精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代普胸外科展望

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院胸外科，北京 100050)

2011年11月，在美國發(fā)表的“邁入精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”(Toward precision medicine)一文首次提出了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念。2015年1月奧巴馬總統(tǒng)宣布美國啟動(dòng)“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃”。2016年中國成立國家精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)戰(zhàn)略專家委員會(huì)，啟動(dòng)中國精準(zhǔn)醫(yī)療項(xiàng)目。臨床醫(yī)學(xué)將由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)醫(yī)學(xué)，經(jīng)過目前的循證醫(yī)學(xué)進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代。

精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是應(yīng)用與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)不同的現(xiàn)代高新科技手段，充分考慮病人的個(gè)體化差異，針對(duì)個(gè)人或特定人群開展的預(yù)防、診斷、治療的新模式。從組織、解剖、生理層面、病理層面直至基因、分子機(jī)制等各個(gè)層面，精確找到病因及重要病理環(huán)節(jié)，進(jìn)行針對(duì)性處理，達(dá)到精準(zhǔn)預(yù)防和治療的目的[1]。一部分傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)不能預(yù)防或者治療的疾病，將會(huì)得到治愈或有效控制[2]。但我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展絕非一蹴而就的事情，需要人類長期的艱苦摸索與研究[3]。

1 實(shí)施精準(zhǔn)醫(yī)療必須要做的工作

(1)利用互聯(lián)網(wǎng)快速收集、整合病人的海量的各種信息及資料。 包括：①臨床特點(diǎn)：癥狀、體征、影像學(xué)資料及病理學(xué)資料；②遺傳及分子生物學(xué)特征：基因組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組及代謝組學(xué)等的資料；③流行病學(xué)特征：生活習(xí)慣、環(huán)境因素及交互作用等各種信息；④多學(xué)科聯(lián)合治療的措施、效果及合并癥等翔實(shí)的資料。

(2)運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等處理技術(shù)，將上述病人和特定人群的海量資料進(jìn)行分析、運(yùn)算，精確診斷，找到病因和重要病理環(huán)節(jié)，確定多學(xué)科綜合治療(如內(nèi)科、外科、化療、放療、靶向治療)的靶點(diǎn)、手段和方案等。

(3)微創(chuàng)、精準(zhǔn)地實(shí)施最佳治療手段和方案，并對(duì)人工智能裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，使醫(yī)師更好地采用人工智能裝置工作。并根據(jù)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察、反饋和調(diào)整。

2 實(shí)施精準(zhǔn)醫(yī)療須依賴現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)及手段

2.1 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)

包括人類基因組計(jì)劃的完成，蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)的海量數(shù)據(jù)。疾病的基因突變、融合，驅(qū)動(dòng)基因等相互作用的原理(典型例子如EGFR突變的干預(yù))。先進(jìn)的分子生物學(xué)檢測方法，如基因檢測、二代測序、液體活檢、血液腫瘤細(xì)胞以及RNA、DNA檢測等逐步發(fā)展和完善[4-5]，將協(xié)助人們精確地找到疾病的分子機(jī)制和內(nèi)因，以便進(jìn)行精準(zhǔn)的靶向治療。

2.2 人工智能是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的必須手段

通過互聯(lián)網(wǎng)收集、整合海量數(shù)據(jù)和資料，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算才能得出結(jié)論，找到靶點(diǎn)。人工智能裝置將逐步進(jìn)行學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，并協(xié)助和部分替代醫(yī)師的臨床思維，提出最佳診斷和治療方案。未來的各?？茩C(jī)器人將可準(zhǔn)確地進(jìn)行臨床分析工作和各種臨床操作技能。手術(shù)機(jī)器人將逐步智能化、小型化及微型化，將為更微創(chuàng)和精準(zhǔn)地進(jìn)行外科手術(shù)提供支持。在分子生物學(xué)靶點(diǎn)逐步被發(fā)現(xiàn)和靶向藥物快速研制的基礎(chǔ)上，外科手術(shù)的切除范圍、手術(shù)損傷將越來越小。

2.3 其他高科技手段

如材料科學(xué)發(fā)展催生的新材料的出現(xiàn)、3-D打印技術(shù)的進(jìn)步、細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展將為人工組織、器官的開發(fā)提供更加廣闊的前景。

3 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)對(duì)胸外科的影響

進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代，作為臨床外科學(xué)的重要?？浦?，普胸外科尤其是胸部腫瘤外科將發(fā)生革命性的發(fā)展和變化。

由于精準(zhǔn)診斷技術(shù)的發(fā)展，為腫瘤外科疾病的診斷、分期提供了新的保證。智能機(jī)器人可對(duì)肺部結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)、良惡性的鑒別提供精準(zhǔn)的判斷，對(duì)于是手術(shù)還是動(dòng)態(tài)觀察提出更為精確的診斷依據(jù)，對(duì)于肺癌或其他胸部腫瘤將能快速準(zhǔn)確地進(jìn)行病理組織學(xué)的診斷、分類、分級(jí)及分子生物學(xué)分期、分類，為病人預(yù)后的評(píng)估、手術(shù)適應(yīng)證、手術(shù)方式的選擇提供可靠依據(jù)。

精準(zhǔn)外科理念在普胸外科深入貫徹，將使普胸外科逐步實(shí)現(xiàn)操作規(guī)范化、流程標(biāo)準(zhǔn)化、程序可控化、信息數(shù)據(jù)化、情景可視化，達(dá)到微創(chuàng)化和精準(zhǔn)化的目標(biāo)，由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)外科模式發(fā)展成為現(xiàn)代的微創(chuàng)精準(zhǔn)胸外科模式。

