王立铭

你好，我是王立铭，欢迎来到我的《科学前沿课：众病之王的解决方案》。

从这一讲开始，我们会进入癌症认知升级的第一个模块：从粗糙到精准。

你将正式踏上人类对抗癌症的道路，看看全世界的顶级天才们是怎么尝试突破癌症这个大难题的。

这节课，我们先来讨论癌症治疗中最普遍的外科手术是如何从粗糙变精准的。

1.疯狂的手术技术大赛

外科手术至今仍然是人类对抗癌症的重要武器，有接近一半的癌症病人会接受外科手术的治疗。特别是早期癌症，手术是最常规、最主流，可能也是最有效、最便宜的手段。

很多人至今还认为，手术就是要越彻底、越全面、切得越多，才越好。

这句话听起来好像没什么问题。

癌症就是身体的某个部位长了一个具体多长多宽什么形状的肿块，那想尽办法把这个肿块彻底切除掉，不留后患，非常符合直觉啊。

其实在很长的一段时间里，医生们确实也是这样治疗癌症的。

从古埃及时代开始，医生们就已经开始在癌症病人身上动刀子，试图直接把肿瘤给割掉了。

特别在19世纪，麻醉技术和消毒技术发明之后，医生们就有了更好的条件来仔细地切除癌症病人体内那个危险的肿块。

慢慢的，医生们还形成了一个共识，那就是癌症外科手术应该做得非常全面和彻底，不光要割掉明显的肿瘤本身，还需要把肿瘤周边的身体组织尽量切得干净一点，特别是附近的血管和淋巴结，防止有任何癌细胞被漏掉，防止任何癌细胞借助人体的循环系统转移到身体其他部位。

在这种思路的指导下，在过去的100多年时间里，西方世界的外科医生们展开了一场手术技术大赛。

他们比赛的目标今天听起来有点恐怖：只要患者没有死在手术台上，就尽可能多切除肿瘤附近的身体组织，防止癌症复发。

这种竞赛甚至发展到非常疯狂的地步。

比如直到上个世纪中期，外科医生们仍然会用一种叫做“根治性乳房切除手术”的办法来治疗乳腺癌患者。

这种手术彻底到什么程度呢？

为了治疗乳腺癌，医生们除了要切掉乳房的肿瘤，还会把患者患病的乳房、胸部的大块肌肉、腋窝的淋巴组织，甚至有时候连身体半边儿的肋骨、锁骨、胳膊都通通切除！

在这种手术之后，患者一般需要好几个月才起的了床，而且会留下永久性的残疾。

根治性乳房切除手术

那效果如何呢？

只能说是差强人意。

这种手术思路一定会误伤很多正常的人体组织，给人体带来不必要的永久伤害。

而且很多时候，就算是把乳腺癌患者的半边身体都扫荡一遍，医生们仍然无法阻止癌症的转移和复发，似乎总会有一些癌细胞能够逃脱手术刀，生存下来，短时间内卷土重来。

所以，对于癌症，“不顾一切的切”既不能提高癌症患者的生存机会，又给患者带来了很多不必要的痛苦。

2.癌症手术切哪儿？

那到底要怎么切，才能提高成功率，又能减少痛苦呢？

这里面有两个必须解决的问题。

第一个问题，外科医生们要“切哪儿”？

这个问题可能会让你有点恐慌。难道动手术的医生们居然还不知道该切哪儿吗？

其实很多时候他们还真不完全知道。

外科医生给癌症患者做手术的时候往往也依靠经验和感觉下刀子，不知道自己到底有没有把带有癌细胞的组织切除干净，也不知道有没有切掉了太多其实完全正常的身体组织。

所以，为了知道切哪儿，我们必须更精确地知道癌细胞和正常身体组织的边界在哪里。

想要找到这个边界，我们当然要先知道癌细胞、癌症组织到底和其他组织有什么不一样。

在过去几十年里，人们逐渐意识到，因为癌细胞总是处在非常旺盛的生长和繁殖阶段，细胞的大小、形状、细胞内部的精细结构，在显微镜底下看起来都和正常的身体细胞很不一样。

根据这个认知，在过去几十年时间里，一种名叫“冰冻切片病理诊断”的方法被广泛应用到癌症手术当中。

简单来说，就是在外科医生切除肿瘤的手术过程中，会有病理学家和他相配合，把切下来的肿块迅速冷冻，然后切成非常薄的片，放在显微镜下仔细检查。

借助显微镜观察，病理学家就可以很快地告诉外科医生，癌细胞是比较老实地待在肿瘤内部，还是已经开始向外扩散和转移；外科医生是已经切到肿瘤的边缘，还是需要再多切一点等等。

这样一来，外科医生就能够更精确地完成他的手术。也就是说，对癌细胞形态特征的认知升级，直接帮助了外科手术的技术升级。

借助显微镜观察

当然了，在这样一种操作流程里，负责对肿块进行冷冻、切片、显微镜分析的病理学家，他的责任是非常重大的。他必须在几分钟的时间内完成这些操作，尽可能小心地分析得出结论，再把指导意见反馈给外科医生。

