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经过一番深思熟虑之后，医院抱着惴惴不安的心态敲定了人选。1889年2月，霍尔斯特德受邀担任医务室的外科主任和医院的执行外科医生。医院将在三个月后开门接诊，此时距离医学院开学还有三年多的时间。
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威严的穹顶红砖建筑群在巴尔的摩的山坡上形成了一道错落有致的天际线。栖息在校园西边的行政楼穹顶已经成为约翰斯·霍普金斯医学的代名词，而韦尔奇和霍尔斯特德在学校最隐秘的角落里书写着科学史。
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1885年，霍尔斯特德曾经在贝尔维尤监督帐篷手术室的建设，但是在约翰斯·霍普金斯医院建成的头15年中，外科手术都在地下室G病区一个由煤气灯照明的临时区域进行。欧美所有的早期解剖和手术演示厅都位于学术建筑的顶层，以便利用天窗和大玻璃窗射进来的自然光线。而霍尔斯特德的手术场所是在病理学大楼附近的女病房中临时组建的，毫无魅力可言。
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霍尔斯特德有一张来自普法战争时期的老式德国手术台。台子设有中央水槽，以排走血液和溢出的腐蚀性制备溶剂。台面上配置了担架，用于运送患者。霍尔斯特德没有选择外科医生偏爱的经典黑色羊毛双排扣礼服，而是穿上了白色棉粗布制的高领短袖手术服，头戴一顶配套的棉质小手术帽。虽然说穿手术服的首要目的是保护外科医生原本的衣着，但是这与沾满鲜血和残留物的羊毛外衣比起来，显然是一大进步。
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在地下室中身着白色手术服的霍尔斯特德，将自己在维也纳、柏林和维尔茨堡的全部所学应用到外科手术实践中。在开创了局部麻醉和科学动物试验后，他开启的一系列革新引起了各大医院和学术机构的积极响应，得以沿用至今。在约翰斯·霍普金斯刚刚开诊的那几年中，医院里没有树木，没有学生，从事外科的同事也很少。“霍尔斯特德是一个性情复杂又单纯的人。他令人生畏又诲人不倦，刻板、得体又神秘莫测；常常表现出强迫症倾向，却又粗心大意；说起话来激励人心，生活上又离群索居；瘾性难移却节制有度；凡事健忘又爱操心，一直心系外科学的发展。”[27] 如果你感到霍尔斯特德的故事似曾相识，那你可能是看过电视剧《尼克病院》（The Knick ），主角约翰·萨克雷（John Thackery）医生便是以威廉·斯图尔特·霍尔斯特德为原型的。尽管摆脱不掉一次次发作的毒瘾，霍尔斯特德还是负重前行，很快就在约翰斯·霍普金斯医院开始了一场革新，这一切要从一名护士的手擦伤并发炎说起。
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从利斯特开创消毒外科到约翰斯·霍普金斯建院已经过了四分之一个世纪。消毒从一开始的用石炭酸海绵擦拭手术部位，发展成后来用喷雾器向空气中喷洒碳酸。再接下来，外科医生的手得到了特殊待遇，用酸、氧化剂和汞合金层层消毒。擦拭、浸泡、敷料和涂层使双手得到净化的同时，也会造成红肿发炎。来自美国南方、家境优越的护士卡罗琳·汉普顿的双手就饱受皮炎之苦。
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韦尔奇从德国带回了橡胶工作手套，用于尸检。这种手套对于外科手术来说又厚又笨，于是霍尔斯特德有了另外一种想法：美国公司能否帮助他研发出一种更适合手术室的产品呢？霍尔斯特德后来回忆道：“由于她［卡罗琳］工作能力极强，我认真地思考了这个问题，并在纽约花了一天时间，让固特异轮胎橡胶公司先试着制作两副薄橡胶长手套。如果试用结果满意，再继续订购。”[28] 几年之后，手术室中才人人都使用卡罗琳的手套，但是霍尔斯特德对一个护士的关心造就了“无菌技术史上最伟大的进步”，[29] 而这位护士在几个月后成为他的妻子。年近40岁的霍尔斯特德告别了单身，而终身未婚的韦尔奇当了他的伴郎。
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来到巴尔的摩之前，霍尔斯特德进行的一系列首创工作都勇敢又离奇。他是第一位开展胆囊取石术的外科医生，当时一位老太太胆结石发作，生命垂危，他就在这位享有殊荣的老太太家中为她做了手术。患者就是他自己的母亲。后来，他首次使用新发明的皮下注射针头和胶管进行了输血。患者产后子宫出血，通过输血逃过一劫。献血者是谁呢？霍尔斯特德医生本人。受方又是谁呢？霍尔斯特德的妹妹。他还进行了首例阑尾切除手术，不过这一次经历没有那么不同寻常了，手术对象不是亲戚，手法十分温和。
