Заглянуть внутрь себя: как изучали человеческое тело в древности и что нового наука может рассказать нам сегодня
В XXI веке врачи и ученые обладают огромным набором инструментов и знаний, которые позволяют исследовать человека вдоль и поперек. Казалось бы, в устройстве Homo sapiens больше нет никаких тайн, однако анатомы всё равно обнаруживают новые органы и системы. Каждое открытие улучшает качество жизни людей, и, судя по всему, нам еще долго предстоит исследовать нашу бренную материальную оболочку. Рассказываем, как менялись методы изучения тела, заменит ли 3D-моделирование старое доброе вскрытие и почему анатомия будет актуальна всегда.
Собственное тело интересовало человека с начала времен. Самым древним анатомическим трудом считается египетский папирус Эдвина Смита, названный так по имени британского археолога, нашедшего свиток. Он датируется XVI веком до н. э. и представляет собой копию другого манускрипта, созданного еще раньше — предположительно в начале-середине III тысячелетия до н. э. В нем описаны некоторые лечебные процедуры на случай травм, анатомические структуры (например, швы черепа) и даже магические заклинания. Тем не менее в этом источнике приводятся достаточно точные сведения, и упомянутые там методы явно применялись на практике.
В другом документе — папирусе Эберса 1550 года до н. э. — сердце впервые названо центром организма и показана его связь с сосудами.
Если в Древнем Египте «протоанатомия» была в основном описательной, то в античной Греции особое внимание начинают уделять не только строению органов, но и их функциям.
Наблюдение за телом официально превращается в науку: древние эллины разрабатывают терминологию («артерии», «бронхи», «амнион» и т. д. — слова греческого происхождения), основывают первые школы.
Они же начинают применять главный метод анатомии, который используют и по сей день, — вскрытия. Его основателем считают древнегреческого врача Герофила. Учебными пособиями становятся животные, а также трупы казненных преступников.
Герофил принадлежал к александрийской медицинской школе, которая существовала до III столетия н. э. С распространением христианства и постепенной заменой философских течений религиозными этот город был назван символом древнего языческого мира и к 391 году практически уничтожен в многочисленных пожарах и погромах. Для наук, в том числе анатомии и медицины, в Европе наступили темные времена.
Вскрытия стали довольно редким явлением, но их всё равно проводили. Впервые официальное разрешение от Ватикана на эту процедуру получил Мондино де Луцци в 1315 году. Он же написал научный трактат «Анатомия» (подобные работы в Европе не появлялись на протяжении нескольких столетий) и включил в свой труд ряд положений — зачастую ошибочных — из сочинений предшественников. Поскольку вскрытие черепа в Средние века производилось крайне редко, описание мозга де Луцци копирует у Галена (II–III века н. э.), а характеристика трехкамерного сердца (хотя у всех млекопитающих оно состоит из четырех отделов) явно заимствована из трудов Аристотеля. И всё же анатомическая практика постепенно возвращалась в европейскую науку и медицину.
При вскрытии мужских трупов ученых больше всего интересовало сердце, а при исследовании женских тел — матка.
Тем не менее вплоть до XVI века последней сильно доставалось: ее считали двух-, трех- и семикамерной, изображали с многочисленными отростками и представляли то «внутренней мошонкой», то «канализацией тела». До эпохи Возрождения ученые полагали, что женские половые органы должны быть зеркальным отображением мужских, и не обращали внимания на различия в строении. Леонардо да Винчи одним из первых изобразил матку и плод в ней такими, какими они выглядят в реальности, хотя в своих ранних рисунках и этот титан Возрождения еще копировал ошибки из чужих трудов.
Долгое время вскрытие (сравнение, описание органов) оставалось единственным доступным способом изучения человеческого тела. Но развитие технологий привело к изобретению методов медицинской визуализации, ознаменовавших второй глобальный прорыв в истории анатомии. Конечно, в основном все внутренности были уже давно описаны и известны, но теперь появилась возможность изучать организм прижизненно, а значит, в его нормальном состоянии, при минимальном инвазивном вмешательстве.
В 1895 году Вильгельм Рентген обнаружил, что при прохождении названных в его честь лучей через руку на фотопластинке формируются очертания скелета. Это было первым прижизненным и неинвазивным изображением органов и тканей. Рентгенография быстро стала популярной, особенно при диагностике легочных заболеваний.
Вскоре новая технология проникла даже в обувные магазины: с ее помощью продавцы проверяли, подходит ли по размеру ботинок, — пока врачи не забили тревогу из-за ударных доз облучения при таких примерках.
В отличие от изобретения Рентгена, быстро вошедшего в обиход, свойства ультразвука в медицине долго не применялись. В XIX веке их использовали для поиска дефектов в металле, в 1920–30-х — в качестве физиотерапии при лечении заболеваний. В 1941 году невролог Карл Дуссик с помощью ультразвука изучал структуры мозга (правда, он неверно интерпретировал результаты, сочтя кость черепа мягкой опухолью). И наконец в 1949-м Джон Уайлд стал отцом медицинского УЗИ, правильно оценив толщину стенок кишечника у пациента.
Первые аппараты для ультразвуковых исследований выглядели необычно: человек сидел в ванне с водой, а вокруг него перемещали крупный датчик. В 1963 году устройство приобрело привычный для нас вид — появился миниатюрный детектор, который врач мог наводить на интересующую область.
Сначала УЗ-датчики рисовали только график волн, и на его основании исследователь делал выводы о толщине тканей. Но технологии быстро развивались, и усовершенствованное ультразвуковое оборудование уже позволяло оценивать размеры органов, их плотность, наличие новообразований, кровоток.
