原標題:史上第一臺胃鏡是怎麼做產品測試的？找一個吞劍者
內窺鏡的故事，要從200多年前講起了。
1773年5月，在德國美因茨，一個漂亮的小男孩兒降生了，他叫Philipp Bozzini 。
Bozzini 的父親生於義大利的一個貴族家庭，像那個時代的典型貴族一樣，老Bozzini 先生在年輕時當然是又富又二了。於是在一次致命決鬥（打架鬥毆）之後，老Bozzini 從義大利逃亡到了德國[1]。
歐洲的貴族血統當然是很管用的，Philipp Bozzini 長成一名俊俏的美男子（還是不要說什麼小奶狗了），有著歐洲貴族典型的完美鼻梁和歐式雙眼皮（貨真價實的歐雙）。
這位少年在18歲的時候進入醫學院學習，師從德國著名的解剖學家，醫生、人類學家、古生物學家以及發明家Samuel Thomas von Sömmerring（大師都是學霸啊）。
Philipp Bozzini
Bozzini結束學業之後來到法蘭克福成為一名醫生。但是Bozzini又不僅僅是一名醫生，他喜歡思考，並且在數學、哲學和化學領域都有充足的知識。
這樣一個對醫學充滿熱情的理想主義青年，站在19世紀初期，遙看當時的醫學，首先看到的是：黑暗。
理想主義醫生與「花瓶式」內窺鏡我們先環顧一下Bozzini所處的那個時代。1861年，在離德國不遠的維也納總醫院，匈牙利籍醫生賽麥爾維斯出版了一本重要的著作《產褥熱的死因極其預防》[2]。人們經由這本書才知道，讓產婦致命的產褥熱是因為外科醫生沒有洗手而導致的感染。
事實上，在19世紀以前，整個醫學領域對感染都沒有清晰的認知，當時的外科醫學還處於邊緣，外科醫生會用未經任何消毒的器械，以及沾滿微生物的手在病人身上切下去一刀。（想想人類真的是很勇敢）
賽麥爾維斯
我們再將Bozzini生活的年代往前推200百年，1609年義大利物理學家和天文學家伽利略把人類第一個望遠鏡指向了天空，於是他在那臺簡陋又神奇的望遠鏡上看到了月球的山脈和隕石坑[3]。
伽利略和望遠鏡
如果再往前推100年，我們就會遇到科學革命代表人物之一，近代解剖學創始人安德烈·維薩裡。1543年，維薩裡《人體構造》一書出版，同年哥白尼的《天體運行論》出版，當然之後，兩位傑出的科學家都被宗教迫害致死。
總之，如果在那個時代，一位急性腹痛的病人找到Bozzini看病，Bozzini大概會很為難。雖然根據解剖學的知識，醫生可以定位疼痛的組織，或許他們會開一些無關痛癢的藥，但是如果藥不奏效，情況就很尷尬了：除非醫生可以看到病人的腹腔內部組織究竟發生了什麼，否則他們永遠不知道到底發生了什麼。
既然人類已經開始把視野伸向了人類肉眼遠不可及的太空，那麼我們能不能用一種方法去窺探我們身體的內部？Bozzini就想做這件事情。
經過幾年的研究和準備之後，Bozzini做出了人類歷史上第一個內窺鏡，它長這樣：
Philipp Bozzini的內窺鏡
今天手持高端內窺鏡的醫生看到這張圖可能有點納悶：兄弟，這究竟是什麼鬼？但是如果我們了解了內窺鏡發展的整個長河就會發現，Bozzini這臺看似幼稚的設備已經在嘗試解決內窺鏡領域幾個極其重要的問題。
首先，這個長得像花瓶一樣的黑色物體是用鉛鑄成的，同時外面還加了皮套。在「花瓶」裡面放著一支蠟燭。（為什麼用蠟燭？因為那個時候只能點蠟啊！）這支蠟燭就在充當內窺鏡的光源，而光源問題是內窺鏡發展中一個非常重要的問題。其次，Bozzini的設備裡用兩套反射鏡分別承當光線進入和反射迴路。最後，Bozzini認為，不同的器官需要不同的內窺鏡頭去探查，所以他做出了一系列的內窺鏡探頭。
Philipp Bozzini設計的內窺鏡探頭
