王立銘

你好，我是王立銘，歡迎來到我的《科學前沿課：眾病之王的解決方案》。

從這一講開始，我們會進入癌症認知升級的第一個模塊：從粗糙到精準。

你將正式踏上人類對抗癌症的道路，看看全世界的頂級天才們是怎麼嘗試突破癌症這個大難題的。

這節課，我們先來討論癌症治療中最普遍的外科手術是如何從粗糙變精準的。

1.瘋狂的手術技術大賽

外科手術至今仍然是人類對抗癌症的重要武器，有接近一半的癌症病人會接受外科手術的治療。特別是早期癌症，手術是最常規、最主流，可能也是最有效、最便宜的手段。

很多人至今還認為，手術就是要越徹底、越全面、切得越多，才越好。

這句話聽起來好像沒什麼問題。

癌症就是身體的某個部位長了一個具體多長多寬什麼形狀的腫塊，那想盡辦法把這個腫塊徹底切除掉，不留後患，非常符合直覺啊。

其實在很長的一段時間裡，醫生們確實也是這樣治療癌症的。

從古埃及時代開始，醫生們就已經開始在癌症病人身上動刀子，試圖直接把腫瘤給割掉了。

特別在19世紀，麻醉技術和消毒技術發明之後，醫生們就有了更好的條件來仔細地切除癌症病人體內那個危險的腫塊。

慢慢的，醫生們還形成了一個共識，那就是癌症外科手術應該做得非常全面和徹底，不光要割掉明顯的腫瘤本身，還需要把腫瘤周邊的身體組織儘量切得乾淨一點，特別是附近的血管和淋巴結，防止有任何癌細胞被漏掉，防止任何癌細胞藉助人體的循環系統轉移到身體其他部位。

在這種思路的指導下，在過去的100多年時間裡，西方世界的外科醫生們展開了一場手術技術大賽。

他們比賽的目標今天聽起來有點恐怖：只要患者沒有死在手術檯上，就儘可能多切除腫瘤附近的身體組織，防止癌症復發。

這種競賽甚至發展到非常瘋狂的地步。

比如直到上個世紀中期，外科醫生們仍然會用一種叫做“根治性乳房切除手術”的辦法來治療乳腺癌患者。

這種手術徹底到什麼程度呢？

為了治療乳腺癌，醫生們除了要切掉乳房的腫瘤，還會把患者患病的乳房、胸部的大塊肌肉、腋窩的淋巴組織，甚至有時候連身體半邊兒的肋骨、鎖骨、胳膊都通通切除！

在這種手術之後，患者一般需要好幾個月才起的了床，而且會留下永久性的殘疾。

根治性乳房切除手術

那效果如何呢？

只能說是差強人意。

這種手術思路一定會誤傷很多正常的人體組織，給人體帶來不必要的永久傷害。

而且很多時候，就算是把乳腺癌患者的半邊身體都掃蕩一遍，醫生們仍然無法阻止癌症的轉移和復發，似乎總會有一些癌細胞能夠逃脫手術刀，生存下來，短時間內捲土重來。

所以，對於癌症，“不顧一切的切”既不能提高癌症患者的生存機會，又給患者帶來了很多不必要的痛苦。

2.癌症手術切哪兒？

那到底要怎麼切，才能提高成功率，又能減少痛苦呢？

這裡面有兩個必須解決的問題。

第一個問題，外科醫生們要“切哪兒”？

這個問題可能會讓你有點恐慌。難道動手術的醫生們居然還不知道該切哪兒嗎？

其實很多時候他們還真不完全知道。

外科醫生給癌症患者做手術的時候往往也依靠經驗和感覺下刀子，不知道自己到底有沒有把帶有癌細胞的組織切除乾淨，也不知道有沒有切掉了太多其實完全正常的身體組織。

所以，為了知道切哪兒，我們必須更精確地知道癌細胞和正常身體組織的邊界在哪裡。

想要找到這個邊界，我們當然要先知道癌細胞、癌症組織到底和其他組織有什麼不一樣。

在過去幾十年裡，人們逐漸意識到，因為癌細胞總是處在非常旺盛的生長和繁殖階段，細胞的大小、形狀、細胞內部的精細結構，在顯微鏡底下看起來都和正常的身體細胞很不一樣。

根據這個認知，在過去幾十年時間裡，一種名叫“冰凍切片病理診斷”的方法被廣泛應用到癌症手術當中。

簡單來說，就是在外科醫生切除腫瘤的手術過程中，會有病理學家和他相配合，把切下來的腫塊迅速冷凍，然後切成非常薄的片，放在顯微鏡下仔細檢查。

藉助顯微鏡觀察，病理學家就可以很快地告訴外科醫生，癌細胞是比較老實地待在腫瘤內部，還是已經開始向外擴散和轉移；外科醫生是已經切到腫瘤的邊緣，還是需要再多切一點等等。

這樣一來，外科醫生就能夠更精確地完成他的手術。也就是說，對癌細胞形態特徵的認知升級，直接幫助了外科手術的技術升級。

藉助顯微鏡觀察

當然了，在這樣一種操作流程裡，負責對腫塊進行冷凍、切片、顯微鏡分析的病理學家，他的責任是非常重大的。他必須在幾分鐘的時間內完成這些操作，儘可能小心地分析得出結論，再把指導意見反饋給外科醫生。

