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介入放射学简史

 健康卫士阿宽 2016-08-01


本文原载于《中华医史杂志》2014年第3


介入放射学是医学影像学领域发展速度最快的一个学科,也是医学领域里发展速度最快的学科之一。介入放射学发展历史和其他学科一样,经历了一个漫长的探索、创新和完善的过程。


1. 血管造影术的发展


人类早已对石刀或其他器物等划破身体后流出奇怪的红色物质感到迷茫和不解,直到1651Harvey对血液循环作出了巧妙的解释,阐述了动脉、静脉和微血管的完整关系。


1895年,德国物理学家Roentgen发现x线。同年,奥地利医生Hasehek参加了维也纳大学的物理学教授,Roentgen的朋友Siegnmnd Exner的聚会,了解到了很多关于x线的知识,对x线产生了浓厚的兴趣。他拿到一个x线管和物理装置,并和同事Lindenthal首次将碳酸钙做对比剂注入截肢手的动内脉内造影。1896年,Morton开始作尸体动脉造影的研究1904年,Dawbam将凡士林和蜡制成的栓子注入颈外动脉,进行肿瘤手术切除前栓塞。1910年,FranekAlwens在活狗及活兔的动脉内进行造影。


1923年,血管造影开始用于人类。德国的Berberich经皮穿刺将溴化锶水溶液注入人体血管内造影成功。法国的SicardFmestier用含碘罂子油作静脉注射造影也获得成功。1924年,美国的Brooks50%的碘化钠成功地做了第1例股动脉造影。1927年,Moniz用直接穿刺法作颈动脉造影获得成功。


1928年,Santos等完成了第1例经皮直接穿刺主动脉造影。1931年,Dos Santos最早采用长针经皮腰部穿刺腹主动脉造影获得成功,现在仍在沿用这种安全有效的造影方法。1929年,德国医生Forssmann在柏林大学拿到医学学位后,在EberswaldeAuguste Viktoria Home做实习医生期间,向他的上级恳求准许尝试一种新的方法(把药物直接注入心脏的方法)而遭到反对。为了向别人证明他观点的正确,Forssmann在自己身上做实验。他用放血术的手术包在自己皮肤上做一切口,从右肘前静脉插入一条导尿管,然后把导尿管推向心脏,后用x光摄片证明成功,首创了心导管造影术,1931年,Forssmann发表论文做了描述,并因此荣膺1956年诺贝尔生理学和医学奖。


1930年,Barney Brooka在手术中用肌肉栓塞颈动脉海绵窦瘘成功。1940年,古巴放射学家Farinas采用股动脉切开插管作腹主动脉造影,此方法由于操作繁杂未被推广。20世纪40年代,根据CoumandRichards的经验开展了经右心房、室及肺动脉的导管技术。20世纪40年代后期,瑞典学者Jonsson首先使用同轴针经皮穿刺颈总动脉后,将细针芯抽出,通过外套管送人细银线,通过细银线作引导将外套管针向下送至主动脉弓,行血管造影u4I1951年,Peizce通过套管作经皮置管术。同年,Biernlanl用手术暴露颈动脉和肱动脉的方法作选择性内脏动脉置管造影术,并作为化疗药物注射的途径。


20世纪上半叶,科学家冒着很大风险,进行了艰难的动脉造影的探索,为此后介入放射学的发展奠定了坚实的基础。直到Seldinger技术的诞生,血管造影术这一介入放射学的基本操作才得以迅速发展。


1953年,瑞典SvenIvar Seldinger医师(1)首创了用套管针、导丝和导管经皮股动脉穿刺、钢丝引导插管的动静脉造影法,由于此法操作简便,容易掌握,对病人损伤小,不需结扎修补血管,并提高了介入放射学操作的安全性,因而很快被广泛应用,为当代介入放射学的发展奠定了基础,成为介入放射学的里程碑。但是,此方法在应用初期曾因一些临床医师对其可行性持怀疑态度而发展缓慢。


