关于人类最早的神经外科手术(环钻术)

【摘要】 环钻术是人类历史上第一个神经外科手术，这一手术最早可以追溯到公元前10000年。最初环钻术被人们用于治疗头外伤和宗教活动，新石器时代末期Hippocrates将医学和神学、巫术区分开来，使环钻术纯粹用于医学治疗。6个世纪后Galen进行了大量的神经解剖和生理的实验研究，使环钻术的手术指征更加广泛和科学，手术器械和技术也得到了完善和提高。在以后的1000多年时间里Galen所创造的这些有关神经系统的医学理论和环钻术手术技术一直处于主导地位，之后随着神经解剖、神经生理理论的发展和其他领域科学技术的进步，环钻术这一古老的神经外科手术逐步发展成了现在的开颅术。

【关键词】 神经外科;环钻术

环钻术(trepanation)就是在颅骨上打孔、暴露颅内结构的外科手术[1]，现有考古学证据表明这是人类历史上第一个神经外科手术，这一手术最早可以追溯到公元前10000年[1，2]。随着人类历史的进步，环钻术也得到了发展和完善，以至于今天现代神经外科开颅术中仍然能够看到它的影子。

1 环钻术的概念[1～3]

环钻术这一术语起源于希腊文“τρυπαυου”，意思是钻孔、钻头或环钻。它的确切定义是：为了医学和神学的目的，在颅骨上钻孔、暴露颅内结构的过程。它含有4项技术内容：(1)环形钻孔去除颅骨(图1a);(2)钻孔后刮除或挖除颅骨(图1b);(3)在颅骨上做4个垂直的直线切割，去除一块方形的颅骨(图1c);(4)在要切除的颅骨周围钻若干小孔，然后将这些小孔通连以去除中间的颅骨(图1d)。在世界各大洲的考古活动中，如中美洲、南美洲、非洲、亚洲、欧洲和太平洋岛国均发现有实施环钻术的证据，表明当时环钻术的应用十分广泛，几乎遍布世界各地。

2 环钻术的发展

2. 1 新石器时代中、早期的环钻术[1～6] 新石器时代中、早期人们使用尖锐的石头进行环钻术，手术的目的是治疗小儿癫痫和头外伤造成的颅骨骨折、癫痫和头痛。那时候人们认为癫痫的原因是颅内存在邪恶的幽灵，通过环钻术将头颅中邪恶的幽灵释放出来就能缓解癫痫发作。另外，考古学家发现环图1 环钻术的方法

钻术的部位多见于左颞及前额，因而推测手术的目的是用来治疗头外伤，因为古代战场上右利手敌人易造成被攻击者左颞受伤，攻击也多来自前方造成前额受伤。考古学家还发现有的环钻术部位有骨折线，这是环钻术用于治疗头外伤更为可靠的证据。这个时代人们使用环钻术除了用于医疗目的外，也用于宗教活动、驱除妖魔。早在10000多年前人类就能进行这种开颅手术实在是一个奇迹!但更让人惊奇的是手术后居然有很多受术者能够存活。考古发现很多实施环钻术的颅骨钻孔边缘有新生骨形成(图2)，这表明受术者术后存活了相当长的时间。Julio对400个秘鲁出土的实施过环钻术的颅骨研究发现，250个颅骨钻孔边缘有新生骨生成的证据，也就是说超过50%的受术者术后存活了相当长的时间。考虑到有些环钻术是在伤者死后进行的，所以有人推测术后存活率为70%左右。在美国和加拿大的考古发现环钻术后存活率高达90%。图2 秘鲁出土的公元前约2000年的颅骨，显示钻孔周边有新生骨形成