1806年，Bozzini在德國哈雷向婦產科學院的教授們展示了這款設備如何做陰道的探查，現場反響很熱烈。隨後，Bozzini又在法蘭克福和薩爾茨堡展示了設備，反響同樣強烈，但是毀譽參半。有人認為這款設備極具創新性，而有人卻認為它有些譁眾取寵，無用甚至是有害的[4]。
按照Bozzini的性格，他應該會繼續改進這款設備。但是造化弄人。
1809年，年僅35歲的Bozzini就被傷寒帶走了生命，半年後他的妻子也撒手人寰，他們的三個孩子被朋友收留。這段創造佳話就此畫上了句號，但是內窺鏡的發展之路才剛剛開始。
吞劍者與玩命的剛性內鏡翻看內窺鏡的發展史，你會感覺前輩們真的很拼，幾乎可以說是玩命！
1826年，法國醫生Ségalas 發明了一款用來探查膀胱和尿道的內窺鏡[5]。這款設備比Bozzini的內窺鏡視野更亮，操作更方便，但同時也有一個致命的弱點：就是蠟燭在外面！
Ségalas 發明的探查膀胱和尿道的內窺鏡
我們前面說了帥哥Bozzini是把蠟燭裝在鉛制的「花瓶」裡的，可以防止外界環境對於燭光的幹擾。但是浪漫的法國醫生Ségalas 把蠟燭放在外面，這樣就很容易燙到睫毛或者其他部位。
還是不好使，咋辦？接著想轍！
1853年，法國外科醫生德索爾莫（Antonin Jean Desormeaux）公布了他發明的泌尿生殖內窺鏡。當然這個設備並不是完全原創之作，德索爾莫站在之前兩位前輩的肩膀上，對內窺鏡做了兩個重要的改進[6]。
德索爾莫發明的泌尿生殖內窺鏡
首先，把蠟燭變成了煤油燈，這樣能夠讓進入的光線更亮。當然你細想這事兒還是挺怪誕的，醫生在病人的生殖器旁邊放著一個裝有煤油燈的檢查設備！患者會不會被嚇尿呢？第二個改進是，德索爾莫在光學組件中加入了一個聚光原件，能夠讓煤油燈的光線更聚焦，這樣得到的觀察視野會更加明亮。
上面我們說過，不管是蠟燭還是煤油燈，把他們放到設備裡面都是非常危險的，弄不好就會把醫生的眼睫毛燙彎了。能不能把光源和設備分開呢？
1873年，來自維也納的皮膚科醫生約瑟夫·格林菲爾德（Josef Grünfeld ）就幹了這件事情。他的設備如下圖所示，分離的光源再通過醫生帶的反射鏡反射進入窺鏡。格林菲爾德還為尿道鏡和膀胱鏡設計了幾種內窺鏡，他被稱為現代尿道鏡的創始人之一。
約瑟夫·格林菲爾德檢查病人
到這裡你可能會問，為什麼內鏡早期的發展大都集中在泌尿生殖領域呢？
因為這些組織的腔體比較短啊，而且沒有彎曲的角度。想想如果是要做食管或者胃部的探查，就必須要克服由口腔的水平軸和咽和食管的垂直軸所形成的角度問題。首先嘗試進行食管鏡檢查的是德國醫生阿道夫·庫斯莫爾（Adolf Kussmaul ）。
這位醫生現在看來也是一位奇人。
他之所以認為用當時的窺鏡去做食管檢查可行，不是因為他對設備做了重大的改進，而是因為他被當時的江湖吞劍雜耍給震懾了：既然有人可以吞劍，那把一根硬質的窺鏡管子從口腔插入胃部應該也可行，只要能夠正確固定患者頭部和頸部的位置！（默默為這個大膽的想法捏一把汗）再加上庫斯莫爾醫生曾經用一根軟管將患者胃裡的東西抽出來過，所以他認為胃鏡檢查值得一試。
庫斯莫爾對吞劍者進行胃鏡檢查
這可以說是藝高人膽大了。1868年，庫斯莫爾找來吞劍者幫忙進行胃鏡檢查演示，演示中庫斯莫爾成功地將硬質管的胃鏡伸到了實驗者的胃部[7]。這也沒什麼可說的，人家劍都能吞進去，一個硬管子算什麼呢。但是估計吞劍這哥們當時心情很複雜：這是要號召人民群眾都搶我飯碗的意思？
吞劍演示在現場激起了不少反響，畢竟很刺激嘛。但是由於這次試驗結果並沒有發表，而且受光源，以及胃部複雜環境的限制，重要的是，受這種變態檢查體驗的限制，這種檢查方式基本上以失敗告終。（想想人得多惜命才願意活吞一根柱子呢！）
藝高人膽大的庫斯莫爾醫生隨後也轉向了食管鏡的研究，畢竟食管鏡比胃鏡面臨的問題要少多了。
