隔山打牛：攻克消化道中的“全球難題”

本文圍繞2022年度上海市科技進(jìn)步獎一等獎“慢性胰腺炎臨床診治關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用”展開，該獎項由海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院（上海長海醫(yī)院）院長廖專教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊獲得。

在人體中，“胰腺”是個不起眼的器官，重量僅有200克左右，但它卻是人體中最重要的器官之一。有“癌癥之王”之稱的胰腺癌和死亡率較高的“急性胰腺炎”都與它有關(guān)聯(lián)。但鮮有人知道“慢性胰腺炎”這種疾病的存在，多年前，這種令人痛不欲生的疾病是沒有辦法根治的，病人只能依靠止痛片來緩解，之后逐漸對止痛片上癮，身體變得消瘦不堪，這種疾病也有癌變的風(fēng)險。在當(dāng)時，慢性胰腺炎也是全球公認(rèn)的難以治療的重大難題。

經(jīng)過20多年的努力，海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院（上海長海醫(yī)院）院長廖專教授團(tuán)隊攻克了這一世界級難題，利用沖擊波打碎胰腺中的結(jié)石，起到了“隔山打?！钡淖饔?，達(dá)到了良好的治療效果，獲得病人的廣泛贊揚，上海也從全國慢性胰腺炎的診療中心發(fā)展成世界慢性胰腺炎診療中心?！奥砸认傺着R床診治關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用”項目榮獲2022年度上海市科技進(jìn)步獎一等獎。

痛不欲生又無可奈何，困擾全球多年的醫(yī)學(xué)難題

我們攝入的食物會依次進(jìn)入口腔、咽喉、食道、胃部、小腸、大腸。小腸又分為十二指腸、空腸和回腸。長度為20～25厘米的十二指腸是個特殊的存在，這里有胰腺的管道入口和膽道的管道入口，兩個器官分泌的消化液從這里流入小腸，消化食物，吸收營養(yǎng)，提供人體的生存所需的能量。

胰腺的主要功能是分泌消化酶，其既是外分泌腺體又是內(nèi)分泌腺體。內(nèi)分泌腺可分泌胰島素，對體內(nèi)的血糖調(diào)節(jié)起著重要作用。外分泌腺由腺泡和腺管組成，主要分泌脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶等胰酶?？此坪唵?，卻很復(fù)雜，外分泌腺內(nèi)部有精確的組裝線路。“腺泡分泌的是胰酶，在胰管中運輸時，它們是沒有活性的，處于靜止期，進(jìn)入小腸中的十二指腸后，因為小腸會分泌腸激酶，會將脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶等激活，對小腸中的食物進(jìn)行分解和吸收?！绷螌＝榻B說?？蓪⑦@個過程比喻成“?；镛D(zhuǎn)運”，胰管可以看成是一條河道，胰腺腺泡是河流上游的一個“化工廠”，小腸相當(dāng)于最后的“組裝工廠”，通過胰管，這些酶原被運輸?shù)叫∧c重新組裝后發(fā)揮功能。但是這個過程發(fā)生了錯誤，就會出現(xiàn)疾病。

“急性胰腺炎的發(fā)生通常與過度飲酒或者膽結(jié)石引發(fā)的膽汁流入胰管有關(guān)系，它們會在胰管中激活沒有活性的胰酶，啟動消化功能，開啟危險的‘自我消化，產(chǎn)生氨基酸，又會激活更多的胰酶，形成連鎖反應(yīng)，當(dāng)各種消化產(chǎn)生的物質(zhì)無法排出胰腺，進(jìn)入血液，形成炎癥反應(yīng)，就會對各大器官產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，引發(fā)多臟器衰竭。這就是死亡率非常高的重癥急性胰腺炎背后的發(fā)病原理。之所以小腸和胃部不會發(fā)生可怕的‘自我消化，是因為它們都擁有黏膜屏障，其主要成分是碳酸氫鹽和黏液。而胰管沒有這種物質(zhì)進(jìn)行保護(hù)?！绷螌＝忉尩?。如果說急性胰腺炎是“大火猛煮”類型的疾病，那么慢性胰腺炎就屬于“小火慢燉”。

慢性胰腺炎最大的特點就是炎癥反應(yīng)以一定頻率出現(xiàn)，導(dǎo)致了胰管內(nèi)部的纖維化。這種纖維化也是器官的自我保護(hù)，因為胰腺的部位比較特殊，處于腹膜后部，靠近腹主動脈和門靜脈，周圍毗鄰的臟器特別多，所處空間又比較窄小，一旦遇到刺激，就會產(chǎn)生劇烈疼痛，患者幾年劇烈腹痛一次，甚至幾個月劇烈腹痛一次。人體某個部位損傷后會結(jié)痂，臟器內(nèi)部的纖維化也是同樣的道理，多次纖維化后外殼越來越大。胰腺分泌的蛋白酶中含有鈣離子，而胰管的上皮細(xì)胞分泌水和碳酸氫根離子，其原本作用是推動“運輸”和保持胰管的堿性環(huán)境，但是在這種特殊炎癥反應(yīng)刺激下，兩種成分的結(jié)合形成了碳酸鈣，也就是“珍珠”的主要成分。這就是胰腺結(jié)石的形成過程。結(jié)石發(fā)生后，胰管開始膨脹，胰酶分泌增多，導(dǎo)致病情不斷惡化。

