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外科的诞生：从文艺复兴到移植手术革命 第十四章医疗产业园区与医疗器械
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在美国南北战争之后的几十年中，铁路在西部的扩张将整个大陆的林地、农田、石油生产设施和港口连接起来，摩根、科尼利厄斯·范德比尔特和杰伊·古尔德等实业家纷纷涌现，促进了美国内陆城市的发展。虽然石油生产在1901年以前相当有限，但中西部大油田的发现使石油产业从轻型润滑油工业转变为燃料生产工业。得克萨斯州的休斯敦当时已经从一个西部的偏远小镇发展成为重要的港口城市，铁路四通八达，深水航道通向海洋。
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20世纪初期，距离休斯敦建城不过百年，它就已经发展成为一个重要的交通枢纽，其银行“依靠石油、棉花和木材企业的丰厚利润，具有一定的偿付能力，能够为商业投资提供急需的贷款”。[1] 有两对兄弟决定将他们从事棉花贸易业务的安德森与克莱顿公司（Anderson, Clayton and Company）从俄克拉何马市转移过来，希望在这个蓬勃发展的得州东南部小镇发家致富。该公司由门罗和弗兰克·安德森兄弟，以及弗兰克妻子的兄弟威尔·克莱顿（以及后来的本·克莱顿）创立，自1904年成立以来，一直相当成功。
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父亲过世时，门罗·安德森只有五岁，他一直在田纳西州的杰克逊镇生活。基本上没有接受过本科教育的门罗在杰克逊镇做银行出纳期间，学到了一些常识性的银行业务知识，远程管理安德森与克莱顿公司账目几年之后，他于1907年决定搬到休斯敦。虽然公司直到1916年才将总部迁到那里，但是门罗本人在这座蓬勃发展的港口城市扎根30年之久。他一辈子住在小旅馆里，终身未婚，精打细算地存着钱。
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随着休斯敦航道于1914年竣工，休斯敦港成为美国最繁忙的枢纽之一，棉花贸易的中心也在第一次世界大战后转移到了美国。欧洲公司由于市场疲软、运输风险高以及缺乏仓储等因素的影响，在业务竞争中让位于像休斯敦这样的棉花贸易中心。安德森与克莱顿公司等企业蓬勃发展起来。这种合作伙伴关系不但经受住了战争的风雨，而且在“兴旺的二十年代”里迅速成长。在一路奔向成功的途中，弗兰克·安德森于1924年死于阑尾炎，享年56岁。这再次提醒我们，在没有抗生素的时代，生命是何等脆弱。弗兰克的离开也使门罗强烈地意识到医学的重要性。
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1936年，身体状况欠佳的门罗·安德森建立了一个基金会，那时他的私有公司市值约一亿美元。尽管安德森从来不吸烟、不喝酒，在旅馆过着简朴的生活，但他还是患上了肾病和心脏病。[2] 直到1938年中风后，他才搬到城南靠近莱斯大学校园的一所房子里，他将在那里度过最后几个月，直到1939年去世，享年66岁。门罗兢兢业业地建立起世界上最大的棉花贸易公司，精打细算地储蓄和投资，如今，他的两千万遗产可以发挥重要的作用。其基金会的执行官们十分精明，他们知道将这笔遗产散发给许多妥善经营的慈善团体会有一定的意义，但可能不会产生什么重大影响。在接下来的几十年中，他们所取得的成就简直令人惊叹。
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读者们可能一直在想，为什么门罗这个名字听上去并不耳熟，直到看到他的全名：门罗·达纳韦·安德森（Monroe Dunaway Anderson）。他创立的基金会通常被称为M.D.安德森基金会。
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1941年，美国税务局正式认可了M.D.安德森基金会的合法性；同年，得克萨斯州立法机构通过了一项议案，批准建立一家州立肿瘤医院。M.D.安德森基金会拿出了它的第一笔重要拨款，为建立世界上最早的肿瘤专科医院之一捐赠了50万美元，条件是这家医院必须建在休斯敦。医院在休斯敦的著名律师詹姆斯·贝克[3] 位于奥克斯的故居运营了十多年。
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1925年，赫尔曼医院（Hermann Hospital）在休斯敦市中心以南4英里的一片与世隔绝的“湿地”上建成了。[4] 在赫尔曼医院周边，休斯敦市还有134英亩[5] 的林地未被开发过。1943年，M.D.安德森基金会提出以50万美元在赫尔曼医院旁边建设一家占地面积20英亩的肿瘤医院，出资100万美元为贝勒医学院与牙科学院建设新的教学园区，将其从达拉斯迁到休斯敦，每年向贝勒医学院提供10万美元的医学研究资金，为期十年。提案得到了通过，二战结束后不久便开始动工。1948—1949年，在全国的一系列建设热潮中，医院、临床大楼和医学院等建筑从城南林地中拔地而起。