柔性之光與現代內鏡歷史的巧合與必然在某一刻相會，新的徵程就開始了。
首先是，有電了！
1879年，柏林泌尿外科醫生尼採（Maximillian Nitze）和維也納領先的設備製造商Josef Leiter合作推出了一款膀胱鏡，這款膀胱鏡因為遠優於同時代其他產品，所以廣受追捧。而 Nitze和Leiter這兩個人也因為專利之爭導致分道揚鑣。
Nitze-Leiter膀胱鏡
Nitze-Leiter膀胱鏡最大的改進就在於光源。
大家知道那個時代人們已經開始嘗試用電！但是白熾燈還在愛迪生的肚子裡並沒有生出來，所以 Nitze-Leiter膀胱鏡用的是一種能發光的鉑絲線圈，由於這種燈功耗極大有燙傷風險，所以這款膀胱鏡還設計了一個水冷系統。同時， Nitze-Leiter膀胱鏡還包含多個稜鏡組，整體光學傳輸性能更好。
雖然 Nitze-Leiter膀胱鏡很成功，但是這款設備還是沒有顯示出能夠向胃腸鏡發展的潛質。
隨後，與 Nitze醫生分道揚鑣的設備製造商Leiter和一位名叫Johann von Mikulicz的外科醫生在Nitze-Leiter膀胱鏡基礎上改進了一款胃腸鏡，這款設備在末端三分之一處有一個30度的彎角，便於適合人體組織的角度[8]。
這款設備總體說是失敗的，但是Mikulicz醫生做了一件非常重要的事情，他將愛迪生1879年發明的白熾燈引入了內窺鏡，1886年，Mikulicz用白熾燈代替了原來的發光鉑絲線圈，做成了第一款真正可用的食管鏡。
Mikulicz用白熾燈進行內窺鏡檢查
這個時候胃腸鏡應該要出山了吧？沒錯，改變遊戲的人是德國醫生魯道夫·辛德勒（Rudolf Schindler ）。1928年至1932年，辛德勒與柏林設備製造商Georg Wolf合作開發了第一臺半柔性胃鏡，這款胃鏡成為後續二十多年胃鏡領域的標準產品。
魯道夫·辛德勒
魯道夫·辛德勒設計的半揉式內窺鏡
辛德勒不僅在研發和改造胃鏡方面做出了很高的成就，他本人也是歷史上最活躍的胃鏡推廣者之一，他出版的《胃鏡檢查教科書和圖譜》（」Lehrbuch und Atlas der Gastroskopie」）首次報告了超過四百例無併發症的胃鏡檢查，為胃鏡的推廣應用做出了傑出的貢獻[9]。
辛德勒還是那個時代充滿人格魅力的多面手，他持之以恆地推廣他的產品，同時又是一位受人尊敬的老師和醫生，而且他本人在音樂演奏方面也具有超高的造詣，可以說是人生贏家了[10]。
雖然辛德勒的胃鏡取得了巨大的成功，但是這款產品仍然有兩個知名的弱點：首先白熾燈是一種熱光源，這對於人體檢查是非常不友好的；其次，這種半柔性內鏡雖然比剛性內鏡體驗好一些，但是真心來說，還是好的有限。
直到1952年，一道歷史性的冷光出現在內窺鏡發展歷程中。法國科學家Fourestier，Gladu和Valmiere製造出了冷光源玻璃纖維照明裝置，使腹腔鏡的安全性提高，消除了內光源引起的腹腔內燒傷和電氣故障的危險，為隨後柔性纖維儀器的應用奠定了基礎[11]。
下一個接棒者是來自南非的Hirschowitz醫生。Hirschowitz完成大學學業之後來到密西根大學，在那裡他用辛德勒的半柔性胃鏡做了上百臺病例，然後他感覺：用半柔性胃鏡做檢查，病人某種程度上也是吞劍者！
好在更好的解決方案已經在像人類招手。
1954年，Hirschowitz在《自然》雜誌上讀到了一篇關於用玻璃光纖傳輸光線的論文，他頓時覺得新的世界在向他打開。Hirschowitz隨後找來兩位物理學家朋友幫忙，並在1957年做出了第一臺柔性纖維胃鏡。
1957年5月，Hirschowitz在科羅拉多斯普林斯的美國胃鏡學會年會上首次推出了他的柔性纖維胃鏡，並且展示了其在十二指腸檢查領域的可能性[11]。