目前，80%的普胸外科手術(shù)可以以電視胸腔鏡和機(jī)器人手術(shù)為代表的微創(chuàng)胸外科技術(shù)來完成。目前正在探索如何縮小胸部腫瘤的手術(shù)切除范圍，達(dá)到局限性肺切除的目的。未來局限性肺切除(楔形切除、肺段切除)有可能代替肺葉切除，成為部分早期肺癌的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)方式。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，將為肺癌擴(kuò)大手術(shù)提供更為強(qiáng)大的技術(shù)支持。另外，食管早癌的內(nèi)鏡手術(shù)技術(shù)也已經(jīng)成為目前臨床研究的熱點(diǎn)問題。

通過對(duì)胸部臟器的解剖和病理的精確研究，對(duì)器官功能及儲(chǔ)備能力的研究和定量分析，及對(duì)全身各器官相互作用的深入了解，尤其是現(xiàn)代影像學(xué)在人工智能的協(xié)助下取得了飛速的進(jìn)步，為普胸外科精準(zhǔn)治療提供了強(qiáng)大的理論和技術(shù)支持；通過CT、CTA、PET/CT、MRI及EUS等檢查手段對(duì)病灶進(jìn)行三維重建、精確定位、幾何測量，建立解剖數(shù)字模型，從而可以確定病灶切除范圍，并能準(zhǔn)確判斷預(yù)后，直至可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)演示，運(yùn)用術(shù)中導(dǎo)航進(jìn)行手術(shù)操作，以達(dá)到精準(zhǔn)手術(shù)的目的(包括非局限性切除和擴(kuò)大切除術(shù))，以實(shí)現(xiàn)最大程度切除病變，最大限度保存和保護(hù)器官組織及其功能，這是外科治療永恒的法則。

4 新技術(shù)手段在胸外科的應(yīng)用

電磁導(dǎo)航纖維支氣管鏡，不僅可以用于術(shù)前的精確定位、活檢及診斷，若進(jìn)一步開發(fā)可能用于肺手術(shù)中的導(dǎo)航。

近年來隨著外科手術(shù)操作(切割、止血、縫合)的高效能手術(shù)器械，如高能手術(shù)刀、超聲刀、切割縫合器、吻合器的發(fā)展，為現(xiàn)代微創(chuàng)胸外科手術(shù)發(fā)展提供了必要的支撐。高清晰度、高像素以及三維電視胸腔鏡及內(nèi)鏡設(shè)備的應(yīng)用，使術(shù)者進(jìn)行微創(chuàng)胸外科手術(shù)操作越來越方便、快捷。微創(chuàng)精準(zhǔn)手術(shù)途徑正在逐步向自然孔道(Note手術(shù))過渡。

作為胸部腫瘤切除術(shù)的重要手術(shù)步驟，淋巴結(jié)清掃術(shù)將會(huì)有新的突破，未來將可能在基因分子示蹤劑的指引下，更加微創(chuàng)、更加精準(zhǔn)地進(jìn)行淋巴結(jié)的清掃術(shù)。

組織工程學(xué)發(fā)展與基因工程相結(jié)合在未來將可能生產(chǎn)出全新的人工食管、人工氣管，此將大大改進(jìn)或重塑目前普胸外科氣管和食管的手術(shù)程序，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的食管胃吻合術(shù)，縮小手術(shù)范圍和損傷，甚至完全可以顛覆傳統(tǒng)的食管切除術(shù)以及氣管切除術(shù)的手術(shù)程序。

目前應(yīng)用的手術(shù)機(jī)器人為計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作控制下的多功能機(jī)械臂，在人工智能的快速發(fā)展下將進(jìn)一步小型化、智能化。與納米技術(shù)相結(jié)合，多功能微小機(jī)器人進(jìn)入人體胸腔進(jìn)行胸外科手術(shù)的夢(mèng)想，預(yù)計(jì)在不久的將來會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代，基因診斷、靶向治療和其他腫瘤多學(xué)科精準(zhǔn)治療將迅速發(fā)展和突破[6]，普胸外科的手術(shù)范圍將進(jìn)一步縮小，手術(shù)精準(zhǔn)化和微創(chuàng)化，胸部腫瘤(肺癌、食管癌)的治愈率將進(jìn)一步提高直至全部被治愈和預(yù)防。普胸外科將成為一個(gè)全新的外科?？?。

[1] BAYER R, GALEA S. Public health in the precision-medicine Era[J]. N Engl J Med, 2015,373(6):499-501.

[2] BONHAM V L, CALLIER S L, ROYAL C D. Will precision medicine move us beyond race[J]? N Engl J Med, 2016,374(21):2003-2005.

[3] HUNTER D J. Uncertainty in the era of precision medicine[J]. N Engl J Med, 2016,375(8):711-713.

[4] LYMAN G H, MOSES H L. Biomarker tests for molecularly targeted therapies-The key to unlocking precision medicine[J]. N Engl J Med, 2016,375(1):4-6.

[5] BASKARAN S, MAYRHOFER M, KULTIMA H G, et al. Primary glioblastoma cells for preision medicine: A quantitative portrait of genomic (in)stability during the first 30 passages[J]. Neuro Oncol, 2018,[Epub ahead of print].

[6] PARIKH R B, SCHWARTZ J S, NAVATHE A S. Beyond genes and molecules-A precision delivery initiative for precision medicine[J]. N Engl J Med, 2017,376(17):1609-1612.