心脏外科学的发展和展望
胡盛寿 张浩
心脏外科是临床外科学中起步较晚，但又是20世纪发展最快的一门外科学分支。在200年之前，给心脏做手术还被认为是一个很愚蠢的狂想。当时一名欧洲知名的医师就宣称“任何涉及心脏的手术必将遭到失败，术者将会失去他的同行的尊敬”。100年前当普通外科在临床得到广泛开展的时候，法国的Carrel医师才开始利用新发明的针具完成了血管吻合等诸多心外科操作的动物实验。1920年，从心包切除术起步，心脏外科终于步入了外科领域。直至20世纪50年代，体外循环技术的应用才使心脏外科得到了真正的普及。目前全球每年数十万患者接受心脏外科手术；中国的心脏外科事业在老一辈医学家的努力下也从无到有，逐渐在世界医学领域有一席之地。
近20余年，科技的进步、人类社会观念的转变是如此的飞速，心脏外科已同样发生了巨大的 变革。未来心脏外科的发展可以可以简单归纳如下：即未来的心脏外科将更加趋于微创化；成人治疗的施行将趋于标准化，而先心病的治疗将趋于低龄化；它与现代高科技变革的结合、与基础医学的结合将更加紧密，将由此催生一系列新的复合术式和开发出新的心脏组织替代物。
一、微创伤心脏外科是未来发展的主流方向之一
心脏外科的传统观念是“大手术大切口”，但是由此给患者带来的创伤是巨大的。随着各种新型医疗器械的开发，外科观念和技术的进步，尤其是面对来自快速发展的介入治疗的挑战，微创化已成为心脏外科发展的汉族要趋势。微创心脏外科（minimally invasive cardiac surgery, MICS）的核心思想就是尽可能的减少手术创伤，尽可能的降低医疗费用，其突出表现在手术切口的缩小以及对体外循环的避免（off-pump）。
越来越多的心脏手术可以通过小切口（mini incision）完成。然而这个小切口一般仍有约10厘米长，而且大多仍然位于胸骨正中，不利于术后恢复。所以MICS发展的第二阶段就是在胸腔镜的辅助下，通过一个长达4厘米懂得位于胸壁的微切口（micro incision）完成心内操作，这还包括需要具备一系列使用腔镜获取静脉或动脉的技术。但是胸腔镜辅助下（video assisted）MICS由于器械的不尽如人意，外科医师操作比较困难而且很容易产生疲劳感，所以MICS的第三阶段即机器人辅助下（robotic assisted, RA）手术应运而生。2000年起Zeus系统与da Vinci（达芬奇）系统这两大主流机器人辅助手术装置开始大规模进入临床，从而揭开了机器人技术临床应用的第二阶段，即完全内镜下（total endoscopic）手术阶段。此阶段患者的手术创伤更加少，即所谓的孔穴切口（port incision），切口总长度仅为1厘米。目前这种全内镜下手术已经应用于房间隔缺损的闭合、二尖瓣的修补以及冠脉搭桥。
OFF－PUMP技术主要应用在冠脉外科。其实，冠状动脉旁路移植术（CABG）的起步就是在搏动的心脏下进行的。随着有效的停跳液的发明，知道80年代，现代的CABG手术才基本成形，即在停跳的心脏上使用一根或多根移植血管桥进行尽可能的血运重建。1987年Sigwart首先将冠脉内支架植入术应用于临床。介入治疗技术的发展结束了只有心外科医师才能进行血运重建的历史，对传统的CABG提出了巨大的挑战。随着外科医师技术的熟练，更由于新型心脏固定器械的开放，非体外循环下CABG近年在全球得以普遍的开展，在某些心脏中心已成为一种常规主流的术式。此外还出现了试图避免全身麻醉的局麻清醒下CABG（〔Karagoz，2000年〕。
可以预见，未来的心脏手术对患者的创伤将越来越少，将更加为患者乐于接受。所以，在保证手术安全性和可操作性的前提下，微创化的发展将是未来心脏外科发展的主旋律。
二、外科与介入治疗的结合是未来心脏外科学的一大特征
外科学治疗最大的有点就是疗效确切，但手术创伤大，而介入治疗的最大的有点就是创伤很小，但是疗效较逊于外科治疗。90年代以来，随着经皮冠状动脉腔内球囊扩张成型术（PTCA）及支架（stent）等相关技术的发展，关于CABG和PTCA治疗孰优孰劣一直争论不休。随着医学观念的转变，人们越来越认识到其实这两种技术可以有机的整合。