2.2 新石器时代末期的环钻术[1，2，7，8] 新石器时代末期古希腊出现了一位伟大的医学家、科学家和思想家--Hippocrates。Hippocrates(公元前460-377，图3)生活在古希腊文明最辉煌的时期，对包括环钻术在内的人类医学起到了革命性的推动作用。Hippocrates是第一个将医学和神学、巫术区分开的人，他反对以前人们认为疾病是由于邪恶的幽灵造成的观点，认为疾病的形成是有客观原因的，医学是一门不同于神学的科学。他在治疗病人时强调详细了解病史、仔细观察和检查、对外伤要进行触诊，然后确定治疗方法和判断预后。这些与现代医学诊疗病人的过程基本一致，因而后人将Hippocrates称作医学之父。Hippocrates不仅善于治疗疾病，还注重经验总结和理论研究，一生中写下了大量的医学文稿。他这些文稿被后人于古罗马时代(主要于117-138年)收集整理成为一部医学巨著--《Hippocrates文集》(图4)。这部文集收录了Hippocrates70篇各种题材的文章，包括教材、讲稿、研究记录、哲学散文和各种治疗经验。这些文章不仅包含有医学方面的内容，也涉及伦理学并阐述了医学与哲学的关系以及医学不同于神学的观点，其中《希波克拉底誓言》(Hippocratic Oath)仍是今天医学生的必修课。Hippocrates所处的年代战争频发，当时包括Hippocrates在内的医师有很多接触和处理头外伤病人的机会，这促进了人们对头外伤治疗的进步。Hippocrates对人类神经外科的贡献是他于公元前400年前后写成了《头外伤》(On Injuries of the Head)。书中对头外伤进行了人类历史上第一次分类并提出了不同类型头外伤的治疗方法。Hippocrates将头外伤分为6类：(1)线形骨折;(2)颅骨挫伤;(3)凹陷性骨折;(4)凹痕骨折，即兵器打击颅骨造成外板凹陷，但内板完整;(5)远处骨折，既伤口远处的骨折;(6)颅缝处损伤。

对线形骨折、颅骨挫伤、凹痕骨折和远处骨折Hippocrates提倡用环钻术进行治疗，但奇怪的是他反对用环钻术治疗凹陷性骨折。Hippocrates认为同样外力造成的颅缝处损伤较其他部位的损伤更为严重，预后较差。在用环钻术处理颅缝处骨折时要避开颅缝，不能在颅缝上钻孔，这与现代神经外科学的观点一致，但Hippocrates没有解释为什么要这样做。在处理头外伤时Hippocrates也提倡使用切开技术，既将伤口延长扩大，目的是便于检查骨折情况，选择治疗方法。也有学者认为切开技术有利于引流，减少感染的发生。在那个时代Hippocrates就观察到颞部血供丰富，因而不提倡在颞部使用切开技术，同样道理Hippocrates也禁忌在颞部实施环钻术。Hippocrates不仅提倡用外科手术处理头外伤，也重视外科干预的时机。他主张对头外伤应尽早实施环钻术，对伤情较重或暂时不能明确诊断的头外伤应将伤口切开扩大，然后用煮熟的面粉和醋做成的糊剂充填伤口，24h后重新检查伤口，对有指征的骨折实施环钻术，手术一般应在伤后3天内完成。Hippocrates除了用环钻术治疗头外伤外，还治疗颅高压造成的视力障碍。Hippocrates在他的著作中写道“没有明显眼部疾患出现视力障碍时，应在顶部切开头皮实施环钻术，释放下面的液体--这是这种疾病的治疗方法，治疗后病人能够好转。”新石器时代末期用于环钻术的手术器械也有了很大的进步，由原来的石器演变成了青铜器，由原来单一的钻演变为多种器械并用。Hippocrates描述的环钻术手术器械主要有4种--普通钻、带锯齿的钻、探条和骨刮匙。普通钻用于钻孔，带锯齿的钻可锯除颅骨，探条用来探察钻孔的深度和钻孔底部骨质的活动度，防止损伤硬膜;骨刮匙用于探察伤口和刮除挫伤的颅骨。在那个时代环钻术手术技术也有了长足的进步。Hippocrates强调：钻孔需要耐心和时间，钻孔过程中要不时地停下来观察和用探条探察钻孔的深度和剩余骨的活动度，防止损伤硬膜。那时环钻的性能已大大优于以往的石器钻，钻孔速度加快，钻孔过程中会产热，因而Hippocrates提倡钻孔时要不时地用水降温。Hippocrates所处的年代不允许解剖人体，人们只能通过对人体的观察和外部触诊来了解人体解剖学知识，有时也通过动物解剖来推断人体结构。因而那时候人们对人体的解剖结构了解不多，在Hippocrates遗留下来的著作中仅有对颅缝的描述。他认为人的颅骨上有3条颅缝，分别呈希腊字母的“χ”、“τ”和“ι”形。图3 Hippocrates(公元前460-377)雕像图4 《Hippocrates文集》封面照片