Hirschowitz醫生
柔性之光至此照進了內鏡。
1959，英國的Hopkins發明了柱狀透鏡，但是在當時的英國和美國沒有受到重視。時隔6年之後，生產耳鼻喉科醫療器械公司的創始人卡爾·史託斯在展覽上看到了柱狀透鏡深受啟發。
憑著對技術工藝的準確直覺和發明家的大膽設想，他站在巨人的肩膀上，將柱狀透鏡和Hirschowitz的纖維內窺鏡聯繫起來，與Hopkins合作研發了HOPKINS柱狀透鏡技術，利用柔性纖維將外部冷光源通過光線導入到病人體內[12]。其柱狀光學系統是在光軸內用玻璃棒代替小透鏡，改善亮度的同時拓寬了視角。
穿越了兩百多年，我們終於抵達了現代內鏡的大門。我們當然要帶領大家勇敢地踏進摺扇大門，欣賞內鏡給現代醫學帶來的神奇巨變，暢想這項技術在未來的無限可能。
參考文獻
[1].http://history.uroweb.org/biographies/bozzini-philipp/
[2].蘇上豪.開膛史[M].北京:中信出版社,2014.
[3].https://www.nasa.gov/audience/forstudents/9-12/features/telescope_feature_912.html
[4].http://history.uroweb.org/history-of-urology/diagnosis/looking-into-the-body/bozzini-and-the-lichtleiter/
[5].http://history.uroweb.org/history-of-urology/diagnosis/looking-into-the-body/segalass-speculum/
[6].http://history.uroweb.org/history-of-urology/diagnosis/looking-into-the-body/desormeauxs-endoscope/
[7].James M E.History of the instruments for gastrointestinal endoscopy[J].Gastrointestinal Endoscopy , 1991 , 37(2) :S27-S56 .
[8].http://primedcanada.com/the-history-flexible-endoscopy-devices/
[9].Schäfer P K.Rudolf Schindler and the Gastroscopy[J]. zeitschrift fur gastroenterologie, 2014 ,52 (1) :22.
[10].Ian S C, Joel D. H, el at. Visceral Vistas: Basil Hirschowitz and the Birth of Fiberoptic Endoscopy[J]. Annals of Internal Medicine , 2016 , 165 (3) :214 .
[11].Gomella L G, Kozminski M, Wingield H N. Laparoscopic Urologie Surgery[M]. New York: Raven, 1994.
[12].https://www.karlstorz.com/cn/zh/history.htm
本文經授權轉載自公眾號DoctorWhy
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