akouphone”     (Miller Reese Hutchison). Earl Hanson w 1920, stworzył podobny aparat na bazie lamp elektronowych. Wynalezienie tranzystora pozwoliło na miniaturyzację aparatów słuchowych.  Alessandro Volta, w 1790 roku wykonał pierwszy eksperyment ze słyszeniem elektrycznym. Włożył on do uszu metalowe pręciki, połączył je z bateriami i stwierdził, że wywołuje to efekt słyszenia dźwięku. Otworzyło to niejako drogę do techniki implantów ślimakowych. Po raz pierwszy elektrodę implantu do wnętrza ślimaka wprowadził w USA w 1964 roku Scott L. Doyle. W Polsce, niekwestionowanym liderem jest tu, prof. Henryk Skarżyński.

80% naszych informacji o świecie odbieramy za pomocą wzroku. Wiele jest powiedzeń i przysłów, potwierdzających wartość zmysłu wzroku. Z wiekiem tracimy ostrość wzroku, pojawia się zaćma. Potrzeba poprawiania wzroku, była zatem zawsze istotna. Lucjusz Anneusz Seneka (Młodszy) 4-65 n.e. , twierdził, że przeczytał wszystkie książki korzystając z kuli wypełnionej wodą. Cesarz  Neron, używał odpowiednio szlifowanego „szkiełka” do oglądania walk gladiatorów i innych wydarzeń.  Grek Arystofanes (ok. 446-385 p.n.e.) w „Chmurach” wspomina o „podpalającym i powiększającym” szkle. Takie szkła powszechnie pojawiły się dzięki Wenecjanom około roku 1000. Stąd już krok do okularów, które zaistniały między  rokiem 1268 a 1289. Miały budowę binokli. Współczesne zaczepy okularowe zaczęto stosować w XVII w. Pomysł soczewek kontaktowych zrodził się w roku 1840, jednak brakowało wówczas biokompatybilnych materiałów, które nie drażniłyby rogówki.  Utrata oka, prócz częściowej (lub całkowitej) ślepoty, powodowała duże zaburzenia estetyczne. Problem rozwiązały sztuczne gałki.  Najstarsze, jak dotąd znane sztuczne oko pochodzi sprzed blisko 5000 lat i należało do perskiej kapłanki, której grób odkryto w 2006 roku w  Shahr-i-Sokhta na pustyni Sistan. Gałkę oczną wykonano z  mieszaniny naturalnej smoły i tłuszczu zwierzęcego, na powierzchni której wyryto linie rozchodzące się promieniście od tęczówki i nałożono cienką warstwę złota. Odkrywano w antycznych grobach sztuczne gałki wykonane  emaliowanego złota. Technikę produkcji szkła opanowali Wenecjanie w XVI w. Ten właśnie materiał, stał się postawą produkcji sztucznych oczu, , stąd „szklane oko”. Następnie centrum produkcji tych protez przeniosło się do Paryża, zaś bardziej współcześnie do Niemiec. Podczas IIWŚ zabrakło niemieckiego szkła, zaczęto więc używać akrylu. Ze znanych osób mających taką protezę wymieńmy Petera Falka, odtwórcę kultowej roli porucznika Colombo.

Leczenie zaćmy ma długa historię. W odleglejszych historycznie czasach polegało na usunięciu zmętniałej soczewki, lub przesunięciu jej wewnątrz gałki. Były to operacje niebezpieczne, o czym świadczy historia J. S. Bacha. Cierpiał on z powodu zaćmy i podał się zabiegowi wykonanemu przez, chirurga-okulistę o niepewnej reputacji. Być może chodziło o pieniądze, gdyż Bach ponoć należał do ludzi delikatnie mówiąc oszczędnych. Kilka dni po zabiegu potrzebna była reoperacja, a następnie wywiązało się zakażenie, które powoli rujnowało zdrowie genialnego kompozytora. Zmarł, nie dokończywszy „Kunst der Fuge” , z powodu udaru. Dziś podstawą leczenia jest usunięcie soczewki i wszczepienie implantu. Dokonuje się równie przeszczepiania rogówki.  