2.3 Hippocrates之后的环钻术[1，2，9，10] Hippocrates之后环钻术不断地得到传播和发展，但不论是手术适应证还是手术技术、手术器械以及相关的解剖研究都进步不大。直到公元2世纪人类医学史上出现了另一个里程碑式的人物--Galen，环钻术的发展才得到了又一次的飞跃。Galen(公元129-200，图5)出生于土耳其一个知识分子家庭。他的父亲是位建筑师，但对医学也很感兴趣。在家庭的熏陶下，Galen进入医学院校学习，先后学医8年，28岁时被指派做专门为角斗士治病的医师，从而积累了大量治疗外伤，特别是头外伤的经验。6年后Galen来到了当时世界上最发达的罗马帝国，由于他出类拔萃的医术，很快就成为了皇家私人医师。在皇权的保护和支持下Galen进行了大量的医学研究和教学，并写下了大量医学著作。Galen的著作包括讲稿、论文和书籍，总计超过400万字。Galen十分推崇医学实验，包括解剖学、生理学和治疗学的实验，由此将过去的经验医学转变成为经验加实验的医学。图5 Galen(公元129-200)画像

Galen十分强调解剖的重要性，在他的著作中有这样的描述，“一个人(可能指外科医生)如果不了解重要神经、肌肉、血管的位置，他很可能造成病人的残疾甚至死亡。”他解剖了大量类似于人的动物，如猿、猴等，并派他的学生到战场上解剖战死的敌人的尸体，从而获得了大量解剖学知识。在神经解剖方面Galen首次描述了胼胝体、脑室、中脑导水管、穹隆、顶盖、松果体、垂体和颅神经。通过实验Galen还发现了周围神经与脊髓的关系、神经和肌肉活动的关系以及部分颅神经的功能。

环钻术在Galen所处的时代也获得了巨大的进步，首先是手术适应证得到了扩展，其次是手术器械得到了改进和增加，手术技术进一步提高。Galen不仅将环钻术用于治疗，也用来进行实验研究。例如他用环钻术打开动物的头颅，压迫脑室观察动物的反应。在头外伤的治疗上Galen主张各种骨折包括凹陷性骨折都适合用环钻术治疗，手术的目的是去除或撬起骨折片、缓解颅内压、清除颅内血肿、引流颅骨下面的脓液。Galen也是脑积水研究的先锋，他首次对脑积水进行了分类，并用环钻术进行治疗。1995年在罗马市郊的一次考古研究中发现了用环钻术治疗脑积水的实物证据。当时发现行过手术的颅骨骨窗位于额顶部，范围达5cm×5cm。Galen描述的环钻术手术器械除了钻外还有骨钳(图6)、骨撬(图6)、骨凿和硬膜保护板。当时所用钻最大的进步是有了硬膜保护装置，这个装置主要是通过限定钻头的长度保护颅骨下的结构。骨钳能够更安全的取除颅骨，骨撬用于撬起凹陷的颅骨，骨凿用来扩大骨窗和去除颅骨。在手术过程中，将硬膜保护板通过骨折线深入到颅骨和硬膜之间，用于进一步的硬膜保护。图6 Galen描述的骨钳(上)和骨撬(下)

在手术技术方面Galen提倡病人采用坐位手术，这样有利于术中出血的引流，保持术野清晰，在当时没有吸引器和良好照明的条件下这一做法无疑是一个很大的进步。Galen也十分注意术中硬膜的保护，他除了在术中使用硬膜保护板外还强调：钻孔时要反复观察钻孔的深度和内板的情况，避免钻孔过深损伤颅内结构。Galen也注意减少术中出血和术后失血，但目前还没有发现他术中止血方法的证据。术后Galen用两种药膏涂抹伤口以达到止血和治疗的作用，一种是醋、蜂蜜、海盐和雨水的混合物，另一种是草药汁加鸽血和黑珊瑚粉。在颅骨上开较大的骨窗时Galen采用两种方法：一是先用小的钻头在要去除的颅骨周围钻若干小孔，然后用骨凿将这些小孔通连，整个去除一块颅骨;另一种方法是先在颅骨上钻孔，然后用骨凿凿除钻孔周围的颅骨，逐渐扩大骨窗。Galen还观察到并描述了术中脑膨出，但当时包括Galen在内的医师对此毫无办法。Heliodorus是与Galen同时代的另一位杰出的医师，他关于环钻术的手术指征、手术技术和手术器械的描述与Galen大体一致，但他强调根据不同的手术部位，病人采用不同的体位，手术者站在不同的位置。他也提倡手术时堵塞病人的耳朵以减少病人对手术噪音产生的恐惧和紧张。Galen和他同时代的医师创造的这些有关神经系统的医学理论和环钻术手术技术在以后的1000多年时间里一直处于主导地位。在以后的岁月里随着神经解剖、神经生理理论的发展和其他领域科学技术的进步环钻术这一古老的神经外科手术逐步发展成了现在的开颅术。

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