1956年,OdmanBrownKent等使用不同头端弯度不透射线的聚乙烯导管,应用于腹腔内脏动脉的选择性插管造影术,使血管造影术逐渐成熟。1959年,Sones创立了选择性冠状动脉造影技术。20世纪70年代至80年代期间,随着自然科学、生物技术的发展以及新材料的出现,介入放射学使用的材料也得到迅速改善,大大促进了经皮穿刺技术的应用和发展。尤其是近年来,由于高分辨率影像增强器和数字减影血管造影技术的普及,全身各部位的血管造影以及血管腔内介入疗法由于侵袭程度小,治疗效果显著,在世界各国迅速开展并得到广泛的应用,各种非血管性介入疗法均采用了此方法。


2. 介入放射学概念的提出


血管造影术在不断发展的同时,学术界进而提出了“介入放射学”的概念。


1963年,Dotter在捷克斯洛伐克放射学会议上,首次提出了介入放射学的设想,在他作的《心导管与血管造影的未来》的演讲中,讨论了导管活检术、控制性释放插管术、闭塞性插管术、经导管动脉内膜切除术等。他的演讲受到了与会者的热烈欢迎,因为这是首次血管造影诊断医师能够使用导管和导丝治疗病人的报告。


1964年,美国放射学家Dotter应用自制的逐渐变细的聚四氟乙烯塑料同轴导管,经皮穿刺股动脉后在导丝的引导下,对182岁患缺血性下肢痛和坏疽又拒行截肢术的妇女进行股浅动脉造影时,意外地将导管插过了狭窄的动脉,使狭窄的血管得到了扩张,改善了肢体的血液循环。术后,患侧肢体严重缺血、疼痛和足趾坏疽得到完全缓解,直到2年半后病人死于肺炎时,扩张的动脉仍保持通畅。此手术开创了经皮血管成形术的新纪元,标志着介入放射学形成。Dotter(2)医生也被称为“介入放射学之父”,并获1978年诺贝尔医学奖提名。虽然现在看来当时的创伤较大,且疗效欠佳,但仍是介入放射学亚专业——“成形术”的实践和理论的奠基石。在此基础上,才发展出球囊导管扩张术和金属支架植入术。


1967年,Margulis在美国放射学杂志4脓上最早提出“Intmwentional diagnostic radiology a new subspeciality”,但是介入放射学(Intmwentional Radiology)一词被学术界广泛认可是1976WallaceCancer杂志上以Interventional Radiology为题系统地阐述了介入放射学的概念后。


一种观点和定义的形成需要较长时间,有时还需要在非本学科的权威学术媒体上发表以后,才能被公认。1979年,欧洲放射学会召开了第1次介入放射学学术会议,Wallace作了Intmwentional Radiology专题介绍,此命名才逐步在国际学术界达成共识心5I。在中国有人译为“介入放射学”,也有人译为“手术放射学”,目前医学界习惯于前者,即“介入放射学。


3. 血管栓塞术


经导管血管栓塞术是介入放射学最重要的基本技术之一,是在x线电视透视下经导管向靶血管内注入或送人栓塞物质,使之闭塞从而达到预期治疗目的的技术,具有微创、全程影像引导和选择性靶血管插管术特点,使栓塞的准确性和安全陛大大提高,成为革命性的治疗技术。


1965年,Sano用导管法成功地栓塞了“先天性动一静脉畸形”。1967年,Porstman采用经腹股沟动静脉双途径插入特制的导管进行栓塞的方法,栓塞未闭合的动脉导管,取得了令人惊叹的成功怛7I。同年,Baum等经导管灌注血管加压素治疗消化道出血取得成功,接着又开展了血管栓塞术治疗出血。1968Newtont用栓塞血管的方法治疗脊柱血管瘤获得满意效果。


