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外科的诞生：从文艺复兴到移植手术革命 第十九章计算影响
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植入革命的影响是什么？理解医疗器械对我们这个世界的影响范围，需要从总体上计算成本、手术量以及每年植入医疗器械总量的明细。
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当你收看一场电视政治辩论，你会听到政客们绘声绘色地描述美国的医疗系统“效率普遍低下”，说它造成“费用失控”。这种对成本的关注非常重要，尤其考虑到联邦医疗保险开支被认为是美国公民享有 的一笔直接巨额支出，或者说是强制 支出。2016年，美国政府在联邦医疗保险上花费了我们6 920亿美元，比2015年增长了9%。[1]
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重要的是，“效率低下”与“成本高昂”不尽相同。我们会因为现代客机需要更长的跑道而批评建设或重建地方机场所产生的成本吗？与祖辈的收音机比起来，我们会抱怨视觉效果惊艳的液晶平板电视产生了新成本吗？当然，我们都抱怨公共开销和私人生活的花费，但我们愿意为家庭无线网络、智能手机和“免下车”咖啡店买单——我们无法想象没有现代便利的生活。
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真正的问题在于，我们愿意为医疗保健支付多少钱？正如第十二章所概述的那样，1965年，没有一个国会议员能猜出科学家和医生们的头脑中正在酝酿着什么。1967年，即联邦医疗保险和联邦医疗补助计划实行的第一个完整年度，公共医疗卫生服务和用品的联邦支出总额不到100亿美元，其中55亿用于医院治疗，[2] 而2015年用于医院治疗的支出是384亿美元。[3] 谁能想到用于医疗保健的年度联邦支出会在半个世纪中增长了17倍？在过去的50年中，癌症、心脏病和关节炎的治疗成果发生了巨大进步，但还是那个问题：我们愿意付多少钱？
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一些批评医疗保健的人提到了一种世界末日般的结果——有朝一日，我们在医疗保健上的花费可能比抵押贷款还要多。我们承认这个事实，许多美国人现在还没有保险，贫困家庭的医疗保健效果也不好，但是比起住房条件，难道身体健康不应该优先得到关注吗？但愿我们可以不用面对这种数学题。让我们感受一下在过去75年中所取得的成就，抚慰一下震惊所带来的刺痛。
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现在是时候给你一张植入式医疗器械的明细表了。最简单的方式是按照医学专科来完成，但由于没有全国性注册系统，这将是一项十分艰巨的计算任务。计算方法结合了美国联邦政府信息和产业报告，这两种报告都需要购买，而且需要咨询专家。
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专家建议，植入物的评估以其使用寿命（暂时性与永久性）和结构成分（有机、生物、塑料、金属和电子）为基础。存在于人体中的每一件植入物都可以描述为这些描述符的某种组合。
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植入物分类还有一种方法是以功能为基础的。植入物会被用于修复 、重建 、替代 、固定 、复原 、扩增 和电刺激 。这是我自己的分类，不作为事实表现，而是一种概念性方法。
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修复 意味着我们自身组织的重新排列组合，例如缝合撕裂的皮肤边缘，或让肌腱边缘附着在骨骼上，比如肩袖修复。修复几乎都需要使用缝合线，而且通常是永久性缝合线，也就意味着缝合线将永远留在那里。心内直视手术和二尖瓣（左心房与左心室之间）修复会用到大量的永久性缝合线，并且往往需要用永久性加固环进行瓣环成形术。
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重建 需要将新组织植入特定部位，期望身体会奇迹般地产生如下反应：（1）不排斥组织；（2）从微观上接受组织并将其吸收到邻近结构中；（3）使新组织适应先前的组织功能。每年世界上最常见的重建手术是前交叉韧带重建，这种手术会把另一名患者或一具尸体上的肌腱植入患者膝部，患者痊愈后，相当于拥有了一个稳定而且关键的膝关节韧带。
