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【摘要】 [目的]针对骨科学过细的分科、过分依赖高、新医疗技术以及替代重建为主导的发展方向，探索肢体损伤与重建的发展史，反思现代骨科医疗模式与生命本质、自然规律之间的关系。[方法]回顾生物进化与人类演化的历史，排列出己被科学证明的生命起源、细胞与骨结构的诞生、生物界骨与关节形成、发展、演化的历史年代，以及最终进化出脊椎动物和高级人类的形态结构。通过骨与关节进化的规律，总结人类进入社会后，肢体伤残与重建的发展脉搏。[结果]从生命的起源、骨与关节的发生、高等哺乳动物到人类的演化过程，有一条科学有序的演化序列，并不是大自然的随意或意外创造。人类肢体伤残的发生原因、医疗理念、选择的技术方法，与社会文明的发展、科学技术的进步、生活方式的改变有直接关系。现代社会的科技水平、人类生活方式与思维理念发生巨大改变，肢体损伤与骨科疾病的发生原因与疾病种类也随之变化，但人体生命的自然属性没有改变。[结论]各种治疗骨科创伤与疾病的技术与方法只能顺应生命的自然过程，而不能过度干预。人类的文化理念、物质与精神需求可以飞扬，非生命物质的科学研究可以击破自然的某些规律，但生命科学的研究，医疗理念不能违背人体生命的自然过程与人性本质。观察、抚慰、看护与现代科技结合的适宜技术，仍是骨科医疗的基本原则，自然永远是医学的老师和本源。
【关键词】 生物进化; 骨骼起源; 演变; 肢体损伤; 自然重建
Developmental history of extremity injury and construction as viewed from origin and evolution of biological skeleton∥QIN Sihe.Beijing Orthopaedic Center for Extremity Disability,Beijing 100024,China
Abstract：To explore developmental history of extremity in jury and reconstruction,and to reflect the relationship of modern orthopaedic medical treatment modes to the life nature and natural law.The author reviewed the history of organic evolution and human evolution,and rank the historical era of life origin,birth of cell and bone architecture,formation and development of bone and joint in living nature and final shape construction of vertebrate and human,and summarized the development of extremity injury and reconstruction after foundation of society via evolutive law.A scientific and order evolutived series that was not created at nature's please can be seen from origin of life,generation of bone and joint,evolution from highmammal to human being.The reason of extremity injury,idea and methods of medical treatment are correlated with the development of society civilization,the progress of scientific technique,and change of life style.With the great change of science and technique,life style and idea of human,reasons of extremity injury and orthopaedic diseases have also changed,but the life nature of human being is not changed with them.Various kinds of techniques and methods that are used to treat trauma and bone disease only accustomize the natural process,rather than excessive intervention.The culture idea of human being,requirement of material and spirit should be developed,and the scientific research of nonprotoplasm may break some rules,but the study of life science and medical idea should not disobey natural law and human nature.Suitable techniqus of integrated observation,consolation,nursing and modern techniques are still basic principles of orthopaedic treatment.Nature is forever teacher and origin of medical science.