1996Angelini报道了结合PTCA支架植入的“杂交”（Hybrid）CABG技术，即利用微创技术对病变的冠脉左前降支外科搭桥，同时利用介入技术为其他病变血管进行PTCA治疗。由于左前降支在PTCA治理后有更高的再狭窄率，而通畅的左前降支是冠心病患者存活率的重要影响因素，因此用远期通畅率较高的乳内动脉桥接左前降支是最佳的选择。Hybrid技术结合MICS和介入治疗的优点，在微创的条件下既保证了重要的左前降支的源起通畅率，有达到了完全再血管化，所以将来是未来CABG的发展方向之一。
可见，在微创化和保证疗效的前提下，越来越多的介入治疗将进入心脏外科的传统领域。目前，二尖瓣经皮球囊扩张术已基本取代了圆心外科的闭式二尖瓣扩张术。而经皮体外循环技术（heart port）则是另外一个介入和传统技术有机结合的成功范例，至2000年已经在全球应用三千余例。
在先天性心脏病领域，早在1967年Portsman就使用导管法成功组联赛未闭的动脉导管。自80年代双伞堵塞法应用以后，介入治理目已经可以比较成熟的应用于中央型房缺、肺动脉狭窄等的治疗。此外，可以首先利用介入治疗房间隔造孔从而为后续的大动脉转位治疗打下基础，也可以利用导管堵塞为外科矫正后有分流的先心病进行补救。
在主动脉夹层的外科治疗中，1992年Dake首次应用支架型人工血管腔内移植于胸主动脉，目前可以使用此项技术用于外伤性胸主动脉瘤、B型主动脉夹层和主动脉吻合口瘤、动脉硬化型降主动脉瘤等。主动脉腔内支架可以堵塞夹层内壁的原发破口处，从而使假腔变为盲腔，为挽救高危夹层破裂患者及为可能的后续手术治疗创造条件。阜外医院的血管外科中心已尝试为手术难以治疗的夹层动脉瘤或预计疗效不佳的瘤变处放置支架，从而形成了另外一种新的Hybrid夹层动脉瘤治疗技术。
未来，心脏外科医师、心血管内科医师、放射介入治疗医师之间传统的学科分界将越来越模糊，大家都会彼此了解对方的技术优势所在，共同在“微创”和“确保疗效”的前提下相互谐调，整合优势。
三、遵循“循症医学”思想，治疗标准化、临床数据库的建立是未来的主要工作之一
如果说传统的临床医学还是以经验医学为主，那么未来“循症医学”思想将是美国心脏外科医师必须遵循的临床思路，也就是说在医疗决策的时候不仅仅根据自己的临床经验，更多的要依据目前最好的临床研究的结果，并考虑患者的价值和愿望，从而尽可能的将这三者完美结合做出最佳的个体化治疗方案。
评价一个外科治疗是否有效的金标准就是那些大规模的临床试验研究。以CABG为例，从它诞生至今，对其疗效的评价的大规模多中心临床研究从未停止。从最初的CABG与内科保守治疗，到90年代CABG与PTCA比较，到目前OFF－PUMP与PUMP下CABG疗效比较等，使外科医师对这种术式的了解更深，从而可以制定出各种合乎自己国情的“治疗指南（guideline）”。
治疗指南的确定，对指导外科医师手术适应征的选择、术前术后的处理有着非凡的意义。比如说随着人们对CABG术后患者高脂血症控制认识的深入，新版的CABG指南无一例外都明确指出术后患者必须口服降脂药物的必要性，使欧美国家CABG后再次接受再血管化治疗的比例大大降低。
由于成人心脏外科的病种较为单一，所以目前几乎所有的指南都限于成人外科。在此项工作中，美国各个协会的工作无疑最为出色。他们已经陆续制定出了关于瓣膜外科、CABG抗凝、心衰等诸多的临床指南，并且每隔数年便会更新。美国版的各项临床指南即使在中国也被奉为“经典”。1999年欧洲学者制定了所谓“EUROSCORE”的欧洲版心脏外科手术患者的危险因素评价体系。在与美国STS数据库的比较中，EUROSCORE的制定者乐观地认为其具有可比性，这个评分法“在大西洋两岸都可以得到应用”。但是，更多的学者对其比较的方法提出置疑，而且即使在欧洲，土耳其学者的报道就认为在土耳其国内EUROSCORE就高估了患者的危险度。可见，由于国情的不同，每个国家都有制定自己特色临床指南的必要。
