德國骨科生物力學大師
——Julius Wolff

楊雨澤,楊家駒,馮宇華,秦志鵬,張民

(山西醫科大學第二醫院骨科,山西 太原 030001)

Julius Wolff(朱利葉斯·沃爾夫,1836—1902)是骨科領域歷史上最杰出的醫生及科學家之一,他不僅將生物力學與物理學聯系起來,而且始終從臨床角度關注解剖結構[1],其提出的生物力學理論至今仍造福著無數患者。

1836年3月,Wolff出生在西普魯士的M?rkisch Friedland(現波蘭的Miroslawiec),后就讀于柏林的文科中學,并順利考入德國頂尖名校弗里德里希·威廉大學(Friedrich Wilhelm Universit?t)醫學院。

Wolff在大學期間就對骨組織研究方面產生了狂熱興趣,因其對骨組織的強烈癡迷,同學們戲稱他為“Knochen-Wolff”(Knochen在德語中意為骨頭)。1860年,24歲的Wolff從醫學院畢業并完成了論文《De Artificiali Ossium Productione in Animalibus》(《論動物的骨移植與形成機制》),獲得了柏林Charité醫院的外科學博士學位,他的指導老師正是率先提出住院醫師制度的著名外科醫生Bernhard Langenbeck。1861年,Wolff順利通過了國家醫學考試,正式作為一位全科醫生開始了他的職業生涯,隨后決定定居柏林以便繼續他的實驗研究。

年輕時,Wolff與這一時期的許多外科醫生一起參軍入伍,他作為軍醫參加了1864年普魯士對丹麥的戰役、1866年對奧地利的戰役以及1870—1871年對法國的戰役,并被授予了鐵十字勛章。

Wolff還是骨科專科診所的創始人。1868年,他完成了自己的私人醫生資格審查,經營起一家私人診所,隨后開辦了自己的研究所,專門從事肌肉骨骼再生研究;同年,32歲的Wolff在Charité醫院獲得教授資格,在曾經的導師Langenbeck的推薦下,Wolff被任命為“Privatdocenten(德國大學中無薪俸的講師)”。隨后他于1869年開始講座活動,講座在他私人外科診所的禮堂舉行,主要內容包括功能性骨科、骨科綜合診所、外科敷料培訓課程、外科診斷課程等,禮堂經常座無虛席,甚至有許多對此感興趣的骨科醫生和科學家為了聆聽Wolff的講座,特地從很遠的地方趕來。

1869年,Wolff與他的妻子Anna Weigert步入了婚姻的殿堂,他們婚后育有3個孩子,其中一個在6歲時不幸去世。Wolff非常忠于家庭,據Karola Nick的報道,他書寫了多達168封私人信件來表明他對家人的關愛[2];盡管工作繁忙,Wolff仍會抽出時間來享受生活,他酷愛藝術和音樂,熱衷于古典文學,會反復研讀荷馬和歌德的作品。根據他妻子的回憶,他會從每天5點醒來以后一直研究到8點左右,空閑時也會為自己和兄弟姐妹的孩子們寫詩。

Wolff為骨科學單獨作為一門學科從外科學中分離出來做出了巨大貢獻,他的思想在此過程中發揮了關鍵作用[1]。1884年,48歲的Wolff被任命為副教授,起初這一任命的目的主要是為了方便他可以憑借該頭銜經營私人診所,2年后(1886年),Wolff就已經成為“柏林外科醫生自由協會”的聯合創始人和董事會成員,從這個過程中我們也可以清楚地看出Wolff如何將科學研究與實用醫學結合起來[3]。

在Wolff的整個職業生涯中,他對骨結構和骨結構在應力作用下改建塑形的研究一直保持著個人興趣。在19世紀60年代后期,隨著研究的不斷發展,醫生們針對骨科疾病的治療手段有了很大的進步,但他們對骨骼發生、轉化的了解并不充分。Wolff在蘇黎世解剖學家Herman von Meyer以及瑞士工程學教授Culmann對骨質結構規律的研究基礎上,進一步研究了骨骼的結構,他開發了一種可以對整塊長骨的冠狀面進行薄片切割的技術,以便更加詳細地了解不同部位骨小梁的結構模式,而不僅僅是在單個骨骼切片的層面上,這一技術相較于Wilhelm Conrad R?ntgen發現X線早了幾十年。Wolff還研究了骨轉換和重塑可能發生的機制,預見到了細胞因子和生長因子對骨重塑的作用。

1889年,時任Charité醫院院長的Wilhelm Waldeyer-Hartz請求政府將Wolff的研究所與大學合并[4],這一舉措得到了當時許多醫生以及受到研究所幫助的業內人士的支持。1890年,Wolff的研究所作為臨時私人診所與弗里德里希·威廉大學合并,Wolff擔任主任;1894年研究所更名為骨科綜合診所。

1892年,Wolff通過總結先前的研究結果編撰出版了他的經典著作《Das Gesetz der Transformation der Knochen》(《骨轉化定律》),這本書描述了骨的形態和功能之間的關系:“骨轉化定律是一種數學定律,根據該數學定律,由于骨形態和/或應力的變化而發生骨內部結構和外部形式可觀察到的改變”[3]。Wolff在書中提出了3個主要觀點:(1)不同個體特定骨骼中的骨小梁結構是規則的;(2)大多數骨小梁呈垂直分布;(3)當骨折或骨骼發育畸形導致骨小梁的垂直分布被破壞時,它們會隨著時間的推移重新排列,從而再次形成垂直分布[4]。其中第3點是Wolff首次提出,他聯系了許多博物館和解剖室,找到了大量的病理標本來記錄骨小梁的重新排列,骨的生長、吸收、重建都與骨的受力狀態有關[5]已經作為“Wolff定律”被廣泛接受。該著作不僅為后來骨科生物力學的研究奠定了基礎,也令Wolff在骨科領域的地位不可撼動,至今仍被認為是骨科領域的經典著作。

1899年,Wolff就任Geheime Medizinalrat(樞密院醫學顧問,樞密院為當時德國的行政機關),這一任命充分彰顯了Wolff在當時醫學領域的崇高地位。1902年2月15日,這位66歲的老人罹患了嚴重的中風并于3 d后不幸去世,遺體被安葬在柏林魏森塞的猶太公墓,從此德國骨科學界失去了一顆耀眼的明星。他的同事們形容Wolff是一位對自己的工作充滿熱情、能夠激勵他人的大學教師。就在Wolff因中風去世前幾個月,骨科綜合診所完全并入Charité醫院,并擁有30個床位。

1970年,《美國醫學會雜志》(JAMA)發表了名為《Julius Wolff (1836—1902).Morphogenesis of Bone》的文章來紀念這位19世紀偉大的外科醫生。Julius Wolf一生都在骨科生物力學領域辛勤耕耘,其刻苦的鉆研精神,善于發散思維的能力以及敏銳的洞察力值得我們每個人學習。