Key words：organic evolution; origin of skeleton; evolution; extremity injury; natural reconstruction
近20年来随着科学技术的飞速发展，骨科已经分出10几个临床专业，甚至又分出二级或三级亚学科，如脊柱外科中分出颈椎外科，腰椎外科。足踝外科中分出创伤、矫形、骨病等[1]。一项新技术可以成为一个专业，如人工关节外科、关节镜外科等。在重视专科医疗发展与商业医疗的推动下，用人工的产品替代肢体的结构或功能，成为临床骨科学主要的发展主流。在“科学真理”与”微创外科”的旗帜下，国际有名的医药大企业不断开发很多种高科技的产品用于骨科临床，高科技提升骨科诊疗水平的同时，出现了简单问题复杂化，医疗问题“学术化”，人的身体被做为市场化的倾向。例如围绕“脊柱畸形矫正”、“人工关节置换”的研究论文和著作可谓汗牛充栋，由于不能从生物进化这个大统一场理论揭示或发现一些医学上的问题，微观的研究越多越深，出现的谜团和难题也就越多。
人体是大自然最奇妙的伟大作品，有着无数让人惊奇的奥秘，人体每个细胞都有令人惊奇的精巧设计，每个器官或关节都有令人着迷的完美功能。
作者受老子“道德经”阐述的自然哲学观的启示，试图从生物骨骼的起源与演变，探索肢体损伤与重建的发展史。
万物并作，吾以观其复。夫物芸芸，各复归其根。归根曰静，静曰复命。复命曰常，知常曰明—老子—道德经[2]。
解释： 自然界万物一齐生长发展起来，我们能够观察它们的往复变化过程，形形色色的万物各有其归宿，最后都复归到各自的根源，也就是复归到“静”，复归到生命，复归到大自然，只有真正认识自然规律和生命本质，才是人类聪明与智慧的表现。
空间探索终于证明这样一个事实，在太阳系、甚至银河系内，惟有地球发现具有生物圈(其它的星系是否也存在生物圈， 目前未证实)[3]。生物化学的研究已阐明所有生物包括人类，都是由碳、氢、氧、氮，钙、硫、钠、钾等普通的非生命元素组成，一切生物都是从原先同一蓝图发展起来的产物，都是在基因的掌控之下进行新陈代谢、生生灭灭，纵然是天之骄子、地球之花的人类也不能跳出自然支配的这一定律。有研究认为，生命的起源与“电磁力”、 “强核力”、 “弱核力”、 “超导电磁”相关，4种力量结合在一起在一定条件下产生了生命[4]。自开天辟地以来，地球上曾经诞生与存在过成百上千亿物种，其中绝大多数已经不复存在。人与黑猩猩的基因排序98.8%是相同的，且大多数基因经历着自然选择的过程[5]，而人类任何个体之间的基因仅有0.1%的差异[6]。有研究表明，非洲猿与人类在5百万年以前拥有同样的祖先，所有的人种皆起源于非洲[7]生命的起源、人类的诞生与演化以一种我们尚难以理解的自然过程在继续发展着。大自然是生命机体创造、发展、分化、摧毁、重建的魔术师，而我们仅仅是地球演化史上新近出现的过客，“自然大学”的小学生。任何科学研究、发现发明、技术创新、临床医疗等过程，都根源于自然的智慧与能量的供给，人类所知道的知识(包括对人体自我的认识)只是宇宙大学知识库的很小一部分，有些知识，如宇宙、生命的起源与演化、基本粒子的存在与运动方式、人类大脑的诞生及精神现象等，由于不能复制可能永远不能真实了解。
人体运动系统对创伤、疾病、肢体残缺的巨大修复机制与代偿能力，现代科学尚没有充分了解，骨科医生可以在活体上进行各种操作、治疗，用显微外科等技术进行组织移植，但不能创造人体的任何生命组织。因此，临床决策应从大宇宙观的角度，依据自然的规律调动组织细胞再生的潜能，修复或部分修复残缺的组织，改善运动功能。用人工产品替代或重建肢体的形态与功能，也必须从生命起源与运行的本质、个体生活的模式思考、论证替代重建的利弊。
1 生命体与骨骼起源的化石考古记录
(1)生命(原核生物—细菌)，起源于38亿年前。
(2)形成光合作用的“叶绿素”约起源于35亿年前。
(3) 具有完整细胞结构与功能的“真核细胞”起源于20亿年前。