20世纪70年代初期,各种栓塞剂(如明胶海绵、聚乙烯醇、组织黏合剂、可脱落球囊等)的发展及导管技术的改进,推动了栓塞治疗在临床上的应用。


20世纪70年代中期,Gianturco_3叫和Wallace研制了用于栓塞的钢丝圈,目前仍被广泛应用。1981年,Ellman等报道用无水酒精消除组织或器官,并首次用于栓塞肾脏获得成功。20世纪80年代中期至今,随着微导管、微钢圈的应用,进一步使外周血管和神经系统的血管病变的介入放射学治疗更为有效。打田日出夫、山田龙作等将栓塞术引入肿瘤治疗范围,率先开展了肝细胞癌的经动脉经导管化疗一栓塞术,目前已被广泛接受和推广。


1991年,Guglielmi等首次报道用电解式可脱式铂金弹簧圈栓塞脑动脉瘤的临床研究,使颅内动脉瘤血管内治疗发生了革命性进步。


4. 经皮经腔血管成形术


经皮经腔血管成形术(percutaneous translmninalangioplastyPTA)始于20世纪60年代初期,采用导管技术扩张或再通动脉粥样硬化或其他原因所致的血管狭窄或闭塞性病变。


1969年,Dotter首先提出了血管内支架的设想,使用不锈钢制作的钢圈置人犬的胭动脉内进行实验研究,证实了血管内支架能够嵌入血管壁,保持血管腔通畅达2年半之久,开创了治疗血管病的新途径;由于导管材质较硬,血管损伤较重,并未被临床广泛接受。


1973PTA技术出现了突破性进展,AndreasGruntzig发明了柔软的双腔球囊导管用以作腔内血管成形术,较之Dotter的同轴导管更先进;1977Zurich首先把经皮血管成形术应用于冠状动脉,成功为一患者在清醒状态下实施了冠状动脉成形术;从此PTA正式登上了临床治疗的舞台,很快被广泛应用于临床,成为血管狭窄或闭塞性疾病的首选治疗手段。


由于20世纪70年代PTA的兴起,使内支架的研究受到冷落。直到14年后,PTA显示出术后再狭窄发生率高的缺陷以后,血管内支架才得到重视和发展。1983年,DotterCragg分别制成镍钛热记忆合金支架,并报道了实验结果,标志着内支架的系统研究进入了一个新纪元。1984年,Mass报道了使用金属不锈钢圈制成的自扩式双螺旋形内支架。1985年,WrightPalmaz分别报道了用不锈钢丝制成的自扩式z型内支架和由不锈钢丝编织成的球囊扩张式网状管形内支架,次年改进为一种超薄壁无缝钢管式内支架。1987年以后,Sigwart[42]Rousseau㈣和Strecker等相继报道了一些新的内支架,以及支架临床应用的大宗病例报告。从此以后血管支架正式进入临床治疗领域。随着内支架材料、形态、投送技术的研究,其种类不断增多,应用范围越来越广。


1991年,Parodi首次报道用直型内支架行腔内隔绝术治疗5例腹主动脉瘤获得成功;同年,Volodos等对29例腹主动脉瘤用直型内支架行腔内隔绝术也获得成功1994年,Dake等首次报道用支架成功治疗胸主动脉瘤,使得血管内支架术进入快速发展时期。


由此可以看出,从20世纪60年代初至90年代初,PTA是球囊成形术为主的阶段。自从20世纪90年代初血管内金属支架问世以来,球囊成形术退居辅助地位。随着血管内金属支架在临床广泛应用,很多不足之处也得以显现。近年来研制的可回收支架、覆膜支架和生物学支架,使血管支架又进入了一个新的阶段。


5. 经颈静脉肝内门体静脉分流术


经颈静脉肝内门体静脉分流术(transjugular intrahepatic portosystemic StentshuntTIPS)是在经颈静脉肝内穿刺胆系造影的基础上发展起来的用于治疗肝硬化门脉高压的一项介人性治疗技术。它集穿刺、血管成形、支架置人等多项介入技术于一体,是最具代表性的综合介入放射学技术。