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替代 手术指的是用能够恢复功能的植入物完全替换磨损或患病的身体部位。例如在关节置换术中，用金属或陶瓷部件重新形成一个关节表面，以替换患有关节炎的骨表面及磨损软骨。又比如在心脏瓣膜置换术中，用动物（猪或牛）的瓣膜或金属植入物替换人类患病或畸形的瓣膜。替代手术不仅能使先前丧失的功能恢复，还可以延长寿命并极大地改善生活质量。
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固定 手术使用在康复过程中能够支撑身体的植入装置。固定手术与修复手术不同，因为固定手术会有一种额外的附加结构安装在相邻的生物区域，例如安装金属板和螺丝钉以帮助身体愈合。严重移位的骨折通过外伤器械进行内部固定，使骨骼末端慢慢地长在一起。脊柱融合术同样是用大螺丝钉和长杆将椎骨连接在一起，从而实现相邻结构融合的手术。在适当条件下，这种类型的融合具有一定优势，但固定必须十分牢靠，使细胞能够在裂隙间实现坚固的愈合。
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复原 手术是在身体本身无法实现某种功能时通过手术来恢复功能。当心脏由于神经传导电冲动出现问题而自己无法按节拍搏动，没有药物或非手术治疗的方式能够使它恢复常态。植入起搏器可以恢复心脏的规则搏动，这是一个了不起的现代奇迹。最近出现的另一种奇迹是脑深部刺激术，将电引线精确放置在大脑的微小区域中，可以影响情绪，抑制或激活技能，减少甚至消除震颤或癫痫发作，提高记忆力，缓解抑郁，或许有一天还可以遏制阿尔茨海默病。
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扩增 及其他类型的整容手术并不改进功能，而是通过永久性植入物来改变容貌和外表。乳房切除后的丰胸手术介于扩增术和复原术之间。
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其实，这些手术类型之间的界限常常是模糊不清的。例如，使用人工耳蜗为耳聋患者恢复听力是复原还是替代呢？当心脏支架精确地潜入冠状动脉，这是在修复还是在复原？无论在哪种情况下，植入物都经由内外科医生之手强而有力地促进了康复过程。正如弗朗西斯·培根在400年前梦想的那样，“让我们期盼……一系列发明竞相涌现，如春风雨露降临人间，可以在某种程度上征服并战胜人类的需要和苦痛”。现在我们来计算一下这一系列发明的影响。
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骨科接触的植入器械比任何其他专科都要多。肩、肘、腕、手指、髋、膝、踝和脚趾的关节成形术，再加上脊柱融合、骨折处理以及肌腱和韧带修复，美国每年所进行的此类手术可以达到数百万例。史密斯-彼得森于1938年在波士顿进行臼杯成形术之前，美国几乎没有金属植入物，在那之后的十年中，植入手术数量缓慢上升；在20世纪50年代期间，美国、欧洲和日本的骨科医生成为引领关节成形术的开拓先驱；到20世纪60年代，植入革命全面繁荣。
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关节置换术
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正如我在本书其他章节中谈到的那样，因为美国没有全国性的关节注册系统，所以对于关节置换的评估只能依靠商业和政府的估算数据。最可靠的估算来自“全美住院患者样本”（Nantional Inpatient Sample），它是“美国最大的全等额给付住院治疗数据库，包含超过700万例的住院病人数据”。[4] “全美住院患者样本”是由“医疗保险成本与利用项目”编制的最大数据库，由医疗保险研究与质量管理局资助，本身也是美国卫生与公众服务部的一部分，与美国国家卫生研究院、疾病控制与预防中心、联邦医疗保险、医疗补助服务中心以及美国食品和药品监督管理局等部门相比，“全美住院患者样本”的预算很少。它统计的患者数量约占所有出院患者数量的20%，所以我们必须对其数据进行推算，才能得出全国的估算数据。
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美国第一例获得美国食品和药品监督管理局批准的全髋关节置换术由马克·考文垂于1969年3月10日在梅奥医学中心进行。考文垂植入美国首个官方批准的髋关节时，约翰·查恩雷已经进行了将近十年的“现代”全髋关节置换术。1976年达尔康盾事件之后，美国食品和药品监督管理局对医疗器械的批准变得更加严格。1976年《医疗器械修正案》对1938年《食品、药品和化妆品法》做出了修改，极大地加强了联邦政府对医疗设备的监管。