Zęby zawsze sprawiały i nadal sprawiają ludziom kłopot. Dotyka ich próchnica, na starość wypadają, lub muszą być usunięte z powodu nieznośnego bólu. Problem znali już starożytni. Egipscy dentyści ok. 1500 r. p.n.e. wykonywali pierwsze zastępniki brakujących zębów. W tym celu służyły im złote druty, do których mocowano ludzkie zęby – najprawdopodobniej niewolników. Etruskowie byli pionierami protetyki, wytwarzając w V-III w. p.n.e., złote mostki (zęby cielęce). Na Bliskim Wschodzie, Meksyku i Japonii, protezy zębowe wykonywano z drewna. Podobną technikę stosowali Celtowie. Rozwój protetyki chadzał dziwnymi drogami. W roku 1689 opisano ząb ćwiekowy umocowany na korzeniu. Został on wyrzeźbiony z zęba hipopotama, a uznaje się go za pierwszą prawdziwą koronę. W XVIII w Anglii dokonywano transplantacji zębów (źródło dochodu dla „dawców”). Często kończyło się to zgonem z powodu sepsy. 1755; Philip Pfaf w  pracy „Rozprawy o zębach ciała ludzkiego i ich schorzeniach”, opisał gipsowy model szczęk wykonanych na podstawie woskowych odcisków. W XIX w. rozpoczęto produkcję sztucznych zębów z kauczuku i porcelany. Współczesna protetyka czerpie zatem z doświadczeń wielkich poprzedników.