(4)由碳酸盐组成具有骨骼结构的生物：震旦虫管一小壳化石，约起源于5.3亿年前的海洋(图1)[8]，以磷酸钙为结构的动物内骨骼约出现在4亿年前(图2)。
(5)滑膜关节约起源于2亿年前[9]
2 生物界骨与关节发生与演变过程(表1)
海洋软体动物→外骨骼动物→内外骨骼兼有的动物(图2)。
↓
骨骼肌出现
↓
脊椎动物(后进化出滑膜关节和四肢)
↓
4亿年前海洋脊椎动物登上大陆
↓
陆地爬行动物
↓
高等哺乳动物(如狗、马、狮子等)
↓
灵长目(各种猴类)
↓
人猿超科动物(长臂猿、猩猩、大猩猩和人类)[10]
启示：从低级生物到高级生物的演变，首先体现在骨骼的发生与发展，而后出现关节。在海洋动物没有爬上大陆的1亿年之前骨骼就出现了，其中脊椎的出现是动物由低级迈上高级的重要分水岭，使得动物由消极地获食转向了积极地捕食[11]。 在脊椎的基础上才能分化出四肢。而腰椎、颈椎的分化是高等哺乳动物形态与功能结构的根本标志(图3)，由此进化出发达快捷的中枢神经通道，从此，陆地脊椎动物的灵活性、生存空间出现突破性变化，灵活复杂的骨与关节运动方式与生活行为，促进了大脑的快速发展，进化出具有灵性的布满地球空间的各类哺乳动物和鸟类，最终演化出具有初步智力与情感行为的人猿超科动物(图4)。
图1 植物与动物第一次骨骼化 寒武纪初始的动物外骨骼的出现与蓝菌的钙化。
图1a 寒武纪早期钙化的丝状蓝菌;图1b～1d 长江西陵峡震旦系灯影组顶部(靠近寒武系底界)的小壳化石：圆口螺(b) 三槽阿拉巴管( c)和震旦虫管(d)
图2 动物的骨骼 图2a 头足类(直角石)的外骨骼：主要功能是防护 图2b 甲壳动物的几丁质外骨骼：具有防护与支撑双重功能 图2c 脊椎动物的内骨骼：主要功能是支撑，防护功能由皮肤承担
简单复习生物进化史可了解，最早的外骨骼起源于海洋生物，四肢滑膜关节的出现代表了动物运动空间与灵活性的飞跃，也大大提高了雌雄动物交配的性能力与身体接触。骨与关节复杂的结构与生活行为奠基了一支人科动物-古猿迈上直立行走、解放双手的征途。从运动发生学分析，类猿人在完全直立行走之前，应该有漫长的半直立-匍匐行走的阶段(图5)。
图3 脊椎动物骨骼的进化图 a.鱼 b.蝾螈类 c.爬行动物 d.地球上已消失的亚塞兽
e.哺乳动物
从上图所示，脊椎动物越高级，骨与关节的结构越适应于灵活性运动。 始祖步态(图5)：人类由四足行走动物演化成完全直立行走之前，不可能具有直立行走的骨与关节结构，应该有漫长的半直立——匍匐行走的演变过度阶段。刚学会站立行走的幼童与黑猩猩的姿态相似(图6)，经过20多年的发育与社会活动，作为个体人的步态特点才基本定型。
人种、性别、个体身材相貌等差别，主要取决于个体骨与关节形态的差异。
中间为成年人，左：幼童，右：成年黑猩猩。站立时幼童与黑猩猩的骨与关节形态很相似，两者的形态差别主要在头颅和上肢。表明从婴儿到成年肢体骨与关节的发育和步态的确立，多少重演了从脊椎动物到人类的进化历程。
随着社会发展、生活模式的改变，肢体的损伤、骨与关节疾病的发生原因与种类也发生很大改变，甚至骨与关节发育周期、肢体功能与行为的变化也不同程度的脱离了自然选择(如青少年发育成熟期提前)，由此说明，不但观念意识，而且身体的发育、形态与代谢类型，已明显受文化选择的影响(表2)。表2 人类肢体与行为演变的动力改变表3 人类肢体损伤、骨科疾病特点与医疗模式的演化史年代伤残病因、
