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《世界科学》联合“澎湃新闻”平台，在上海市科学技术委员会资助下，共同策划“走近科学”栏目，对获得国家及上海市科技奖励的成果进行科普化报道。本文围绕2022年度上海市科技进步一等奖项目“慢性胰腺炎临床诊治关键技术的研究与应用”展开，该奖项由海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）院长廖专教授领衔的团队获得。
导读
在人体中，“胰腺”是个不起眼的器官，重量仅有200克左右，但它却是人体中最重要的器官之一。有“癌症之王”之称的胰腺癌和死亡率较高的“急性胰腺炎”都与它有关联。但鲜有人知道“慢性胰腺炎”这种疾病的存在，多年前，这种令人痛不欲生的疾病是没有办法根治的，病人只能依靠止痛片来缓解，之后逐渐对止痛片上瘾，身体变得消瘦不堪，这种疾病也有癌变的风险。在当时，慢性胰腺炎也是全球公认的难以治疗的重大难题。
经过20多年的努力，海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）院长廖专教授团队攻克了这一世界级难题，利用冲击波打碎胰腺中的结石，起到了“隔山打牛”的作用，达到了良好的治疗效果，获得病人的广泛赞扬，上海也从全国慢性胰腺炎的诊疗中心发展成世界慢性胰腺炎诊疗中心。“慢性胰腺炎临床诊治关键技术的研究与应用”项目荣获2022年度上海市科技进步奖一等奖。
世界性疑难病——慢性胰腺炎
痛不欲生又无可奈何，困扰全球多年的医学难题
我们摄入的食物会依次进入口腔、咽喉、食道、胃部、小肠、大肠。小肠又分为十二指肠、空肠和回肠。长度为20～25厘米的十二指肠是个特殊的存在，这里有胰腺的管道入口和胆道的管道入口，两个器官分泌的消化液从这里流入小肠，消化食物，吸收营养，提供人体的生存所需的能量。
胰腺的主要功能是分泌消化酶，其既是外分泌腺体又是内分泌腺体。内分泌腺可分泌胰岛素，对体内的血糖调节起着重要作用。外分泌腺由腺泡和腺管组成，主要分泌脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶等胰酶。看似简单，却很复杂，外分泌腺内部有精确的组装线路。廖专介绍道：
腺泡分泌的是胰酶，在胰管中运输时，它们是没有活性的，处于静止期，进入小肠中的十二指肠后，因为小肠会分泌肠激酶，会将脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶等激活，对小肠中的食物进行分解和吸收。”
可将这个过程比喻成“危化物转运”，胰管可以看成是一条河道，胰腺腺泡是河流上游的一个“化工厂”，小肠相当于最后的“组装工厂”，通过胰管，这些酶原被运输到小肠重新组装后发挥功能。但是这个过程发生了错误，就会出现疾病。
胰腺是人体重要器官，兼具内外分泌功能
“急性胰腺炎的发生通常与过度饮酒或者胆结石引发的胆汁流入胰管有关系，它们会在胰管中激活没有活性的胰酶，启动消化功能，开启危险的‘自我消化’，产生氨基酸，又会激活更多的胰酶，形成连锁反应，当各种消化产生的物质无法排出胰腺，进入血液，形成炎症反应，就会对各大器官产生严重损伤，引发多脏器衰竭。这就是死亡率非常高的重症急性胰腺炎背后的发病原理。之所以小肠和胃部不会发生可怕的‘自我消化’，是因为它们都拥有黏膜屏障，其主要成分是碳酸氢盐和黏液。而胰管没有这种物质进行保护。”
