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真实的情况是达芬奇在解剖学 上的研究对人类医学贡献最为突出,他对心脏的动脉瓣的研究领先了世界四百多年,核心的贡献是他发现了心脏瓣膜开合的机理。目前的人工心脏膜瓣设计就是由达 芬奇提出的。在学术论文上,在1968年,英国剑桥大学的BJ BELLHOUSE 在自然杂志上发表了3篇论文,唯一的引用文献就是达芬奇在十六世纪的笔记。英国著名心血管手术医生Francis Wells 是全球心脏手术领域的绝对权威。在2007年根据达芬奇的笔记,改良的心脏瓣膜手术,血液回流更少,口径更大,允许病人手术后做剧烈运动。以至于有病人 说,手术之后,年轻了二十岁。当然最后不得不提的是世界上最著名的微创手术机器人就叫达芬奇,原因在于达芬奇手术机器人最初的设计应用就是心脏瓣膜手术修 复,但是因为实用并不出色,后来转用于腹腔手术了。
在医学界,达芬奇在心血管领域,他北斗泰山的地位是被广泛承认的。
要理解达芬奇的惊人之处,就必须要理解心脏膜瓣有什么奥妙。
简 单的说,心脏有四个心房,膜瓣就像四个房间之间的门。开关可以控制。心脏可以视为是一个水泵,有节秦的跳动,输送血在四个心房流动。一个问题是怎么控制这 四个膜瓣的开关。这个看似简单的问题即使在今天看来也无法直接实验回答,即使今天的MRI成像,也不很高速成像,无法说看清楚膜瓣开关的动作以及血流的变 化。在当时,解剖只能看到心脏的结构,不了解血流的情况。在一千多年的时间里,医学的想法很简单,就是对于一个心房,有两个膜瓣,先开一个,关一个,一 压,血就从这个心房流进下一个心房。
达芬奇也解剖了几个牛心,一眼就看出来这种想法是不合理。达芬奇至少读过500本关于医学跟生物的 书,一个理念在他心中根深地固,就是功能决定形式。他作解剖有两个目的,一是服务于艺术创作,让作品中的人更生动,他想到到生命力的来源。第二是为了工程 研究,解剖生物是向自然学习工程设计的艺术,他一直相信自然的设计是精简最优的。有过机械设计经验的达芬奇一眼就看出问题来,说如果心脏是这样工作的,心 脏不会长成这个样。瓣膜跟张纸似的,没有支撑结构,一秒一次,至少要运行七十年。如果这么按主动开关的想法运行,三五年就坏了。另一个问题是为膜瓣有的分 成三个叶片,有的是二个叶片,主动开关的理论,解答不了。他根据经验并初步实验验证后,最后给出的解答是膜瓣开合是依靠血流的湍流旋涡。
如何理解呢。流体流过管状孔的时候,中间的流速高,边缘的速度低。边缘的形成旋涡下压膜瓣,使之关闭。所有的膜瓣都是在心脏收缩的时候打开,舒张的时候关闭。整个过程膜瓣都是被动的。
在当时,医生并不知道这些,也没注意到这个问题。至到后来实施修复手术的时候以及开发人工膜瓣的时候,按原来的想法设计的结构不合理,寿命短,血流量不够。人们才开始重新观注膜瓣,剑桥大学的研究人员也想到了核算流体力学,发现达芬奇是对的。
为什么达芬奇这么有聪明,因为他当时在罗马做过水利工程。。。。
当FrancisWells医生谈到这一点的时候,不禁感叹,达芬奇只能是属于文艺复兴时代的。那个时代,科学家,艺术家跟工程师还没分家,最聪明的人不仅有知识,更可贵的是还保持着对世界的好奇心跟观察力,这在今天的医学研究中己经越来越少见了。
很多医学院的学生将手术看成一门手艺,医学总愿意将其标榜成一门科学,但在本质上,手术是工程的艺术。