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1965年《联邦医疗保险法案》通过时，美国还没有开展全髋关节置换手术。因为医疗保险研究与质量管理局在1989年才成立，所以我们无从考证20世纪90年代以前做过的髋关节成形术数量。梅奥数据库于1969年首次进行髋关节植入时建立，存有梅奥医学中心所进行的关节置换数量的准确信息。1969—2000年，这家世界上最繁忙的关节置换医院总共进行了35 167例髋关节置换手术。[5] 尽管这个数字一开始增长缓慢，之后才迅速上升，但是算起来平均每年也只有1 000多例手术。因此在刚刚过去的几十年中发生的事情是令人惊叹的。
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根据医疗保险研究与质量管理局的“全美住院患者样本”数据，美国在1997年进行了29.07万例髋关节置换手术。到2000年，美国的髋关节置换超过了30万例；2005年，这一数字变为38.35万。2007年的《骨与关节外科杂志》中，有一篇关于髋关节与膝关节置换手术的调查研究，该项研究以手术数量为基础，并考虑了美国人口变化情况，例如婴儿潮一代的老龄化。作者预测，2020年会出现38.4万例全髋关节置换手术和6.76万例髋关节修复手术。[6] 2030年将增长为每年57.2万例基本置换手术和9.67万例修复手术。文章对2030年的预测数字表明，手术量会比2005年增长139%。现在我们再阅读这篇2007年的文章，会惊讶地发现2014年的实际数据大大地超出了预期。
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医疗保险研究与质量管理局于2017年12月发布了一份题为“2014年美国医院住院期间手术室操作综述”的统计概要，报告显示，在2014年美国进行了52.28万例髋关节置换手术，这不包括将近30万例的髋部骨折手术，它们通常也以部分或全髋关节置换作为治疗方式。[7] 因此，2014年的52.28万例髋关节置换手术比《骨与关节外科杂志》文章所预测的2020年45.16万例手术还多约16%。善于计算的统计学家们也失手了，连常规手术的影响他们都总是低估。
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2014年，65岁以上患者（几乎100%拥有联邦医疗保险）进行的髋关节置换手术有31.54万例，是这个年龄组的第二大手术。[8] 在2014年的美国住院费用排行榜上，髋关节置换手术排名第三位，单次平均花费为1.7万美元，占美国人均入院相关费用总和的5%还多。可以看出，起搏器手术的费用是髋关节置换的两倍，而心脏瓣膜手术费用是髋关节置换的三倍，但因为这两种手术总量较少，开支总额少于髋关节手术。髋关节置换住院治疗的总费用（不包括门诊治疗和护理）超过80亿美元，仅其本身便超出了1967年联邦医疗保险的全部住院治疗预算。约翰·查恩雷爵士在英格兰西北部兰开夏郡的微型工场中开始使用的技术，已经成长为人类最有效的医疗干预方式之一。如果算上关节炎和骨折治疗，那么在你读到这本书的时候，这种手术每年在美国会发生将近100万次。骨科有一句老话：“人类通过子宫降生，但通过髋部存在。”而髋关节治疗已经今非昔比了，我们要为此感谢查恩雷。把毛毯叠起来盖在骨折患者丧失行动能力的腿上花不了几个钱，但这没有效果，也不人道。
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全膝关节置换的数字更加醒目。在美国，膝关节成形术是开支排名第二的手术，2014年的开支将近120亿美元。[9] 事实上，六种最常进行的骨骼肌肉手术占美国全部住院费用总额的1/4，2014年共计花费412亿美元。[10] 在2014年这一年里，美国手术室进行了72.31万例全膝关节置换手术。[11] 上文引用的2007年《骨与关节外科杂志》文章预测，到2020年，膝关节置换手术会有16.41万例，预计其中7%为修复手术，预计2030年为37.49万例，估计其中26.8万例为修复手术。[12] 根据2014年医疗保险研究与质量管理局的数据，膝关节成形术的平均费用为1.63万美元，到2030年，仅膝关节炎的治疗费用就将达到610亿美元的惊人数字。
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