@ 2024.08.27 , 07:05

手术刀进化史:从燧石到锆涂层钢

手术刀从石器时代的燧石工具发展至今,见证了外科手术的演变。

手术刀的历史可以追溯到1万年前,是最早的外科器械之一。虽然“scalpel”这个词来源于拉丁语“scallpellus”,但现代外科医生使用的刀具最初是石器时代的燧石和黑曜石切割工具。随着外科逐渐发展为一门职业,专用的刀具也随之演变。理发师-外科医生将他们的手术刀装饰得更具艺术性。后来,外科医生更看重手术刀的速度和锋利度。如今,手术刀技术的进步包括额外的安全措施以及宝石和聚合物涂层。作为外科医生的典型工具,手术刀长期以来都是这一学科的象征。追溯这一工具的历史,反映了外科作为一种文化和职业的演变。

起源

确切地指出何时切割工具首次成为手术刀,主要取决于视角。贝壳、刀片状叶子、竹笋,甚至指甲,都可以被视为早期的外科器械。用于新生儿包皮环切的指甲,通过植物茎进行的瘢痕化以及用鲨鱼牙进行的静脉切开术,是最早的用在人类身体上的尖锐工具的例子。

John Kirkup是英国皇家外科学院历史仪器收藏馆的荣誉馆长,他研究外科工具的历史超过20年。根据Kirkup博士的研究,使用磨尖的石头进行包皮环切这一最早记录的选择性手术之一,逐渐演变成用于基本手术的刀具。考古发掘显示,早在公元前10000到8000年,旧石器时代和新石器时代的遗址中就发现了用于外科手术的刀具。

这些刀片最初由燧石、玉石和黑曜石制成,特定的碎片因其锋利的边缘而被选中。随后使用断裂和薄片技术将这些早期刀片加工成具有所需特性的切割工具,使其成为最早的人类精制工具之一。

1991年,在奥地利-意大利边境附近的冰川中发现了一把保存完好的史前刀具。这类工具被用于瘢痕化、静脉切开、切开及包皮环切。实际上,阿拉斯加土著部落直到19世纪末仍使用这些工具执行类似的任务。约在公元前4000年,在今土耳其的史前安纳托利亚发现了用于更复杂手术(如颅骨切开术)的黑曜石刀片。某些考古标本至今仍然足够锋利,可以切开皮肤。

向现代手术刀的过渡

金属刀片取代了磨尖的石器:首先是铜(公元前3500年),随后是青铜,再到铁(公元前1400年)。但直到公元前400年,希波克拉底首次描述了手术刀的概念。他使用了“macairion”一词,指的是一种较小型的拉科尼亚剑“machaira”,用来描述手术工具。machaira是一种带单刃的宽刃刀,刀尖锋利,具备现代手术刀的基本特征,正如《斯特德曼医学词典》所定义的:“一把刀尖锋利、刀刃微凸的刀。”在罗马时期,盖伦和塞尔苏斯使用了一种类似形状的工具——一种用于切开和引流、修复肌腱以及进行生体解剖的小型锋利刀片。

罗马人将他们的这种工具称为“scallpellus”,是“scalper”(“切割者”或“割者”)的缩小形式。随着罗马帝国的衰落,外科创新在伊斯兰黄金时代蓬勃发展。西班牙科尔多瓦哈里发时期的Albucasis(Abū al-Qāsim Khalaf ibn al-‘Abbās al-Zahrāwī,公元936-1013年)使用了一种带有可伸缩刀片的手术刀。随着14世纪和15世纪文艺复兴时期的到来,手术器械变得更加多样化和专业化。手术刀的装饰包括固定和折叠刀片以及特殊刀尖,如柳叶刀、长柄刀和称为双刃刀的双刃刀片。

文艺复兴时期的理发师,尤其是现代外科的奠基人如Guy de Chauliac和Ambroise Paré,使用了带有艺术装饰的手术刀,这种刀在数百年间广受欢迎。19世纪末期无菌技术的需求使器械不得不经受腐蚀性化学品和加压蒸汽灭菌,因此非金属装饰变得不再实用。

一次性手术刀的出现

King C. Gillette于1901年创立了美国安全剃刀公司(后来成为吉列安全剃刀公司),生产和销售一种可换刀片的手柄装置。芝加哥的外科医生John Murphy博士是ACS(美国外科医生学会)的创始人之一,他将吉列的剃刀改装成手术刀。Murphy博士的版本带有可互换刀片,尽管需要额外的工具来更换刀片。

1914年,22岁的工程师Morgan Parker发明了今天在手术室中使用的两件式刀片和手柄的手术刀。这种设计允许快速生产的锋利刀片可以在标准可重复使用的手柄上更换。传说Parker先生的叔叔是一名纽约的外科医生,他对繁忙的手术中更换刀片的繁琐过程感到不耐烦。Parker的巧妙设计让人一眼便看出其优越性。他在原始专利申请中写道:“为了将刀片固定在手柄上,手柄上通常会设有与刀片上的槽口配合的带头螺钉。当这种带头螺钉和槽口结合使用时,刀片可以很容易地固定在手柄上,并且一旦就位,将会牢牢固定,不会相对手柄移动。”

当Parker先生在1915年于波士顿举行的ACS临床大会上展示他的手术刀时,它的受欢迎程度鼓励他投入生产。Parker先生是工程师而非商人,因此他寻找了一个合作伙伴。在电话簿中按字母顺序排列的第一个“医疗供应商”的名字是C.R. Bard。两人合作成立了Bard-Parker公司,这家公司成为外科界的标志性名字之一。他们开发了冷消毒技术,避免了高温灭菌,这不仅能杀死微生物,还能防止刀片变钝。为了确保刀片和手柄之间的一致性,1936年,他们用肋骨手柄取代了原来的配对螺钉手柄。

刀片和手柄的编号系统是任意的,这一事实可能验证了几代外科实习医生的猜测。作为Bard-Parker营销计划的一部分,每种新刀片和手柄设计都被赋予了一个新的编号,有时还附有一个字母,表示“新改进”型号。因此,某一编号并不反映刀片的大小、形状、锋利度或在产品时间线中的位置。

现代手术刀的发展

在现代,硬化合金如316L和440C不锈钢取代了大多数场合使用的碳钢。不锈钢具有优异的耐腐蚀性,而可重复使用的手柄则从不锈钢的高铬含量中受益。带回缩刀片的概念可以追溯到10世纪Albucasis时代,现如今已成为越来越常见的安全特征。镍和铬的电镀变得不再常见。最近的技术改进包括锆氮化物、钻石和聚合物涂层,这些都提高了刀片的切割效果。尽管现代外科技术取得了显著进步,但电子显微镜图像实际上证实,新石器时代的黑曜石刀片在锋利度上仍优于今天的钢制手术刀。

结论

自罗马时代以来,手术刀作为医学刀具的首次使用,已成为外科医生的象征。它的演变在许多方面反映了使用者的进步。史前人类偶尔使用石器进行医疗用途。希腊人和罗马人不仅增加了知识,还提高了技能,同时创造了专门的手术刀具。理发师-外科医生在精炼手术技术的同时,也改进了用于手术的器械。无菌技术要求对手术刀和手术实践进行全面的改革。今天,现代外科医生依赖于各种技术先进且不断变化的设备,但手术仍然从手术刀开始,这一职业的最古老工具。

本文译自 ACS,由 BALI 编辑发布。

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