如果说急性胰腺炎是“大火猛煮”类型的疾病，那么慢性胰腺炎就属于“小火慢炖”。
慢性胰腺炎影像学及大体病理学表现
慢性胰腺炎最大的特点就是炎症反应以一定频率出现，导致了胰管内部的纤维化。这种纤维化也是器官的自我保护，因为胰腺的部位比较特殊，处于腹膜后部，靠近腹主动脉和门静脉，周围毗邻的脏器特别多，所处空间又比较窄小，一旦遇到刺激，就会产生剧烈疼痛，患者几年剧烈腹痛一次，甚至几个月剧烈腹痛一次。
人体某个部位损伤后会结痂，脏器内部的纤维化也是同样的道理，多次纤维化后外壳越来越大。胰腺分泌的蛋白酶中含有钙离子，而胰管的上皮细胞分泌水和碳酸氢根离子，其原本作用是推动“运输”和保持胰管的碱性环境，但是在这种特殊炎症反应刺激下，两种成分的结合形成了碳酸钙，也就是“珍珠”的主要成分。这就是胰腺结石的形成过程。结石发生后，胰管开始膨胀，胰酶分泌增多，导致病情不断恶化。
慢性胰腺炎患者中约有10%的情况是胰腺萎缩，胰酶分泌缺少，可以进行体外替代性治疗，终身服药就可恢复消化功能和糖类代谢功能。而另外90%的患者则是胰腺结石的情况。廖专说道：
胰腺的胰管很窄，成年人胰管直径大约在3～4毫米左右。消化镜无法进入进行微创手术，过去只有胰腺手术一条路，而胰腺手术是全球公认的高难度手术之一，手术并发症很多，一般只有早期胰腺癌患者，为了挽救其生命，医生才会进行手术。而且胰腺结石手术后因为有创伤，内部结石还会出现。病人仍会遭受极大的痛苦，但是只能服用止痛药进行缓解。”
独辟蹊径让冲击波“帮忙”，达到满意的治愈效果
攻克治疗慢性胰腺炎的难题，是21年前中国工程院院士李兆申给拜入师门的廖专制定的科研方向。当时的廖专还是李院士的一名硕士研究生。
当时，一种“冲击波”技术被尝试运用在肾结石的“体外震波碎石”的治疗中。冲击波有个特点，在同等密度的环境中“穿越”不会有影响，但遇到不同密度的环境就会产生破坏作用。在早期冲击波治疗肾结石的医学实验中，医生们会让患者坐在有冲击波发射装置的浴缸里，肾结石密度远远高于人体密度，所以冲击波能在治疗中击碎结石，达到治疗的效果。
廖专就和同事们开始思考，能不能将肾结石的“体外震波碎石”中的冲击波治疗技术也运用到慢性胰腺炎的治疗中。想法很好，但道路却十分艰辛。
“我们带了一些病人去治疗肾结石的医疗单位，结果连续几次全部失败，因为和其他结石不一样，胰腺结石会紧紧地贴在胰管壁上，就像胰管长了‘牙齿’一样，特别牢固，很难剥离，一旦用冲击波冲击结石，会引起胰腺内部的震荡，而胰腺周边有大量神经，会产生剧烈疼痛，病人会不由自主地闪避，也无法进行靶向瞄准治疗。”
廖专和同事们就开始想办法将各种难题一一破解。团队利用X光对结石进行精准定位，并采用麻醉技术，让病人在全麻情况下从身体的前部进行碎石，还会注射镇静剂，治疗效果特别好。很多碎石直接会掉落到小肠中去，随着消化液分解，直接排出体外，疼痛的症状立刻消失。
有些胰管结石被打碎后散落在胰管中会堵塞胰酶运转，容易再次引发炎症，这是“隔山打牛”治疗中最大的并发症。于是团队提前准备消炎痛栓（吲哚美辛）让病人使用，进行有效预防。为了提高“隔山打牛”的效果，团队还制定了专门的技术规范和指南，对于冲击波的频率、能级和使用方法进行了详细的规定，确保了技术的科学性和规范性。一个世界级的重大难题至此被全面攻克！
慢性胰腺炎胰管结石微创治疗
廖专教授行慢性胰腺炎体外振波碎石操作