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外科主任霍尔斯特德很快便与助理医生芬尼以及自己的第一位住院医师弗雷德·布罗克威（Fred Brockway）一起投入了大胆的外科创新工作。杰拉尔德·因贝尔在《叛逆边缘的天才》一书中，哀婉动人地描述了1889年6月在约翰斯·霍普金斯医院进行的首例乳腺癌手术。患者是一位38岁的母亲，10个孩子的妈妈，已经暗自与不断生长的肿瘤（充满了脓液）斗争了6个月：
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霍尔斯特德对此进行了广泛切除，从腋下靠近脓肿的原发部位开始，沿胸骨逆时针向下，直至乳房下端，再横向包围整个乳房，向上切至最初的下刀处，切出了一个血淋淋的大泪珠形状。
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腋窝附近的皮肤由于感染而硬化，皮瓣向上翻转异常困难，医生无法触及腋下淋巴结。新发脓肿已经累及淋巴结，通常的做法是择日再次进行腋窝部位的手术。霍尔斯特德用手术刀切除了整个乳房及下面的大部分胸大肌，用血管钳夹住了动脉和静脉，用丝线闭合血管，从而最大限度地减少了失血和组织受损。为了避免切入肿瘤引起癌细胞扩散，霍尔斯特德小心翼翼地将整个肿瘤切下来作为解剖标本，立即在手术台前进行了仔细检查。现在，他直接用手翻弄着这团肿物，切开肿瘤实体，极其用心地观察了肿瘤的质地和外观，然后与助手分享了自己的想法。他在需要关注的地方标出了许多缝合标签，然后将标本送到韦尔奇的病理实验室，在那里标本将被制成显微切片以备日后检查。[30]
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与维也纳和哈雷的导师们一样，霍尔斯特德正在首次尝试抗癌之战。菲尔绍等先驱人物已经鉴别出肿瘤中奇形怪状的异常细胞。从病理学本质上讲，这些强盗细胞成群结队地形成集落，然后又聚集成肿瘤，通过从宿主身上吸取营养，繁殖，侵占，在最后发起的“政变”中，随着宿主的消亡而自我毁灭，两败俱伤。理查德·冯·福尔克曼（Richard von Volkmann）、比尔罗特和如今的霍尔斯特德都认为，扩大切除范围才能从侵略者手中挽救患者。
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癌症一词来自古希腊语的“巨蟹”（Karkinos）。公元前400年，希波克拉底看到肿瘤被“一堆肿胀的血管包围着，使希波克拉底［想起］沙子里的螃蟹，蟹腿伸成一个圆圈”。[31] 后来，作家们进一步把癌症形容成外来侵略者，形容成具有坚硬外壳和慑人蟹钳的“螃蟹”。在这种思维体系下，霍尔斯特德认为外科医生扮演了解放者，主要职责是使患者与疾病分开。古希腊人没有显微镜，也没有疾病的细胞基础的概念，而霍尔斯特德明白癌症是由异常的细胞导致的疾病。他们这些无所畏惧的外科先驱忽视的是血管转移（vascular metastases）的病理过程：癌细胞不只是向周围组织扩散，还通过血液转移。
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几十年前，科学家们才发现癌症的真相是细胞的病理性转化和生长，而且还要再过几十年才会出现化学疗法和放射疗法。当时霍尔斯特德认为自己的历史重任就是用手术刀将肿瘤彻底切除，在必要情况下不惜截肢致残。从医院开办到1893年医学院开学的这几年间，霍尔斯特德会进一步扩大切除区域，最后用手术切除整个胸肌，偶尔还会切除肋骨、锁骨和全部淋巴结。他希望可以根治癌症，所以将手术命名为“根治性乳房切除术”（radical mastectomy），“根治”一词源自拉丁文中的“根”（radix）。如果将这个词理解成其他含义，如“严重”或“彻底”，那么我们就误解了它在此处的意义。在霍尔斯特德的手中，根治性乳房切除术当然是应对严重病情的、丝毫不可让步的大手术，不过他的“根治”是指切入得更深，直至根部。
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最终，根治性乳房切除术会失去肿瘤外科医生的青睐。杰弗里·凯恩斯（Geoffrey Keynes）、小乔治·克赖尔（George Crile Jr.）和伯纳德·费希尔（Bernard Fisher）等少数有魄力的外科医生反对这一传统手法，他们认为稍微保守一些的简单手术就可以达到同等效果，而且显然比根治性乳房切除术的伤害性更小。悉达多·穆克吉在《众病之王》中详细地记述了这一观念转变。虽然根治性乳房切除术现在已经不再使用，但是我们能理解为什么霍尔斯特德认定它有效。扩大切除术仍然是治疗实体组织肿瘤的主要手段，肌肉、皮肤和骨骼的切除范围十分惊人。霍尔斯特德的确极大地改善了癌症死亡率，但是治愈康复手段至今还遥不可及。