可想而知，他們出錯的概率是很高的，而且對這些醫生的經驗、能力、精神狀態的依賴也非常大。

有些研究顯示，病理學家對癌症切片分析的正確率平均而言只有70%左右！

那有沒有辦法能把這個步驟做得更精確呢？

有，一個希望就是近年來非常火熱的人工智能技術。

在最近幾年，基於深度學習原理的人工智能技術開始進入癌症領域。

特別是通過深度學習，讓計算機學會區分癌細胞和正常細胞，對腫瘤切片進行快速的自動圖像識別和病理診斷，再告訴外科醫生到底怎麼做手術。

比如說，就在2018年，谷歌公司就發佈了一項新技術，將人工智能和增強現實技術結合在同一臺顯微鏡上，用來對腫瘤切片進行快速的自動診斷。

這項技術能夠對腫瘤切片進行實時分析，然後自動在顯微鏡圖片上圈出腫瘤所在的部位，幫助病理學家看到腫瘤。

可以想象，這項技術如果在未來足夠成熟和精確，甚至可以直接用來指導外科醫生的手術操作！

3.癌症手術怎麼切？

知道“切哪兒”了以後，癌症手術是不是就沒問題了？

不是的。

我們還面臨著第二個關鍵問題，“怎麼切”。

在傳統的外科手術裡，不管診斷技術再怎麼精確，最終負責切除腫瘤的還是一把金屬的手術刀。

這把刀從形狀到材質，已經有上百年沒有發生過什麼重大變化了。不管它再鋒利再精緻，它的物理性質就決定了切除腫瘤的手術本身還是很“粗糙”的。

你想，醫生們總需要切開病人的皮膚、肌肉甚至腹腔，才能把腫瘤暴露出來做切除吧？在切除的過程中不管再小心，手術刀的刀鋒總是很難避免會傷到正常的身體組織吧？

而且，還有很多腫瘤實際上是非常難做手術的——比如說腦袋裡長的腦瘤。

有沒有什麼辦法能讓手術本身也變得更精確呢？

有一個治療思路倒是很早就有的——不用手術刀，用高強度的射線照射和殺死腫瘤組織。

放療的歷史其實也很悠久了。

在上個世紀初，就在物理學家倫琴發現X射線之後沒多久，就已經有醫生開始嘗試用高強度的X射線來照射腫瘤組織，殺死癌細胞了。

著名的物理學家居里夫婦也嘗試過用自己發現的放射性元素鐳來殺死腫瘤。

相比手術刀，放射線在理論上可以工作得更加“精確”，因為放射線強度可以調節，它照射的邊界可以精確地框定。

放射線當然不是傳統意義上的手術刀，但是很多時候，它可以像隱形的手術刀一樣，避免外科手術的傷害，直接殺死隱藏在身體內部的腫瘤。

患者接受放療

但我必須得說，這種所謂的精確其實有兩個致命的問題。

首先，癌症大多數時候是深深隱藏在人體內部的。

做放療的時候醫生只能像瞎子摸象一樣去猜腫瘤的大小和具體位置。這樣一來，想要做得精確是不可能的。

第二，拿高強度射線照射病人的時候，雖然沒有拿刀子開膛破肚，射線總還是要穿透皮膚肌肉組織，才能到達身體內部的腫瘤。射線穿透的整個路徑上都會釋放能量，產生強烈的殺傷作用，一點兒也不“精確”。

解決這兩個問題，同樣依賴對癌症的認知水平和對抗技術的進步。

首先，今天的醫生們可以利用各種先進的成像技術，比如CT，比如核磁共振成像，比如正電子掃描斷層也就是常說的PET的方法，對病人做一個三維立體的掃描，精確地描繪出腫瘤的位置、形狀和大小。

在這個診斷之後，醫生們再利用高強度的射線更有目標性地去照射癌症組織。在過去20年，人們開始嘗試用質子和碳原子替代X射線，來照射癌症組織。

和X射線相比，這些粒子有一個非常重要的特性，那就是當它們穿透人體組織的時候，並不是一邊穿透一邊釋放能量，而是要到差不多十幾釐米深的地方才劇烈地集中釋放能量。

這就是所謂的“布拉格峰”現象。

這樣一來，射線穿透身體的時候損傷就小多了。

這兩個辦法結合起來，大大減少了對身體正常組織的傷害，提高了放療的精確度。

通過調節放射線的位置、方向、強度，甚至是輪廓，人們可以對隱藏在身體裡的腫瘤做一個隱形的、立體的手術了。

總結

近年來，癌症的外科手術經歷了從粗糙到精準的重大升級。

通過病理學、人工智能等技術，我們幫助外科醫生解決了“切哪兒”的問題。

通過給腫瘤做三維立體成像，用質子照射這樣的新技術手段，我們也解決了“怎麼切”的問題。

其實這次從粗糙到精準的升級，也為我們解決其他難題提供了思路。

比如說，我們在動手解決一個難題之前，能不能更精確地把問題定義清楚？搞清楚我們到底在解決一個什麼性質的問題，它的邊界和特徵是什麼？在解決問題的過程裡，我們是不是也應該更精確地評估解決方案和成果？

回到癌症本身。雖然外科手術取得了可喜可賀的成績，但癌症的問題並沒有完全被解決。

如果癌細胞老實地停留在原位，沒有發生擴散轉移，那外科手術是有可能做到徹底清除腫瘤的。

但是在癌症被診斷和治療的很多時候，已經有一些癌細胞開始入侵周圍的組織，甚至沿著人體的循環系統轉移到非常遙遠的地方了。

更麻煩的是，因為這些癌細胞有不受控制的生長繁殖的特性，有時候僅僅逃出去一個或者幾個癌細胞，也會造成癌症的復發和擴散。

這個時候外科手術能起到的作用就很有限了。畢竟手術刀也好，放射線也好，再怎麼精確，也沒辦法找到並且切除單個的癌細胞。

那麼這時候，我們該怎麼辦呢？

下節課，我們就來討論一下，有什麼辦法能幫我們解決這個棘手的問題。

我們對抗癌症的格鬥還在繼續。

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