达芬奇与心脏瓣膜手术

玩体重的雪细

对于艺术爱好者来说，达芬奇是一个响当当的名字，在世界上流传着许多达芬奇的神奇段子。故事总是说许多今天的科学发明，达芬奇几百年前就想到了。但是除了在文艺圈留下了几张画，多数人可能很少知道达芬奇对世界科学还有什么看得见模得着的贡献，有多少被严格的科学所承认。一个原因是写这些故事的作者多是混文艺圈的。基本不读nature，science之类的学术著作，也就说不出来做为科学工作者的达芬奇同志的影响因子是多少。真实的情况是达芬奇在解剖学上的研究对人类医学贡献最为突出，他对心脏的动脉瓣的研究领先了世界四百多年，核心的贡献是他发现了心脏瓣膜开合的机理。目前的人工心脏膜瓣设计就是由达芬奇提出的。在学术论文上，在1968年，英国剑桥大学的BJ BELLHOUSE 在自然杂志上发表了３篇论文，唯一的引用文献就是达芬奇在十六世纪的笔记。英国著名心血管手术医生Francis Wells 是全球心脏手术领域的绝对权威。在2007年根据达芬奇的笔记，改良的心脏瓣膜手术，血液回流更少，口径更大，允许病人手术后做剧烈运动。以至于有病人说，手术之后，年轻了二十岁。当然最后不得不提的是世界上最著名的微创手术机器人就叫达芬奇，原因在于达芬奇手术机器人最初的设计应用就是心脏瓣膜手术修复，但是因为实用并不出色，后来转用于腹腔手术了。在医学界，达芬达在心血管领域，他北斗泰山的地位是被广泛承认的。要理解达芬奇的惊人之处，就必须要理解心脏膜瓣有什么奥妙。简单的说，心脏有四个心房，膜瓣就像四个房间之间的门。开关可以控制。心脏可以视为是一个水泵，有节秦的跳动，输送血在四个心房流动。一个问题是怎么控制这四个膜瓣的开关。这个看似简单的问题即使在今天看来也无法直接实验回答，即使今天的MRI成像，也不很高速成像，无法说看清楚膜瓣开关的动作以及血流的变化。在当时，解剖只能看到心脏的结构，不了解血流的情况。在一千多年的时间里，医学的想法很简单，就是对于一个心房，有两个膜瓣，先开一个，关一个，一压，血就从这个心房流进下一个心房。达芬奇也解剖了几个牛心，一眼就看出来这种想法是不合理。达芬奇至少读过５００本关于医学跟生物的书，一个理念在他心中根深地固，就是功能决定形式。他作解剖有两个目的，一是服务于艺术创作，让作品中的人更生动，他想到到生命力的来源。第二是为了工程研究，解剖生物是向自然学习工程设计的艺术，他一直相信自然的设计是精简最优的。有过机械设计经验的达芬奇一眼就看出问题来，说如果心脏是这样工作的，心脏不会长成这个样。瓣膜跟张纸似的，没有支撑结构，一秒一次，至少要运行七十年。如果这么按主动开关的想法运行，三五年就坏了。另一个问题是为膜瓣有的分成三个叶片，有的是二个叶片，主动开关的理论，解答不了。他根据经验并初步实验验证后，最后给出的解答是膜瓣开合是依靠血流的湍流旋涡。如何理解呢。流体流过管状孔的时候，中间的流速高，边缘的速度低。边缘的形成旋涡下压膜瓣，使之关闭。所有的膜瓣都是在心脏收缩的时候打开，舒张的时候关闭。整个过程膜瓣都是被动的。在当时，医生并不知道这些，也没注意到这个问题。至到后来实施修复手术的时候以及开发人工膜瓣的时候，按原来的想法设计的结构不合理，寿命短，血流量不够。人们才开始重新观注膜瓣，剑桥大学的研究人员也想到了核算流体力学，发现达芬奇是对的。为什么达芬奇这么有聪明，因为他当时在罗马做过水利工程。。。。当FrancisＷells医生谈到这一点的时候，不禁感叹，达芬奇只能是属于文艺复兴时代的。那个时代，科学家，艺术家跟工程师还没分家，最聪明的人不仅有知识，更可贵的是还保持着对世界的好奇心跟观察力，这在今天的医学研究中己经越来越少见了。很多医学院的学生将手术看成一门手艺，医学总愿意将其标榜成一门科学，但在本质上，手术是工程的艺术

shfeel

科学与艺术本身就是相通的，甚至是一体的。

玩体重的雪细

shfeel 发表于 2014-4-28 21:35
科学与艺术本身就是相通的，甚至是一体的。

的确是这样，但区别是文艺需要民主~

KamYa

这水的一手好经验

lsx25759

达芬奇还画飞机

KamYa

00000000000000

Momisahouse

内容888888888

yrcx

貌似很高深的样子

但是这个排版....

zzbzczp201

很有心意                                    

陌梦痕

字好多，懒得看啊