精準醫學時代普胸外科展望

(首都醫科大學附屬北京友誼醫院胸外科，北京 100050)

2011年11月，在美國發表的“邁入精準醫學”(Toward precision medicine)一文首次提出了精準醫學理念。2015年1月奧巴馬總統宣布美國啟動“精準醫學計劃”。2016年中國成立國家精準醫學戰略專家委員會，啟動中國精準醫療項目。臨床醫學將由傳統的經驗醫學，經過目前的循證醫學進入精準醫學時代。

精準醫學是應用與傳統醫學不同的現代高新科技手段，充分考慮病人的個體化差異，針對個人或特定人群開展的預防、診斷、治療的新模式。從組織、解剖、生理層面、病理層面直至基因、分子機制等各個層面，精確找到病因及重要病理環節，進行針對性處理，達到精準預防和治療的目的[1]。一部分傳統醫學不能預防或者治療的疾病，將會得到治愈或有效控制[2]。但我們應該清醒地認識到，精準醫學的發展絕非一蹴而就的事情，需要人類長期的艱苦摸索與研究[3]。

1 實施精準醫療必須要做的工作

(1)利用互聯網快速收集、整合病人的海量的各種信息及資料。 包括：①臨床特點：癥狀、體征、影像學資料及病理學資料；②遺傳及分子生物學特征：基因組、蛋白組、轉錄組及代謝組學等的資料；③流行病學特征：生活習慣、環境因素及交互作用等各種信息；④多學科聯合治療的措施、效果及合并癥等翔實的資料。

(2)運用大數據分析、云計算等處理技術，將上述病人和特定人群的海量資料進行分析、運算，精確診斷，找到病因和重要病理環節，確定多學科綜合治療(如內科、外科、化療、放療、靶向治療)的靶點、手段和方案等。

(3)微創、精準地實施最佳治療手段和方案，并對人工智能裝置進行學習、培訓，使醫師更好地采用人工智能裝置工作。并根據情況進行動態觀察、反饋和調整。

2 實施精準醫療須依賴現代高新科學技術及手段

2.1 精準醫學的分子生物學基礎

包括人類基因組計劃的完成，蛋白組學、轉錄組學、代謝組學的海量數據。疾病的基因突變、融合，驅動基因等相互作用的原理(典型例子如EGFR突變的干預)。先進的分子生物學檢測方法，如基因檢測、二代測序、液體活檢、血液腫瘤細胞以及RNA、DNA檢測等逐步發展和完善[4-5]，將協助人們精確地找到疾病的分子機制和內因，以便進行精準的靶向治療。

2.2 人工智能是實現精準醫學的必須手段

通過互聯網收集、整合海量數據和資料，進行大數據分析、云計算才能得出結論，找到靶點。人工智能裝置將逐步進行學習、訓練，并協助和部分替代醫師的臨床思維，提出最佳診斷和治療方案。未來的各專科機器人將可準確地進行臨床分析工作和各種臨床操作技能。手術機器人將逐步智能化、小型化及微型化，將為更微創和精準地進行外科手術提供支持。在分子生物學靶點逐步被發現和靶向藥物快速研制的基礎上，外科手術的切除范圍、手術損傷將越來越小。

2.3 其他高科技手段

如材料科學發展催生的新材料的出現、3-D打印技術的進步、細胞生物學的發展將為人工組織、器官的開發提供更加廣闊的前景。

3 精準醫學對胸外科的影響

進入精準醫學時代，作為臨床外科學的重要專科之一，普胸外科尤其是胸部腫瘤外科將發生革命性的發展和變化。

由于精準診斷技術的發展，為腫瘤外科疾病的診斷、分期提供了新的保證。智能機器人可對肺部結節的發現、良惡性的鑒別提供精準的判斷，對于是手術還是動態觀察提出更為精確的診斷依據，對于肺癌或其他胸部腫瘤將能快速準確地進行病理組織學的診斷、分類、分級及分子生物學分期、分類，為病人預后的評估、手術適應證、手術方式的選擇提供可靠依據。

精準外科理念在普胸外科深入貫徹，將使普胸外科逐步實現操作規范化、流程標準化、程序可控化、信息數據化、情景可視化，達到微創化和精準化的目標，由傳統的經驗外科模式發展成為現代的微創精準胸外科模式。