建立临床指南的最佳途径就是建立一个全国性的心脏外科数据库。美国的胸外科医师协会（Society of Thoracic Surgeon, STS）1998年就拥有一百三十四万患者的手术资料，是目前全球最大的心胸外科数据库。即使如此，协会的主席Orringer医师在2002年STS年会上还竭力呼吁广大胸外科医师给予重视，因为目前全美仅仅32％的会员参加了数据库的建设，大量的临床资料还是流失。心脏外科不是一门生活在真空中的学科，它活生生的存在于这个变化多端的社会中，每个医师、每个医疗中心也不能独处一隅。建立起数据库，不仅仅为医师提供方便，而且为政府卫生策略的制定提供依据，为本学科能获得更多的社会关注、争取更多的医疗研究资源提供重要的材料。
未来心脏外科期待着建立起全球性的临床外科数据库，并且努力制定出复杂性先天性心脏病外科治疗的指南。目前我国心脏外科在临床指南和全国性数据库的建立方面才刚刚起步，若干国家科研基金已经开始自主在国内开展这项工作，而且这项工作是以CABG数据库的建设来起步的。由于中国人属于黄色人种，地处亚洲，中国又是一个发展中国家，在我国接受CABG和瓣膜手术的患者病情与欧美存在很大差异，所以我们更加期待着中国版的CABG和瓣膜外科临床指南的早日问世。
四、先天性心脏病的治疗更加趋于低龄，矫正更加合乎解剖和生理需求
先天性心脏病患者如果得不到及时的治疗，那么20～60％会在一年之内自然死亡，其中30％会在新生儿期死亡。随着现代体外循环、术后ICU监护技术等的发展，先心病外科矫正的年龄越来越低。目前在欧美国家，除了小的房缺、室缺和极复杂的先心外，绝大多数先心病科研在1岁以内得到矫正。先心病外科治疗低龄化的趋势越来越明显，甚至有学者尝试在胎儿期就进行矫正。因为矫正的年龄越轻，其先天性畸形所带给机体的病理改变越轻，越有利于患儿的发育成长。
先心病外科的另一特点就是外科术式的演变，即减状手术，非解剖学矫正的术式越来越少，而难度更大的解剖学矫正手术越来越得到普及；同时一些传统观念认为不能矫正的病例也能获得早期矫正或减状手术的机会。如单纯大动脉转位（TGA），80年代流行的房内血流转换术（Mustand术和Senning术）现在基本已经被摒弃，而改为在患儿出生后数周就室性更加彻底的解剖学矫正术式（Switch术或Jatene术），在利益第六医疗中心其死亡率已经控制在2％左右。
现代影象学的发展已经使外科医师可以杂术前获得更多的信息。如三维超声心动图可以实时模拟出三维的心脏模型，犹如电子解剖刀一样可以进行任意切面的动态观察，非常有利于手术方案的制定。同时此项技术已经可以用来放大观察脱离母体的胎心结构，为未来的胎儿心脏外科提供了依据。目前困扰胎儿心脏外科的问题主要是体外循环的建立和对胎盘功能的保护。一些学者已经以羊为动物模型作为成功的尝试，相信未来不久我们可以看到更多此项技术在灵长类动物的研究甚至人类的Ⅰ期临床试验的报道。
我国先心病外科的发展与国外相比仍存在较大的差距。中国有着巨大的人口基数，而可以接受手术矫正的婴幼儿例数仍然很少。而由于技术和经济原因，国内可以开展小儿复杂先心手术的医疗中心很少，而手术的成功率与国外同行相比较低。目前小儿心脏移植例数已经占到了心脏移植总体例数的10％，我国目前在此领域只有零星个例的报道，基本仍处于空白阶段。期待着小儿心脏外科尤其是婴幼儿和复杂先心病的矫正能尽快在国内得到普及。
五、与基础研究联系更加紧密，手术复合化将是一大特点
基础医学的研究始终是临床医学发展的巨大动力，现代分子生物学技术的飞速发展， 不仅使我们对疾病的认识更加深刻，而且催生了很多新的治疗手段。由于外科在某些心脏病治疗领域有着明显的局限，所以诞生了一系列新的“复合式”心脏外科手术。
心肌细胞是不可再分化的终末细胞，一旦梗死坏死则无法再生。心脏组织只能靠纤维瘢痕化来修复坏死心肌，继而心室发生重构而最终导致心力衰竭。而目前的治疗手段，如PTCA、CABG只是恢复梗死区的血流灌注，而无法逆转坏死的心肌。所以，一些终末期冠心病患者是难以从PTCA或CABG获益的。正式鉴于此，人们提出“治疗性血管新生（therapeutic angiogensis）”的概念。它的定义就是利用现代分子生物学所能提供的技术促使梗死区内血管化，从而达到改善血运的目的。
治疗性血管新生的研究是从心肌激光打孔起步的，至1997年全球已经有3000多例患者接受了此术式。气候，血管新生研究迎接来了基因治疗和细胞治疗时代。基因治疗目前正在接受着若干大规模Ⅲ期临床试验的检验，而细胞移植治疗则在2000年才首次应用于临床。血管新生治疗的一个显著特点就是与其他治疗手段的“复合”，它的临床初步应用便是复合CABG实施的。