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1954年是那片土地的关键一年。包括贝勒医学院和M.D.安德森癌症中心在内的几幢主要建筑开始营业。尽管只有15年的历史，M.D.安德森基金会已经拨款1 400万美元，并通过精明的投资和管理，使其资产增长到2 400万美元。基金会管理的资产和拨款支出加在一起，已经让最初的1900万美元翻了一番。在那个一切皆有可能的年代，为建设医学园区而集中捐赠的做法正在实现一种奇迹。
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不论当初那些年的建设是多么令人印象深刻，如今屹立于那片土地上的一切都绝对超越了往昔。现在，诞生于20世纪50年代建设热潮的这片建筑群名为得克萨斯医学中心，是世界上最大的医学园区；同时，它也是地球上最大的视觉展览，医学世界自植入革命以来所发生的变化，在这里一目了然。摩天大楼式的医院和临床建筑以及四通八达的马路构成了一座微型都市。相比之下，美国大多数城市的市中心都逊色不少。短短几十年间，医学发生了如此巨大的变化，简直就是一个奇迹。
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如今，得克萨斯医学中心占地1 345英亩，拥有280座建筑和5 000万平方英尺（约460万平方米）的办公空间。[6] 这里有三所医学院（贝勒医学院、得克萨斯大学休斯敦分校以及得克萨斯大学医学部）和众多医院，包括赫尔曼纪念医院（Memorial Hermann）、卫理公会医院（Methodist）、圣路加医院（St. Luke’s）、得克萨斯儿童医院（世界上最大的儿童医院）、得克萨斯大学M.D.安德森癌症中心（世界上最大的肿瘤医院）、得克萨斯心脏病医院、卫理公会德贝基心脏病医院（Methodist DeBakey Heart Hospital）、德贝基退伍军人医院（DeBakey Veterans Hospital）、圣殿医院（Shriner’s Hospital）等等，总共具备超过9 000张病床。每年有超过10万名员工和1 000万名患者在这里相遇，其中包括75万例急诊患者和2.5万名新生儿。得克萨斯医学中心是世界第八大商业区，创造国内生产总值250亿美元，这个数据甚至领先于许多国家。
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得克萨斯医学中心所占据的那两平方英里是技术与运筹的奇观，考虑到它最初的本金来自一位低调地住在休斯敦城市旅馆的单身汉，就更令人感到不可思议。M.D.安德森基金会向得克萨斯医学中心各研究机构捐款超过8 100万美元，[7] 为其他机构捐款的数额是其两倍以上。从更加广阔的视野来看，这个建筑群所形成的迷宫可以说是一座医疗产业园区 。在休斯敦，以及著名的波士顿、纽约和明尼苏达州罗切斯特等地，医学产业化的景象都令人叹为观止。其实，全美各地从城市到乡村，都分布着临床大楼、实验室、医院、康复中心、治疗室、手术中心和业务办公室。
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我们换一个角度来思考医疗产业园区所取得的成就，考虑一下得到治疗的患者数量，其中最突出的一个问题就是，有多少西方人使用了体内植入物？也就是说，我们与其关注医院和医学园区有多少建筑，不如思考多少人的体内有医疗产业的产物。
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第一，什么是植入物？在本书中，植入物可以是暂时性 的，也可以是永久性 的。几百年来，原始外科手术主要依靠肠线和丝线缝合，这两种缝合材料都会迅速在人体内降解。由于免疫系统的快速降解和破坏，在缝合几周后它们就消失得无影无踪。这种缝合线显然属于暂时性植入物，并不是本书的主要关切。本书的关注点是“永久性植入物”。每个医学专科都会使用永久性植入物，这些植入物会保留在体内，直至死亡。最简单的永久性植入物是“不可吸收的”缝合线，通常由合成聚合物制成，如聚酯纤维或聚乙烯。除了表皮活检、切除小囊肿或切除皮下脓肿，几乎所有接受过手术的人都在体内留下了永久性缝合线。在20世纪50年代植入革命爆发以前，人工合成的不可降解的缝合线还是很不可思议的，而如今，它几乎无处不在。
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第二，植入物是由什么制成的？植入物由塑料、金属、有机物、生物和电子材料制成。
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有机 植入物是植入患者体内的非活性组织，最常见于治疗骨骼肌肉缺陷的骨科手术。一个常见的例子是对人体骨骼进行净化、处理并灭菌，然后移植给骨骼缺损的患者，比如说骨折无法愈合的患者。另一个例子是年轻运动员接受尸体（器官捐赠者）的腘绳肌，以进行膝关节前交叉韧带重建。这些移植不需要组织配型或者说供体匹配，因为它们没有生命活性，也不需要发挥生物学功能。最后一种是“异种移植”，即移植来自其他物种的植入物，比如猪的心脏瓣膜常用于患有心脏瓣膜疾病而不适合瓣膜修复或置换机械瓣膜的病人。
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生物性 植入物是具有活性的组织和器官，经过专门获取、处理和运输后，被立即植入患者体内。肾脏、心脏、肝脏、胰腺和肠管等器官移植，就是指有活性的功能性器官通过手术植入体内，并重新连接血管和软组织，使器官发挥功能。不可降解的缝合线和金属卡子会用来固定器官，但移植的核心当然是器官本身。器官来自一名捐赠者，他可能与患者认识，也可能毫无关系，可能已经脑死亡，也可能还活着。他与接受者配型成功，从而降低了移植的风险，这类移植的风险包括器官排异甚至更严重的“移植物抗宿主病”，这是移植器官内的免疫细胞在受体内向宿主组织发动的全面战争。