目前，80%的普胸外科手術可以以電視胸腔鏡和機器人手術為代表的微創胸外科技術來完成。目前正在探索如何縮小胸部腫瘤的手術切除范圍，達到局限性肺切除的目的。未來局限性肺切除(楔形切除、肺段切除)有可能代替肺葉切除，成為部分早期肺癌的標準手術方式。精準醫學的發展，將為肺癌擴大手術提供更為強大的技術支持。另外，食管早癌的內鏡手術技術也已經成為目前臨床研究的熱點問題。

通過對胸部臟器的解剖和病理的精確研究，對器官功能及儲備能力的研究和定量分析，及對全身各器官相互作用的深入了解，尤其是現代影像學在人工智能的協助下取得了飛速的進步，為普胸外科精準治療提供了強大的理論和技術支持；通過CT、CTA、PET/CT、MRI及EUS等檢查手段對病灶進行三維重建、精確定位、幾何測量，建立解剖數字模型，從而可以確定病灶切除范圍，并能準確判斷預后，直至可以進行計算機模擬手術演示，運用術中導航進行手術操作，以達到精準手術的目的(包括非局限性切除和擴大切除術)，以實現最大程度切除病變，最大限度保存和保護器官組織及其功能，這是外科治療永恒的法則。

4 新技術手段在胸外科的應用

電磁導航纖維支氣管鏡，不僅可以用于術前的精確定位、活檢及診斷，若進一步開發可能用于肺手術中的導航。

近年來隨著外科手術操作(切割、止血、縫合)的高效能手術器械，如高能手術刀、超聲刀、切割縫合器、吻合器的發展，為現代微創胸外科手術發展提供了必要的支撐。高清晰度、高像素以及三維電視胸腔鏡及內鏡設備的應用，使術者進行微創胸外科手術操作越來越方便、快捷。微創精準手術途徑正在逐步向自然孔道(Note手術)過渡。

作為胸部腫瘤切除術的重要手術步驟，淋巴結清掃術將會有新的突破，未來將可能在基因分子示蹤劑的指引下，更加微創、更加精準地進行淋巴結的清掃術。

組織工程學發展與基因工程相結合在未來將可能生產出全新的人工食管、人工氣管，此將大大改進或重塑目前普胸外科氣管和食管的手術程序，代替傳統的食管胃吻合術，縮小手術范圍和損傷，甚至完全可以顛覆傳統的食管切除術以及氣管切除術的手術程序。

目前應用的手術機器人為計算機遠程操作控制下的多功能機械臂，在人工智能的快速發展下將進一步小型化、智能化。與納米技術相結合，多功能微小機器人進入人體胸腔進行胸外科手術的夢想，預計在不久的將來會成為現實。

進入精準醫學時代，基因診斷、靶向治療和其他腫瘤多學科精準治療將迅速發展和突破[6]，普胸外科的手術范圍將進一步縮小，手術精準化和微創化，胸部腫瘤(肺癌、食管癌)的治愈率將進一步提高直至全部被治愈和預防。普胸外科將成為一個全新的外科專科。

[1] BAYER R, GALEA S. Public health in the precision-medicine Era[J]. N Engl J Med, 2015,373(6):499-501.

[2] BONHAM V L, CALLIER S L, ROYAL C D. Will precision medicine move us beyond race[J]? N Engl J Med, 2016,374(21):2003-2005.

[3] HUNTER D J. Uncertainty in the era of precision medicine[J]. N Engl J Med, 2016,375(8):711-713.

[4] LYMAN G H, MOSES H L. Biomarker tests for molecularly targeted therapies-The key to unlocking precision medicine[J]. N Engl J Med, 2016,375(1):4-6.

[5] BASKARAN S, MAYRHOFER M, KULTIMA H G, et al. Primary glioblastoma cells for preision medicine: A quantitative portrait of genomic (in)stability during the first 30 passages[J]. Neuro Oncol, 2018,[Epub ahead of print].

[6] PARIKH R B, SCHWARTZ J S, NAVATHE A S. Beyond genes and molecules-A precision delivery initiative for precision medicine[J]. N Engl J Med, 2017,376(17):1609-1612.