今天，慢性胰管治疗已经成为上海长海医院的独门绝技，全国各地和全球的患者蜂拥而来。目前，廖专的科研团队已经累计治疗1万例次，成功率接近100%，各国医院和国内各地医院也纷纷前来学习。慢性胰腺炎病人再也不用忍受痛苦，只需要花费2万元左右就能进行治疗，且只需一周就可以痊愈出院。追踪后发现，该方法治疗的慢性胰腺炎的复发率也非常低。
慢性胰腺炎的发生和人体基因突变也有关系。一部分患者慢性胰腺炎的发生与长期饮酒和暴饮暴食有关联，分泌过多的胆汁刺激到胰腺。但是另一部分患者生活习惯较好，为何还会出现这样的疾病？廖专团队深入研究慢性胰腺炎的生物学基础，他们发现慢性胰腺炎的发生与人体的基因突变有关。
“有些基因突变会分泌大量的胰腺蛋白酶原，另一些基因功能原本是像‘警察’一样，不让酶原过度产生，但基因突变后功能丧失了，我们发现其中涉及的基因有10多个，目前正在进行中国人最常见的慢性胰腺炎特有的‘SPINK1’基因突变的修复工作，希望从根源上解除病人的痛苦。”
研发“胶囊机器人”，在生命之河中进行前所未有的诊疗
如果将人体的消化道比作生命之河，胰腺就是一条重要的支流，廖专科研团队的视野并不局限在支流中，他希望在整个“生命之河”中自由探索，这也是当年李兆申院士给他出的第二个题目：在医疗技术上突破内镜的技术局限。
20多年前，虽然已经有了胃镜技术和肠镜技术，但是有一段消化道还是人类的“盲区”，是一个无法触及的“黑盒子”，不管是通过胃镜还是影像CT，我们无法看到它，那就是长达5～7米的小肠，诸如克罗恩病的溃疡症状就出现在小肠内壁上。
磁控胶囊机器人实现消化道无痛全面检查
廖专团队打造第一代胶囊机器人的目的是为了“看清楚”小肠内部的情况。之后，团队又有了更大的学术目标，那就是打造在整个消化道系统中能够“长着腿走”的胶囊内镜，医务人员可以控制它。
根据磁铁原理，团队打造了第二代胶囊机器人——磁控胶囊机器人，让患者躺在一个下方有磁铁的检测装置上方，形成一个磁场。一个小指甲盖大小的胶囊机器人就从食道进入病人体内，如同“遥感卫星”一样，医生可以根据需要调整进退的方向，完整地看到胃部和肠道“角角落落”中的状态。
它既可以进行食管静脉曲张的检查，观察服用阿司匹林后的食管损伤情况等，还能早期筛查消化道的肿瘤。该装置在2014年获得了医疗器械生产许可证，目前已经被使用在全球的1000多家医疗机构中，普通人只要花上3000元就能进行消化道的全面“体检”。
目前，廖专团队正在研发的是第三代胶囊机器人，不仅有检测功能，还有治疗功能。廖专透露，最近团队研发的一个特殊胶囊机器人上市了，其进入消化道后，在结肠部分开始进行“振动按摩”，可以治疗顽固性便秘，一次费用仅需几百元。
三代胶囊内镜创新之路
另外，廖专团队正在利用第三代胶囊机器人进行体内消化道菌群的检测。根据廖专的介绍：“这是一个很有趣的科研方向，消化道被称为人体的第二大脑，内部有很多不受大脑控制的‘神经元’，消化道中每个部分的菌群都是不一样的，每个个体之间的菌群不同，各个地区人群的肠道菌群差别也很大。菌群也是一个治疗靶点，科学家已证实移植菌群对于治疗自闭症有一定的作用。”未来第三代胶囊机器人在提取菌群的同时，还能定点释放某些特殊药物，治疗各种疾病，甚至癌症，相信这一定会造福更多的病人。
-本文作者吴苡婷为上海科技报主任记者，中国科技新闻学会科技传播理论研究专委会理事、中国科学技术出版社特聘科普专家、上海市科普作家协会会员-
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