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典型的生物性植入物是植入的另一个生命。我们人类可以在实验室环境中让生物性物质（精子和卵子）结合，然后将受精产物以低于冰点的温度存储在大金属管中，经历数月、数年甚至数十年，再将微型胚胎植入女性体内，就能生长出另一个生命。这种暂时性的、为期九个月的植入物初听起来令人神魂颠倒，就像一部希腊戏剧中众神从冷冻的大锅中繁衍出生命。但这种技术现在已经变得司空见惯，奇迹感也就逐渐消失了。体外受精（IVF）的奇妙程度无异于提议在火星上建立一个人类殖民地，但这种技术在美国每年使用超过6万次，全球每年35万次。近些年来，美国通过体外受精而出生的生命超过了100万，全美新生儿中有将近2%来自体外受精。[8]
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可以说，“试管”婴儿就是一个为期九个月的暂时性植入物，但令人惊讶的是，新的发现表明所有女性都能够通过“母胎转移”（fetomaternal transfer）过程来庇护其胎儿的细胞。在这个过程中，胎儿细胞透过胎盘屏障，在母体内形成胎儿细胞的“微嵌合体”。[9] 细胞向母体的转移可能具有积极的保护作用，但也可能对宿主构成威胁，这是我们以前没有认识到的。不论是自然受孕，还是通过体外受精怀孕，形成的胎儿都能够“永远活在”母体内，即使他们并不十分“匹配”（这通常会导致细胞排斥）。总之，母胎转移可能是一种我们最近才认识到的古老现象，但是，体外受精这种新技术第一次使完完全全的异体细胞住进一名女性体内（如果卵子来自另一名女性的捐赠，那么胎儿与母体之间没有共享基因，这在采用体外受精技术的高龄女性中十分常见）。胚胎这种生物性植入物的最终表达可能需要数十年的时间，然后我们才能真正理解其生物学结果，不过在那之前，以玻璃移液管、液体生长媒介以及冰冻储存室来创造生命，依然是一种十分奇异的现象。
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塑料 （或聚合物）植入物由有机聚合物制成，最常见的是从石油等石化产品中制成的。有机聚合物通过化学反应合成，产生的分子具有长链的重复结构，如同一串串连在一起的曲别针。由这些简单结构单元构成的链有可能极长，由成千上万个单元构成，而且链本身能够被横向连接在一起，形成一块聚合物。自然界本身也有聚合物，例如动物的角、毛发或者植物的纤维素，[10] 但是，二战后出现的通过聚合作用合成塑料的能力，引起了包装、运输、制造、服装以及医学等领域的革命。
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通常，蛇形骨架般的长链聚合物具有化学惰性，不发生化学反应，也无法生物降解。塑料有种特性，使其难以回收（以石油炼制的传统塑料永远不会完全消失，即使分解成不完整微粒），还使其得以稳定地藏身于生物系统中，不被标记为入侵者。正是这种特性，让塑料成为理想的植入物材料。我们的免疫系统根本还没有进化到能将聚合物识别为外来异物的水平，只要聚合物无菌且结构完整，身体就会耐受，适应甚至欢迎这种植入物。
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聚合物所制成的产品可以像岩石一样坚硬，也可以是柔软的塑料。化学工程师几乎能够配置出任何形状、任何尺寸的植入物，并设定材料在不同压力、热度和摩擦条件下的特定性能。几百年来，炼金术士试图把大块的土地变成黄金和贵金属，根据物质守恒定律，我们知道这种行为根本就是愚蠢蛮干，然而如今的科学家们能够从石化污泥中生产奇妙的材料，就如同炼金绝技。
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金属 材料常见于骨科、心血管外科以及植入电子元件的患者体内。金属植入物的主要成分是钴、铬、钼、钛、镍、碳、铂、金等等。矿业公司在地球上四处寻找着独特的矿床，这些矿床在地球上依旧存在古老地壳表面的地盾区域，例如非洲内陆、澳大利亚西部和加拿大尤为集中。从矿床中开采出的矿石可以产出微量的所需矿物质，经过处理和提纯后可制成合金，最终生产出植入物。
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矿物质是“自然存在的固体无机物，呈晶体结构，不论来自哪里，都具有一致的化学成分”。[11] 从某种意义上讲，“制造一种金属”是不可能的——我们只能发现、开采和加工处理矿物质。例如，世界上最大的铬铁矿床在南非、印度、哈萨克斯坦和土耳其，[12] 而超过一半的钴矿在刚果民主共和国。[13] 通过冶炼——运用热力和化学还原剂来提取金属——可以分离出纯金属，生成原材料的棒料。植入物制造商就用这些金属原料来制作植入物，仿佛在享用一场为外科手术植入物而准备的国际材料自助餐。一位接受全髋关节置换的患者体内可能有来自非洲、亚洲和北美洲的金属，以及来自北美洲的聚合物。
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