1967年,Hanafee介绍一种经颈静脉途径到达胆道系统的方法。20世纪60年代晚期,美国学者RoschHanafee首次报告了一种非手术方法建立下腔静脉与门静脉循环的方法,他们用改良的Ross穿刺针从肝静脉穿刺门静脉,并用18F的同轴导管扩张穿刺道,创立了TIPS的雏形。20世纪70年代后期,Guten'ezColapinto等采用球囊反复扩张分流道建立门体分流,使TIPS技术向前迈进了一大步。直到1 986年,Palmaz等采用球囊膨胀支架建立分流道,最终实现了现代意义上的TIPS技术。1988Richter将这一技术应用于临床。从此以后,在应用于超过数万例严重门脉高压症的病人中不断地进行了改进,并逐步扩大了应用范围,技术日臻完善,疗效确切。但至今尚未根本性解决分流再狭窄问题。


6. 非血管性介入技术


非血管性介入技术指不进人人体血管系统,在影像设备引导下,直接经皮穿刺或插管至病灶或经人生理或病理管道(如食道、肠道、胆道、尿道、气道、输卵管等)进行诊断和治疗。管道一旦发生狭窄或阻塞,过去只能通过外科手段扩张或再通。自从1973年球囊导管研制成功,并在扩张血管狭窄病变取得满意疗效后,逐渐被用于非血管管腔的狭窄、阻塞病变的治疗。


1972年,HolmB超引导下,成功进行了经皮穿刺活检胰腺、肝、肾和后腹膜肿瘤组织。1974年,Haaga应用cT引导穿刺抽吸活检获得成功。


1975年,Hijikata首先报道经皮腰椎间盘髓核切除术。1984年,Galibert等完成首例经皮椎体成形术,现已广泛应用于椎体良、恶性肿瘤和骨质疏松症等治疗。


1987年,Thmanond等首次报道了选择性输卵管造影和再通术治疗输卵管阻塞性不孕。1989年,Neubaus等首次使用可膨式金属支架植入胆道治疗恶性阻塞性黄疸。1990年,Domschke等成功应用可自膨式金属支架治疗食管癌引起的食道梗阻患者。


1993年,Rossi首次报道了经皮射频消融术治疗肝癌。


进入21世纪,随着分子生物学的深入发展,还诞生了在影像设备监控和引导下,利用分子探针或分子对比剂进行疾病分子水平的诊断和治疗的“分子介入放射学”。


7. 中国大陆开展情况


中国大陆介入放射学的发展也是世界介入放射学发展的一部分。介入放射学于20世纪80年代初传人中国大陆,并迅速发展壮大起来。中国大陆老一辈科学家在早期放射设备和介入放射学器材简陋落后的条件下,为了学科发展和解除患者的病痛,不惜牺牲个人的健康,为中国大陆的介入放射学发展奠定了良好的基础。


1973年,上海第一医学院中山医院首先报道经皮穿刺插管术行选择性冠状动脉造影的试验。1978年,上海华山医院赵伟鹏和陈星荣报告应用国产穿刺针、导管做肾动脉造影。1979年,中国大陆介入放射学的创始人之一,复旦大学中山医院林贵教授率先对原发性肝癌选择性动脉造影进行报道,1984年又做了肝动脉栓塞治疗原发性肝癌,并对这一临床应用进行了报道。1981年起,浙江省人民医院刘子江教授受卫生部委托,举办介入放射学学习班,向全国各地招生,普及和推广Seldinger技术和肺癌的支气管动脉灌注化疗术。


1981年天津医科大学贺能树和吴恩惠教授在《国外医学临床放射学分册》上发表文章,最早系统地介绍了介入放射学,首次给出“Intmwention Radiology”的中文命名“介入放射学”。1982年的放射学年会上,由吴恩惠教授向全国放射学同仁介绍了“介入”这一概念。


1984年,宣武医院凌锋教授首先开展了神经介入治疗,并于1991年出版了中国第1本神经介入专著《介入神经放射学》166]1985年同济医科大学附属协和医院冯敢生教授等进行了中药白及做栓塞剂的试验研究,他们的研究开创了介入放射学与中医学相结合的新途径。