Mamy dziś wiele urządzeń do diagnostyki i monitorowania czynności życiowych. Pojawiły się też maszyny „zastępujące” pracę pewnych organów. Cudzysłów oznacza jedno, nie jest to zastępstwo doskonałe. Wymieńmy najbardziej znane. Respiratory, „sztuczne nerki”, płucoserce, ECMO (extracorporeal membrane oxygenation), MARS (molecular adsorbent recirculating system). Ramy artykułu nie pozwala na dokładne omawianie ich działania. Jedno jest ważne. Wraz z takimi urządzeniami jak VAD (ventricular assist device - elektromechaniczne urządzenie do wspomagania mięśnia sercowego, które jest wykorzystywane zarówno do częściowego lub do całkowitego zastąpienia uszkodzonej funkcji serca) czy wreszcie „sztuczne serce”, są jedynie pomostem do ostatecznego leczenia. Jest nim zazwyczaj transplantacja. Jej „ojcami” są  św. Kosma i Damian. Działali w Syrii w III w. n.e. i zginęli śmiercią męczeńską 26.09. 303. Leczyli za darmo, dla chwały Chrystusa. Według legendy przeszczepili kończynę dolną pielgrzymowi cierpiącemu na zgorzel. Dawcą miał być zmarły Maur. Dziś wiemy, że było to niemożliwe, lecz jak widać idea przeszczepiania narządów w ludzkich umysłach pojawiła się dawno. Jedną z najstarszych technik transplantacji jest transfuzja krwi. W roku 1492 pobrano krew od trzem młodych mężczyzn i przetoczono umiejącemu papieżowi Innocentemu VII. Cała czwórka zmarła… . Pierwszym przełomem było odkrycie,  przez Wiliama Harwey’a  w roku 1628, zasady krążenia krwi.  Richard Lower, czterdzieści lat później dokonał pierwszej transfuzji  pomiędzy psami. Próbowano również przetaczania krwi zwierzęcej ludziom. Kończyło się to oczywiście tragedią. Pierwszą udaną transfuzje u człowieka przeprowadzono w 1818 u umierającej z powodu krwotoku położnicy. Dawcą był mąż, który jak teraz wiemy, przez przypadek miał tę samą grupę krwi. Do roku 1830 przeprowadzono dziesięć transfuzji z 50% sukcesem. W 1901,  Karl Landsteiner odkrył grupy krwi, a w 1940 czynnik Rh, za co otrzymał Nagrodę Nobla. Transfuzjologia stała się uznaną nauką i sposobem leczenia. Przeszczepy narządowe miały dłuższa historię.  Hinduski chirurg Suśruta, VI w. p.n.e dokonywał rekonstrukcji nosa za pomocą płata z ramienia. Branca, medyk z Sycylii stosował z powodzeniem uszypułowane przeszczepy skóry policzka w celu rekonstrukcji nosa (1442 r.). We Włoszech – Gasparo Tagliacozzi (1546-1599) wprowadził własną technikę etapowego przeniesienia skóry z ramienia na nos (1597 r.). W Polsce Wojciech Oczko (1537-1599), lekarz nadworny Stefana Batorego i sława wenerologii europejskiej, po raz pierwszy dokonał pomyślnej rekonstrukcji nosa z zastosowaniem przeszczepienia skóry. Chciał operować owrzodzenia goleni króla Stefana Batorego, jednak Rada Królewska nie wyraziła na to zgody. Giuseppe Baronio (1759-1811), w 1804 wykazał, że skóra owcy przyjmuje się po przeszczepieniu w inne miejsce, ale u tego samego zwierzęcia. Léopold Louis Oliver (1830-1900), dokonywał prób przeszczepiania kości. Jacques Reverdin (1842-1929) i  Felix Guyon (1831-1920) stosowali wolne autoprzeszczepy skóry w przypadku trudno gojących się ran. Carl Thiersch (1822-1895), chirurg z Lipska zastosował cienkie, wolne, płatowe przeszczepy skóry do pokrywanie wielkich oparzonych powierzchni (1874). Do dziś używa się noża nazwanego jego imieniem. Wladimir Filatow (1875- 1956) wprowadza uszypułowany płat skórny oraz dokonuje pierwszego przeszczepienia rogówki (1924). W roku 1902 Emerich Ullman (1881-1937) chirurg węgierski z Wiednia przeszczepia nerkę psa na szyję, z zespoleniem naczyń tejże nerki z naczyniami szyjnymi. Narząd podejmuje czynność wydalniczą. Przełomem jest wprowadzenie w 1902 przez  Alexisa Carrela (1873- 1944) szwu naczyniowego (Nagroda Nobla). W1905 wraz z Charlsem Guthrie wykazują różnice pomiędzy auto- i alloprzeszczepem. W ZSRR Władymir Piotrowicz Demichov w latach 1940-stych prowadził eksperymentalne przeszczepianie serca. W 1947 roku Amerykanie Charles A. Hufnagel (ur. 1916), David Hume (1917-1973) i Karl Landsteiner (1868-1943) w Bostonie dokonują czasowego przeszczepienia nerki w okolicę łokciową (z zespoleniem naczyń) u pacjentki w okresie połogu powikłanym niewydolnością nerek. Operacja przynosi sukces, bowiem po kilku dniach następuje powrót funkcji nerki własnej. W dniu 23 grudnia 1954 r. Joseph E. Murray dokonuje w Bostonie pierwszego pomyślnego przeszczepienie nerki u bliźniąt jednojajowych (Nagroda Nobla). W roku 1963 James Hardy w University of Missisipi podejmuje próbę przeszczepienia płuca, a w 1964 przeszczepia pacjentowi serce szympansa, chory żył tylko godzinę. W dniu 3.12.1967 pierwszy przeszczep serca zakończony sukcesem przeprowadza Christiaan Neethling Barnard  w Kapsztadzie w szpitalu Groote Schuur, a jego pacjent Louis Washkankski żyje 18 dni. W trzy dni później Adrian Kantrowitz w Nowym Jorku przeprowadza przeszczep serca u niemowlęcia. Rozwój immunosupresji umożliwi burzliwy rozwój transplantologii w następnych dekadach. Problemem jest nadal brak dawców.

Jaka będzie przyszłość „części zamiennych”? Trudno orzec. Wielkie nadzieje wiąże się z hodowlami i „drukiem” narządów. Niewątpliwie nadal doskonalić się będzie immunosupresja, stając się bardziej indywidualną. Komórki macierzyste również nie powiedziały ostatniego słowa.  Coraz bardziej zaawansowane są prace nad „wspomaganiem” mózgu za pomocą chipów łączących go z otoczenie. Przekazywanie impulsów powodowanych myślą do protez, czy wreszcie próby „kopiowania” zawartości pamięci do urządzeń z możliwością przekazania innemu osobnikowi, co zapewniłoby swoista nieśmiertelność. Brzmi nierealnie? Nic bardziej błędnego. Prace w tym temacie są już dość zaawansowane.  A może zostanie odkryty jakiś mechanizm, o którym nie mamy dziś nawet pojęcia, a który ziści marzenia świętych Kosmy i Damiana. Kto wie… .   

 .   

 

 

" Części zamienne człowieka" - wykład z cyklu Środa Medyczna

https://www.youtube.com/watch?v=ofVLjftHxDE&list=PLS8SyEqcRBP2TDacu2KcPu5YoXuAS2xKe