慢性胰腺炎患者中約有10%的情況是胰腺萎縮，胰酶分泌缺少，可以進(jìn)行體外替代性治療，終身服藥就可恢復(fù)消化功能和糖類代謝功能。而另外90%的患者則是胰腺結(jié)石的情況。

“胰腺的胰管很窄，成年人胰管直徑大約在3～4毫米左右。消化鏡無法進(jìn)入進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)，過去只有胰腺手術(shù)一條路，而胰腺手術(shù)是全球公認(rèn)的高難度手術(shù)之一，手術(shù)并發(fā)癥很多，一般只有早期胰腺癌患者，為了挽救其生命，醫(yī)生才會進(jìn)行手術(shù)。而且胰腺結(jié)石手術(shù)后因為有創(chuàng)傷，內(nèi)部結(jié)石還會出現(xiàn)。病人仍會遭受極大的痛苦，但是只能服用止痛藥進(jìn)行緩解?！绷螌Ｕf。

獨辟蹊徑讓沖擊波“幫忙”，達(dá)到滿意的治愈效果

攻克治療慢性胰腺炎的難題，是21年前中國工程院院士李兆申給拜入師門的廖專制定的科研方向。當(dāng)時的廖專還是李院士的一名碩士研究生。

當(dāng)時，一種“沖擊波”技術(shù)被嘗試運用在腎結(jié)石的“體外震波碎石”的治療中。沖擊波有個特點，在同等密度的環(huán)境中“穿越”不會有影響，但遇到不同密度的環(huán)境就會產(chǎn)生破壞作用。在早期沖擊波治療腎結(jié)石的醫(yī)學(xué)實驗中，醫(yī)生們會讓患者坐在有沖擊波發(fā)射裝置的浴缸里，腎結(jié)石密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人體密度，所以沖擊波能在治療中擊碎結(jié)石，達(dá)到治療的效果。

廖專就和同事們開始思考，能不能將腎結(jié)石的“體外震波碎石”中的沖擊波治療技術(shù)也運用到慢性胰腺炎的治療中。想法很好，但道路卻十分艱辛。

“我們帶了一些病人去治療腎結(jié)石的醫(yī)療單位，結(jié)果連續(xù)幾次全部失敗，因為和其他結(jié)石不一樣，胰腺結(jié)石會緊緊地貼在胰管壁上，就像胰管長了‘牙齒一樣，特別牢固，很難剝離，一旦用沖擊波沖擊結(jié)石，會引起胰腺內(nèi)部的震蕩，而胰腺周邊有大量神經(jīng)，會產(chǎn)生劇烈疼痛，病人會不由自主地閃避，也無法進(jìn)行靶向瞄準(zhǔn)治療?！绷螌：屯聜兙烷_始想辦法將各種難題一一破解。

團(tuán)隊利用X光對結(jié)石進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并采用麻醉技術(shù)，讓病人在全麻情況下從身體的前部進(jìn)行碎石，還會注射鎮(zhèn)靜劑，治療效果特別好。很多碎石直接會掉落到小腸中去，隨著消化液分解，直接排出體外，疼痛的癥狀立刻消失。

有些胰管結(jié)石被打碎后散落在胰管中會堵塞胰酶運轉(zhuǎn)，容易再次引發(fā)炎癥，這是“隔山打?！敝委熤凶畲蟮牟l(fā)癥。于是團(tuán)隊提前準(zhǔn)備消炎痛栓（吲哚美辛）讓病人使用，進(jìn)行有效預(yù)防。為了提高“隔山打?！钡男Ч瑘F(tuán)隊還制定了專門的技術(shù)規(guī)范和指南，對于沖擊波的頻率、能級和使用方法進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，確保了技術(shù)的科學(xué)性和規(guī)范性。一個世界級的重大難題至此被全面攻克！

今天，慢性胰管治療已經(jīng)成為上海長海醫(yī)院的獨門絕技，全國各地和全球的患者蜂擁而來。目前，廖專的科研團(tuán)隊已經(jīng)累計治療1萬例次，成功率接近100%，各國醫(yī)院和國內(nèi)各地醫(yī)院也紛紛前來學(xué)習(xí)。慢性胰腺炎病人再也不用忍受痛苦，只需要花費2萬元左右就能進(jìn)行治療，且只需一周就可以痊愈出院。追蹤后發(fā)現(xiàn)，該方法治療的慢性胰腺炎的復(fù)發(fā)率也非常低。