肢体伤残程度医疗理念医疗、技术方法 史前期跌打损伤复合伤少，遗传性肢体畸形少神灵、图腾崇拜祈祷、原始技术、甚至是野蛮的处理自然哲学期因战争、自然灾害致重度伤残者增多朴素的自然哲学、医学观巫医、巫术+实践经验、医哲思想与实用医学技术出现(如牵引固定、中医的小夹板等)中医的小夹板工业期重度肢体伤残与先天性畸形增多生物医学模式、还原论研究方法形成科学、规范、标准的外科治疗与修复重建技术体系(显微外科为发展标志)工业后期交通复合伤，脊柱、老年骨关节病增多生物-心理-社会医学模式综合修复、“替代重建与微创骨科与康复医学出现，如人工关节、关节镜外科等”综合修复、矫形器等信息时代初期老年性、退行性、代谢性骨关节病升高整体医学观念与微创外科理念初步形成“替代重建”、“腔镜外科”、微创骨科大发展，牵拉成骨技术推广，提出倡导“骨科自然重建”理念。21世纪30年代前因生活方式改变，肥胖、老年、代谢性骨关节病增多倡导生态医学与人文医学，多专业整合形成：“肢体形态与功能重建外科”替代重建、自然重建与人文、科技融合，“再生医学技术应用于骨科临床”。科学决策——个体化修复与重建
图4 人猿超科动物—长臂猿的骨与关节结构已接近人的形态 图5 始祖步态 图6 幼儿、成人与黑猩猩的站立形态比较(摄于美国自然史博物馆) 图7 人类的形体美、健康美、体操、艺术造型的基础是骨骼、肢体的结构类型与肌肉的配布规律，女性躯体的曲线美，即符合直立行走耐疲劳的力学与弹性要求，又符合灵活、审美的曲率运动，是自然选择重建的生命艺术作品 图8 三头六臂、千手观音的艺术形式，是人类在生产力低下的数千年时期对自身结构与功能重建与“超人”的追求，现代科技的发展使人类的脑、手功能发生突变，实现了成为“超人、神仙”的梦想。
人类肢体发育开始于妊娠的第4周，第6周出现软骨细胞，第8周形成初级骨化中心伴随血管侵入，在中心的两端软骨区域变成生长区域，出生后才形成次级骨化中心。
2 结 论
2.1 生物的自然演化链与运动系统的演变史说明， 自然界中各种因素在过去亿万年间的演化过程中，并非任意出现，相反，是按照一定的自然演化逻辑进行组合与演化的，并由此实现了由简单到复杂、由低级到高级直至出现人类的发展过程。生物界自然演化逻辑为什么出现，是否有一个统一的宇宙定律在掌控?
2.2 骨骼是运动系统中最早出现的组织，首先是具有保护作用的外骨骼，3亿年后才演化出具有灵活运动功能的滑膜关节，关节使成年人分化成206块骨骼，构成人体的内部支架与灵活运动。脊椎动物管状骨的形成、生长、重建和发育成熟过程都基本相同(图9)，凡是出现早分化低级的生物组织再生能力越强，这就不难理解，为什么骨折的愈合、修复、塑型最终可以达到天衣无缝，而肌肉、关节、皮肤就没有这么强大的再生与修复能力。
图9 人类和其它陆地哺乳动物管状骨的形成、生长、重建和发育成熟过程
2.3 人的组织结构、优美的形态、功能与智慧，是自然选择的最高阶段，任何骨科创伤、疾病与肢体残缺的演变过程都是生命过程的一部分(包括为病人实施治疗的医生)，骨科医生应该了解生命与骨骼的起源，人类运动系统演化的特点——从胎儿、幼童到老年，骨与关节的发育、成熟与衰变过程[12]。只有如此，在医疗理念上才能从仿生学的角度，顺应生命过程的自然规律，注意调动生命自我修复的潜能，帮助机体完成自然修复、重建或代偿肢体的功能，离开了生命这个自然修复能力的本原，任何科学技术也无能为力。
2.4 肢体损伤、感染、骨与关节疾病的发生原因、病种等，随着人类社会经济、文化与科技等发展而改变，对骨折固定、骨科疾病的医疗理念与技术手段的使用，反应了科技、文化的进步、商业化医疗的推动与社会思维理念的变迁，决不单是人道主义的医学技术进步[13]。
2.5 Ilizarov张力-应力法则的发现，现代骨外固定技术的综合应用，深入到了肢体重建的生命本质，通过机械的牵拉张应力，转化成刺激组织细胞再生的生物力[14]，将时间与空间作为治疗的因素相对调节，使牵拉生成组织——重建某些肢体的结构与功能成为现实[15]。体现了手术简单、微创、医疗风险降到最低、疗效确切、医疗费少的医学本质，能够治疗传统骨科技术难以治疗甚至不能治疗的骨科疑难杂症，为肢体重建和再生医学在21世纪的发展提出了一条前景广阔的实践之路，这一医疗体系将几乎所有骨科的亚专业又统一起来，是现代科技跨学科整合与时空关系结合的四维相医疗理念[16]，体现了自然哲学的医学观。
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