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尽管根治性乳房切除术不具备持久效力，但是霍尔斯特德提出的其他新方案是长期奏效的。德国训练外科医生的方式启发了霍尔斯特德，尤其是朗根贝克和比尔罗特提出的高强度、严要求的教学方式启发了他。奥斯勒同意霍尔斯特德的方案，于是，美国机构中的第一批正式住院医师在约翰斯·霍普金斯医学院出现了。1893年，霍尔斯特德被授予“教授”头衔，他正式建立起全面沉浸式培训系统，受训的年轻人必须是未婚单身的，住在医院里，每周7天每天24小时随时待命。早年的外科医生都会嘲笑现在的年轻学员，说尽管住院医师对“住在医院”怨声载道，但实际上根据联邦法律规定的最高工作时间，他们每周“只”用工作80个小时。（太太曾经跟我讲过我当住院医师时期的一个伤心往事，那时联邦法律还有几年才会生效，我每周通常工作100多个小时。我太太带着女儿开车路过宾夕法尼亚州州立医院时，小女儿大哭起来：“妈妈，那就是爸爸住的地方！”听到这里，我感到一阵内疚自责袭来，不禁流下了眼泪。）
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由于霍尔斯特德非同寻常的发现可能性的眼光、富有感染力的自信心和精湛的手术技术，他的影响在数十年间遍及全美，他的许多门生也各自成为外科手术的领导者。没有接受过任何科学训练的人被雇来兼职外科医生的日子一去不复返了。“实验室成为大医院的一部分，医生们渐渐地接受了无菌手术，医学院毕业的学生开始接受培训。”[32] “霍尔斯特德留给我们的宝贵遗产建立在两个平台上，二者都影响深远，无疑改变了世界。一是他建立了科学安全并符合解剖学原理的外科学院；二是他确立了培养出一代又一代外科医生的工作环境，推动了美国外科学的发展，成就了它在世界上的领先地位。前者带来了一场势在必行的外科学革命，一直以来的出色成果便是证明……”[33]
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在我还是一名年轻的外科住院医师时，当我正在学习精细的外科技术要点，一位教授对我粗枝大叶的处理方式很是不满，于是他突然说道：“你刚才听见了吗？”
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我一脸迷惑地说：“没有，我什么都没听见。”
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教授回应道：“我想是霍尔斯特德医生的灵魂在坟墓中不得安宁，看看你刚才用钳子毁了组织。”
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经过多年的摸爬滚打，我们都学会了如何做一名优雅的外科医生。“应用无菌技术，对组织温柔以待，小心谨慎地止血，以不会让患者紧张和感到压迫并符合解剖学原理的方式进行外科手术，这些是外科学的规则，也是霍尔斯特德的规则。虽然‘霍尔斯特德’不是一个家喻户晓的名字，但是在美国，每位手术成功的患者都应该向威廉·斯图尔特·霍尔斯特德点头致意，深表感激。”[34]
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霍尔斯特德同样也将外科“这个医学世界所厌弃的“不肖子”，转变为一个能有效减轻人类痛苦的专业领域”，[35] 他重新塑造了一个学科和一种外科手术的理念。[36] 或许，他最伟大的创新之一是进行了“择期手术”。
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从一开始，早期外科医生的主要工作便是排脓、涂药和接骨。这些原始的治疗师反抗着魔鬼神灵，总是对不幸之人做出积极的回应。外科学的前辈是角斗士保健医和军医。随着技术的不断进步，外科医生从面对急症束手无策，变为有时能通过医疗干预有效改善状况。在比尔罗特之前，患者会在弥留之际前去就医，而维也纳的患者虽经受了癌症的百般折磨，却为他提供了切除部分肠道组织的机会。外科手术的信心日益增长。
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霍尔斯特德在约翰斯·霍普金斯医院进行了首例乳房切除手术的同月，尝试了可以说有史以来最重要的择期手术。
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