慢性胰腺炎的發(fā)生和人體基因突變也有關(guān)系。一部分患者慢性胰腺炎的發(fā)生與長期飲酒和暴飲暴食有關(guān)聯(lián)，分泌過多的膽汁刺激到胰腺。但是另一部分患者生活習(xí)慣較好，為何還會出現(xiàn)這樣的疾??？廖專團(tuán)隊深入研究慢性胰腺炎的生物學(xué)基礎(chǔ)，他們發(fā)現(xiàn)慢性胰腺炎的發(fā)生與人體的基因突變有關(guān)?！坝行┗蛲蛔儠置诖罅康囊认俚鞍酌冈?，另一些基因功能原本是像‘警察一樣，不讓酶原過度產(chǎn)生，但基因突變后功能喪失了，我們發(fā)現(xiàn)其中涉及的基因有10多個，目前正在進(jìn)行中國人最常見的慢性胰腺炎特有的‘SPINK1基因突變的修復(fù)工作，希望從根源上解除病人的痛苦?！?/p>

研發(fā)“膠囊機器人”，在生命之河中進(jìn)行前所未有的診療

如果將人體的消化道比作生命之河，胰腺就是一條重要的支流，廖專科研團(tuán)隊的視野并不局限在支流中，他希望在整個“生命之河”中自由探索，這也是當(dāng)年李兆申院士給他出的第二個題目：在醫(yī)療技術(shù)上突破內(nèi)鏡的技術(shù)局限。

20多年前，雖然已經(jīng)有了胃鏡技術(shù)和腸鏡技術(shù)，但是有一段消化道還是人類的“盲區(qū)”，是一個無法觸及的“黑盒子”，不管是通過胃鏡還是影像CT，我們無法看到它，那就是長達(dá)5～7米的小腸，諸如克羅恩病的潰瘍癥狀就出現(xiàn)在小腸內(nèi)壁上。

廖專團(tuán)隊打造第一代膠囊機器人的目的是為了“看清楚”小腸內(nèi)部的情況。

之后，團(tuán)隊又有了更大的學(xué)術(shù)目標(biāo)，那就是打造在整個消化道系統(tǒng)中能夠“長著腿走”的膠囊內(nèi)鏡，醫(yī)務(wù)人員可以控制它。根據(jù)磁鐵原理，團(tuán)隊打造了第二代膠囊機器人——磁控膠囊機器人，讓患者躺在一個下方有磁鐵的檢測裝置上方，形成一個磁場。一個小指甲蓋大小的膠囊機器人就從食道進(jìn)入病人體內(nèi)，如同“遙感衛(wèi)星”一樣，醫(yī)生可以根據(jù)需要調(diào)整進(jìn)退的方向，完整地看到胃部和腸道“角角落落”中的狀態(tài)。既可以進(jìn)行食管靜脈曲張的檢查，觀察服用阿司匹林后的食管損傷情況等，還能早期篩查消化道的腫瘤。該裝置在2014年獲得了醫(yī)療器械生產(chǎn)許可證，目前已經(jīng)被使用在全球的1000多家醫(yī)療機構(gòu)中，普通人只要花上3000元就能進(jìn)行消化道的全面“體檢”。

目前，廖專團(tuán)隊正在研發(fā)的是第三代膠囊機器人，不僅有檢測功能，還有治療功能。廖專透露，最近團(tuán)隊研發(fā)的一個特殊膠囊機器人上市了，其進(jìn)入消化道后，在結(jié)腸部分開始進(jìn)行“振動按摩”，可以治療頑固性便秘，一次費用僅需幾百元。

另外，廖專團(tuán)隊正在利用第三代膠囊機器人進(jìn)行體內(nèi)消化道菌群的檢測?！斑@是一個很有趣的科研方向，消化道被稱為人體的第二大腦，內(nèi)部有很多不受大腦控制的‘神經(jīng)元，消化道中每個部分的菌群都是不一樣的，每個個體之間的菌群不同，各個地區(qū)人群的腸道菌群差別也很大。菌群也是一個治療靶點，科學(xué)家已證實移植菌群對于治療自閉癥有一定的作用?！绷螌＝榻B說。未來第三代膠囊機器人在提取菌群的同時，還能定點釋放某些特殊藥物，治療各種疾病，甚至癌癥，相信這一定會造福更多的病人。

本文作者吳苡婷為為上?？萍紙笾魅斡浾?，中國科技新聞學(xué)會科技傳播理論研究專委會理事、中國科學(xué)技術(shù)出版社特聘科普專家、上海市科普作家協(xié)會會員。