1986年在山东省潍坊市组织召开了第1届全国介入放射学术会议,共收到论文160余篇。1988年,罗鹏飞在广东省人民医院成立全国第1个由介入放射医生管理的介入治疗科。1990年,第2届全国介入放射学术年会在杭州召开,收到论文424篇;会上介入放射学组正式成立,由林贵任组长,刘子江、戴汝平任副组长。1990年,卫生部下发了《关于把一部分有条件开展介入放射学的放射科改为临床科室的通知》,从管理体制上确立了介入放射学的作用和地位,一些大的医院成立了介入病房及研究室,进一步促进了中国介入放射学的发展。


20世纪90年代中后期,由于大批海外学者回到国内,以及国内外频繁的学术交流,使中国与先进国家间介入诊疗技术的差距大大缩小。1990年,周文城首次报道了经皮腰椎间盘摘除术(PLD),经过腾高军等技术改进,使其日趋成熟。1992年,陈星荣、林贵教授等创办了第1个介入专业性刊物《介入放射学杂志》,对推动学科发展起了重要的作用。1992年,詹晓星等首次报道了选择性输卵管造影和再通术(FTR)治疗输卵管阻塞性不孕。1994年,第3届全国介入放射学术年会在南京召开,收到论文574篇,因林贵教授已去世,刘子江接任组长,戴汝平、李麟荪任副组长。


1996年,国家科委、卫生部、国家医药管理局联合召开了“中国介入医学战略问题研讨会”,确立了介入放射学在医学领域的地位,即介入放射学与内科、外科并列为三大临床诊疗技术,并公开发表在《健康报》上。1997年,第4届全国介入放射学年会在广州召开,收到论文724篇,刘子江任名誉组长,戴汝平任组长,李麟荪、肖湘生任副组长。1997年,为了推动介入放射学的科研工作,经刘玉清院士争取,国家科委、卫生部、国家医药管理局专为介入放射学补设“九五”攻关项目;同时,卫生部规定:凡是没有开展介入放射学工作的医院,不得被评为“三甲”医院。


1997年,景在平等率先开展了腹主动脉瘤的腔内隔绝治疗。1998年,景在平等又率先进行了胸主动脉瘤的腔内隔绝治疗。2001年,介入放射学组改选,肖湘生教授被选举为中华医学会放射学分会第4届介入放射学组组长,张金山、徐克、罗鹏飞教授为副组长懈J2001年,腾皋军等首次报道了经皮椎体成形术(PVP)治疗椎体良、恶性肿瘤。


2002年,第5届全国介入放射学术大会在西安市召开,会议讨论认为41届的全国介入放射学术大会间隔时间太长,不利于进一步活跃学术气氛,更好地促进介入放射学的发展,决定将大会改为每2年举办1次。2004--2014年,分别在上海、沈阳、北京、广州、南京、长沙召开了第611届全国介入放射学术大会。


8. 结语


介入放射学和其他学科的发展一样从诞生的第一天就面临各种挑战,早期面临最多的是置疑和否定,但随着这门新兴学科的不断成熟和发展,目前介入放射学已成为医学影像学的一个新兴学科分支,集诊断与治疗于一体,介入诊断手段和治疗手段应用范围越来越广,几乎用于人体所有的系统与器官,逐步代替部分内科治疗和外科手术。其特点是简便、安全、有效、微创和并发症少。介入放射学的发展与普及,不仅引起医学界的极大关注和众多患者的欢迎,而且极大地刺激着电子、物理、化学、激光、计算机、生物医学等众多学科相互渗透、相互促进,不断研制出更多的器械,以满足介入放射学发展的需要,同时也使介入放射学在发展中不断完善。随着影像相关监视手段和影像相关设备等的发展,以及新的技术和器材的发明及改进并应用于介入放射学领域,减影后的血管造影图像更加清晰,使介入放射学更易于开展,临床应用范围更广,疗效更好,安全性更高。随着学科的提升和发展,其他学科从业人员的加盟和联合,介入放射学的发展基石更加牢固。


参考文献

(收稿日期:2013-11-10)

(本文编辑:张海鹏)


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