可想而知，他们出错的概率是很高的，而且对这些医生的经验、能力、精神状态的依赖也非常大。

有些研究显示，病理学家对癌症切片分析的正确率平均而言只有70%左右！

那有没有办法能把这个步骤做得更精确呢？

有，一个希望就是近年来非常火热的人工智能技术。

在最近几年，基于深度学习原理的人工智能技术开始进入癌症领域。

特别是通过深度学习，让计算机学会区分癌细胞和正常细胞，对肿瘤切片进行快速的自动图像识别和病理诊断，再告诉外科医生到底怎么做手术。

比如说，就在2018年，谷歌公司就发布了一项新技术，将人工智能和增强现实技术结合在同一台显微镜上，用来对肿瘤切片进行快速的自动诊断。

这项技术能够对肿瘤切片进行实时分析，然后自动在显微镜图片上圈出肿瘤所在的部位，帮助病理学家看到肿瘤。

可以想象，这项技术如果在未来足够成熟和精确，甚至可以直接用来指导外科医生的手术操作！

3.癌症手术怎么切？

知道“切哪儿”了以后，癌症手术是不是就没问题了？

不是的。

我们还面临着第二个关键问题，“怎么切”。

在传统的外科手术里，不管诊断技术再怎么精确，最终负责切除肿瘤的还是一把金属的手术刀。

这把刀从形状到材质，已经有上百年没有发生过什么重大变化了。不管它再锋利再精致，它的物理性质就决定了切除肿瘤的手术本身还是很“粗糙”的。

你想，医生们总需要切开病人的皮肤、肌肉甚至腹腔，才能把肿瘤暴露出来做切除吧？在切除的过程中不管再小心，手术刀的刀锋总是很难避免会伤到正常的身体组织吧？

而且，还有很多肿瘤实际上是非常难做手术的——比如说脑袋里长的脑瘤。

有没有什么办法能让手术本身也变得更精确呢？

有一个治疗思路倒是很早就有的——不用手术刀，用高强度的射线照射和杀死肿瘤组织。

放疗的历史其实也很悠久了。

在上个世纪初，就在物理学家伦琴发现X射线之后没多久，就已经有医生开始尝试用高强度的X射线来照射肿瘤组织，杀死癌细胞了。

著名的物理学家居里夫妇也尝试过用自己发现的放射性元素镭来杀死肿瘤。

相比手术刀，放射线在理论上可以工作得更加“精确”，因为放射线强度可以调节，它照射的边界可以精确地框定。

放射线当然不是传统意义上的手术刀，但是很多时候，它可以像隐形的手术刀一样，避免外科手术的伤害，直接杀死隐藏在身体内部的肿瘤。

患者接受放疗

但我必须得说，这种所谓的精确其实有两个致命的问题。

首先，癌症大多数时候是深深隐藏在人体内部的。

做放疗的时候医生只能像瞎子摸象一样去猜肿瘤的大小和具体位置。这样一来，想要做得精确是不可能的。

第二，拿高强度射线照射病人的时候，虽然没有拿刀子开膛破肚，射线总还是要穿透皮肤肌肉组织，才能到达身体内部的肿瘤。射线穿透的整个路径上都会释放能量，产生强烈的杀伤作用，一点儿也不“精确”。

解决这两个问题，同样依赖对癌症的认知水平和对抗技术的进步。

首先，今天的医生们可以利用各种先进的成像技术，比如CT，比如核磁共振成像，比如正电子扫描断层也就是常说的PET的方法，对病人做一个三维立体的扫描，精确地描绘出肿瘤的位置、形状和大小。

在这个诊断之后，医生们再利用高强度的射线更有目标性地去照射癌症组织。在过去20年，人们开始尝试用质子和碳原子替代X射线，来照射癌症组织。

和X射线相比，这些粒子有一个非常重要的特性，那就是当它们穿透人体组织的时候，并不是一边穿透一边释放能量，而是要到差不多十几厘米深的地方才剧烈地集中释放能量。

这就是所谓的“布拉格峰”现象。

这样一来，射线穿透身体的时候损伤就小多了。

这两个办法结合起来，大大减少了对身体正常组织的伤害，提高了放疗的精确度。

通过调节放射线的位置、方向、强度，甚至是轮廓，人们可以对隐藏在身体里的肿瘤做一个隐形的、立体的手术了。

总结

近年来，癌症的外科手术经历了从粗糙到精准的重大升级。

通过病理学、人工智能等技术，我们帮助外科医生解决了“切哪儿”的问题。

通过给肿瘤做三维立体成像，用质子照射这样的新技术手段，我们也解决了“怎么切”的问题。

其实这次从粗糙到精准的升级，也为我们解决其他难题提供了思路。

比如说，我们在动手解决一个难题之前，能不能更精确地把问题定义清楚？搞清楚我们到底在解决一个什么性质的问题，它的边界和特征是什么？在解决问题的过程里，我们是不是也应该更精确地评估解决方案和成果？

回到癌症本身。虽然外科手术取得了可喜可贺的成绩，但癌症的问题并没有完全被解决。

如果癌细胞老实地停留在原位，没有发生扩散转移，那外科手术是有可能做到彻底清除肿瘤的。

但是在癌症被诊断和治疗的很多时候，已经有一些癌细胞开始入侵周围的组织，甚至沿着人体的循环系统转移到非常遥远的地方了。

更麻烦的是，因为这些癌细胞有不受控制的生长繁殖的特性，有时候仅仅逃出去一个或者几个癌细胞，也会造成癌症的复发和扩散。

这个时候外科手术能起到的作用就很有限了。毕竟手术刀也好，放射线也好，再怎么精确，也没办法找到并且切除单个的癌细胞。

那么这时候，我们该怎么办呢？

下节课，我们就来讨论一下，有什么办法能帮我们解决这个棘手的问题。

我们对抗癌症的格斗还在继续。

欢迎关注王立铭微博（ID：王王王立铭），获取更多生命科学前沿信息。