Разновидности УЗИ применяются буквально во всех областях медицины: в 1966 году с помощью доплерографии впервые был визуализирован поток крови в сердце, в 1986-м получено трехмерное изображение плода, а к 1990-м стандартную процедуру по забору тканей на анализ, биопсию, начали проводить под строгим УЗ-контролем, что повысило ее эффективность и понизило инвазивность.
В 2009 году технология 3D-эхографии позволила впервые получить подробные изображения клитора. При посмертных вскрытиях его было сложно описать из-за срастания с другими тканями, а прижизненное исследование полностью перевернуло сложившиеся к тому времени представления об этом органе.
Следующим (и последним на сегодняшний день) крупным технологическим прорывом в изучении человеческого тела стала томография — послойное изображение объекта. Две основные ее разновидности появились с разницей в один год. В 1972-м Годфри Хаунсфилд и Аллан Кормак предлагают метод компьютерной томографии, основанный на измерении и обработке разности ослабления рентгеновского излучения в тканях, а в 1973-м Пол Лотербур публикует статью о создании изображения с помощью магнитного резонанса (так появится МРТ). За оба изобретения их авторы получили Нобелевские премии, в 1979-м — Хаунсфилд и Кормак, а в 2003-м — Лотербур и Питер Мэнсфилд, усовершенствовавший технологию.
Томография с высоким разрешением визуализирует внутренние органы, а современные методы, в частности функциональная МРТ, помогают в исследовании их работы. Так, с помощью этой технологии удалось увидеть активацию зон коры головного мозга (и картировать ее) при заданных нагрузках. В 2019 году ученые, благодаря МРТ, обнаружили систему пронизывающих кости сосудов, которая состояла из тысяч капилляров.
Оказалось, что они снабжают костный мозг кровью, а их состояние меняется из-за переломов или воспалений.
Ученые предполагают, что дальнейшее исследование этих структур поможет в изучении остеопороза и восстановления костей после травм.
Самое последнее крупное открытие в анатомии — трубные слюнные железы — было сделано в сентябре 2020 года благодаря позитронно-эмиссионной томографии, причем отчасти случайно. В ходе изучения рака простаты с помощью ПЭТ/КТ врачи заметили, что радиоактивные метки встречаются не только в области предстательной железы, но и в голове. Проанализировав аналогичные снимки (а также проведя два контрольных вскрытия), ученые подтвердили, что нашли новый парный орган.
Выяснилось, что при лучевой терапии головы или шеи сильнее всего страдает именно он. Повреждение этих желез нередко приводит к нарушению глотания, что сильно снижает качество жизни пациента, потому врачи старались как можно надежнее защитить их — но не подозревали, что, кроме трех известных пар, существует еще и четвертая. В итоге ученые обнаружили 723 случая необъяснимых ранее побочных эффектов, которые, очевидно, были связаны с открытыми органами. Теперь с учетом новых данных будут меняться протоколы облучений и восстановления.
Так анатомия окончательно сблизилась с физиологией — наукой о функционировании нашего тела. Прижизненное состояние и изучение органов во время их непосредственной работы дает больше ответов, чем вид омертвевшей плоти. Выходит, вскрытия больше не нужны?
2020 год показал, что отказываться от традиционных практик пока рано. Пандемия коронавирусной инфекции вынудила многих студентов перейти на дистанционное обучение, в том числе и медиков, у которых анатомия — часть обязательной программы.
Казалось бы, в наши дни есть немало способов без потерь продолжать занятия виртуально: записанные на видео или проходящие в интерактивном режиме вскрытия, 3D-модели, многочисленные учебники и атласы. Однако практикующие анатомы убеждены, что без опыта классических «секций» медицинское образование не может считаться полноценным.
Во-первых, врач использует в исследовании не только зрение, но и осязание. Внутренние структуры различаются на ощупь, причем их текстура может в значительной степени зависеть от состояния органа. Спектр таких ощущений чрезвычайно широк, и пока его не удается воссоздать с помощью тренажеров.
Во-вторых, каждое тело имеет свой набор патологий и отклонений от нормы. Опытные анатомы при вскрытии могут обнаружить не менее 30 значимых расхождений с классической иллюстрацией в атласе. Это вовсе не означает, что не бывает здоровых людей, — просто каждый случай индивидуален и отличается от усредненной картины: имеют значение пол, этническая принадлежность и даже осанка.
Однако в атласах и учебниках, как правило, представлены сведения, полученные по большей части на основе вскрытия европеоидных мужчин. Еще 40 лет назад обнаружилось, что в разделах, посвященных общей анатомии, только в 11% случаев изображены женщины и еще 25% иллюстраций — гендерно-нейтральные.
Эта пропорция постепенно выравнивается, но обучающие манекены по-прежнему в основном мужские. Такое положение дел пагубно сказывается на образовательном процессе: без «насмотренности» и анализа разных вариантов тел трудно оценить, что является нормой, пусть и не общепринятой, а что действительно можно считать патологией. Кажется, это и есть главная задача науки о строении человеческого тела на ближайшее будущее — стать максимально персонализированной, дать каждому человеку анатомический паспорт. И отчасти она уже движется в указанном направлении — наверняка вы забирали свои рентгеновские снимки или результаты УЗИ в поликлинике.
Мы понемногу начинаем лучше узнавать собственное тело и, как следствие, понимать возможные причины дискомфорта или болей, а также врачебный язык. В дальнейшем будет развиваться и функциональная анатомия. Совершенствование методов визуализации может привести нас к новым удивительным открытиям — обнаружению неизвестных ранее структур человеческого тела. Так что, несмотря на растущую популярность молекулярной биологии и биоинформатики, «олдскульная» анатомия, кажется, переживет эти дисциплины.