每每提起“手术”,我们印象中便是医生拿着手术刀、止血钳等器械在病人身上进行着复杂的操作,这其中往往伴随着伤口与疼痛。
通常情况下,在麻醉、消毒后,外科医师用刀切开皮肤,暴露或进入体内器官,排除病变、改变构造或植入外来物,因为只有将身体切开足够大的开口,医生才能看到病变部位,也才能动手术,所以动手术也叫开刀。
1987年,法国医生穆雷使用一种条形“内窥镜”,完成了一例奇特的手术。他先在患者的腹部打几个小孔,将条形镜子从这些孔中探入,找到发炎的胆囊,手术器械从另外的孔探到胆囊的位置,顺利完成了手术。
这种手术开刀的创口很小,所以叫作微创手术。与传统手术长长的手术切口相比,微创手术有如下几个特点:创口微小,大多在0.5~1厘米;患者疼痛感小;手术中几乎不出血;大大减少了对脏器的损伤和对脏器功能的干扰,使术后恢复时间缩短。
显而易见的是,这样的手术达到了医生肉眼观察的极限,与这种叫作内窥镜的设备密不可分。
人的身体有几个天生的对外畅通的通道,包括嘴巴、鼻子、肛门和尿道。内窥镜沿着这些通道进入人体,就可以直观地观察到相关器官的状况和病变。另一种内窥镜就是我们前面讲到的手术内窥镜,如胸腔镜、腹腔镜等。
世界上第一个内窥镜是1853年由法国医生安托万·德索米奥(Antoine Desormeau)创制的。最早的内窥镜被应用于直肠检查,医生借助蜡烛的光亮,观察直肠的病变。
作为内窥镜,关键是要足够细软,能随着人体器官的生理结构而转弯,并且能够传导清晰的影像。自20世纪60年代以来,光学纤维的发明与应用为内窥镜带来了一次彻底的技术改革。
1870年,英国物理学家丁达尔做了一个简单的实验:在装满水的木桶上钻个孔,然后用灯从桶上边把水照亮。人们看到,放光的水从水桶的小孔里流了出来,水流弯曲,光线也跟着弯曲。光在某种意义上可以沿着弯道传播。
后来人们造出一种透明度很高的、纤细的玻璃或人造纤维丝,当光线以合适的角度在一端射入时,光可以沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进,这就是光导纤维。
带着光导纤维的内窥镜进入人体,体内器官的反射光经过内窥镜端头的透镜汇聚后,成像在光纤端头的平面上,再经过光纤传出,在体外通过目镜放大而供医生观察,或通过光电元件,把光信号转变成电子信号在屏幕上显示出来。
光导纤维有一定的弹性,而且不能过度弯曲,进入弯弯曲曲的人体时就不是很方便。到了1983年,电荷耦合组件(CCD)内窥镜在美国的诞生,引发了内窥镜的另一次飞越。CCD是当代数码相机的核心技术之一。我们使用数码相机,或者使用智能手机拍照时,有没有想到一个问题——“自然界的影像是如何转化成一张张图片文件的?”而这就是CCD的职能。
CCD芯片上是一个个并行排列的光敏半导体元件,自然界的影像经由透镜投射在CCD芯片上,被转换成电子信号,并被存储器记录下来。
将微型图像传感器CCD装在内窥镜的尖端,这个微型摄像头深入体内拍摄电视图像,通过电线传送出高清晰度的、色彩逼真的图像,并在监视器屏幕上显示出来,也可以进行录像,或者打印图像。由于使用电线而不用导光纤维,电子内窥镜的总体直径和硬度大为减小,从而减少了病人检查时的不适。
内窥镜可以算作是当代医学划时代的发明之一,它集光学、人体工程学、精密机械、现代电子等于一体,使现代医学诊断极其微小的病变成为可能。