随着更多新型基因和细胞移植源的开发，这种“复合”手术未来将越来越关腹的得到应用。目前已经有一些将这种技术应用于扩张性心肌病（与左室减容术复合）、先天性心脏病（移植细胞降低肺动脉压力，与先心矫正术复合）的动物试验报道。而且手术所“复合”的手段将趋于多样化，不仅仅是基因和细胞，还可能包括某些药物和一些目前我们还所未能想象的科技产物。
六、新型心脏替代物的研发使心脏手术疗效更好
心脏手术从某种意义上迩言已经进入了“替换”时代，其主要标志就是1968年南非医师Barnard主持施行的第一例心脏移植手术。除此之外，更多的部分替代物也得到了长足的发展，如人工心脏瓣膜、同种异体管道、膜肺等。
由于受供体来源的限制，全球目前每年施行心脏移植的例数比较稳定，约3000余例，远远不能满足终末期心脏病患者的需求。自1969年心室辅助装置首次应用到临床以来，人们一直在致力于人工心脏设备的开发。随着现代材料学（高分子和合金材料）和高效电池能源的开发，目前人工心脏正朝着更小巧、更耐久、阻力更低的方向快速发展。2001年美国就施行了首例全人工心脏移植术（Abiovor人工心脏），虽然患者数周后就死亡，但预示着人工心脏是完全有可能替代心脏工作的。目前心室辅助装置不仅仅作为心脏移植之桥，而且可以作为心脏康复之桥而在心衰治疗中得到较广泛的应用。
心脏瓣膜的开发50年来移植在耐久性和组织相容性这两者之间寻找平衡点。机械瓣膜的研制目前已趋于极致，更多的在致力于表面涂层的改性。生物瓣膜的开发虽然近年无支架技术的应用使其血流动力学性质得到了改善，但仍困扰于瓣膜的衰败问题。目前组织工程学技术的应用，有可能在生物瓣膜上预先覆盖一层自体内皮细胞层，甚至完全制造出一个自体来源的组织工程瓣，从而使生物瓣脱离免疫排斥的攻击，有着更好的耐久性和相容性。
组织工程学技术可以广泛的应用于心脏替代物的研制，比如在各种同种管道材料表面播种自体细胞，开发出人工小口径血管应用于CABG，转基因技术开发猪心作为心脏异体移植源等。可以设想，未来的心脏外科医师将拥有更多更好的心脏替代物，从而使心脏手术更安全和有效。
我国目前也已经开发出了具有较好血流动力学性能的瓣膜和同种管道，在组织工程学研究领域也基本与世界保持着同步的发展。心室装置目前基本还依赖于国外产品，希望未来会看到更多的心脏替代物国产化，从而使医疗费用降低，使国内的广大患者受惠。
结语
可以说心脏外科的发展已经导联一个“最需要想象力的时代”。就如机器人技术一样，它催生了一门新的学科――“遥控外科”的诞生，是远程医疗成为可能并且已经付诸应用。这意味着未来的心脏外科医师甚至可能无需刷手，就可以坐在家里边喝咖啡边作手术。心脏外科自诞生至今历史还不到百年，目前的发展是以前根本无法想象的。
未来的心脏外科医师绝不应该是单纯的“手术匠”，他必须是一名学术型/科研型的医师（academic surgeon/research-oriented surgeon）。10年前美国国立心肺血液疾病研究所（NHLBI）以“在分子生物学水平研究心血管病的治疗”为主导思想，中止了其所内的心胸外科规划。10年以后，在2000年终于决定重新将心胸外科划入规划。在所长Lenfant医师发表的演说中，指出近80年来心胸外科几项最重大的成就无一不是由于试验研究与临床研究的互动而造成。NHLBI必须去培养科研型的心脏外科医师，给他们以高要求的、充满火力的临床与科研相结合的训练，提高他们独立开展有发展前景的研究新课题的能力。这样范围广泛的科研训练使他们在培训结束时除了积累临床经验之外，还可成为未来临床医生和科研工作者的导师。
作为最迟诞生的一门大的外科学分支，心脏外科手术汇聚了现代工业所能提供的最好的设备，心脏外科医师也无一是医学领域内最为辛苦、最具有奉献精神的一组医师。中国的心脏外科整体水平与世界一流水平相比仍有很大差距，而且相对滞后的医疗体质又使中国的心脏外科医师承担了比其他国外同行更大的压力。但相信凭着我们的智慧和坚毅，以及国家的支持，中国心脏外科事业能在新的世纪得到蓬勃的发展。
