精准医学时代普胸外科展望

(首都医科大学附属北京友谊医院胸外科，北京 100050)

2011年11月，在美国发表的“迈入精准医学”(Toward precision medicine)一文首次提出了精准医学理念。2015年1月奥巴马总统宣布美国启动“精准医学计划”。2016年中国成立国家精准医学战略专家委员会，启动中国精准医疗项目。临床医学将由传统的经验医学，经过目前的循证医学进入精准医学时代。

精准医学是应用与传统医学不同的现代高新科技手段，充分考虑病人的个体化差异，针对个人或特定人群开展的预防、诊断、治疗的新模式。从组织、解剖、生理层面、病理层面直至基因、分子机制等各个层面，精确找到病因及重要病理环节，进行针对性处理，达到精准预防和治疗的目的[1]。一部分传统医学不能预防或者治疗的疾病，将会得到治愈或有效控制[2]。但我们应该清醒地认识到，精准医学的发展绝非一蹴而就的事情，需要人类长期的艰苦摸索与研究[3]。

1 实施精准医疗必须要做的工作

(1)利用互联网快速收集、整合病人的海量的各种信息及资料。 包括：①临床特点：症状、体征、影像学资料及病理学资料；②遗传及分子生物学特征：基因组、蛋白组、转录组及代谢组学等的资料；③流行病学特征：生活习惯、环境因素及交互作用等各种信息；④多学科联合治疗的措施、效果及合并症等翔实的资料。

(2)运用大数据分析、云计算等处理技术，将上述病人和特定人群的海量资料进行分析、运算，精确诊断，找到病因和重要病理环节，确定多学科综合治疗(如内科、外科、化疗、放疗、靶向治疗)的靶点、手段和方案等。

(3)微创、精准地实施最佳治疗手段和方案，并对人工智能装置进行学习、培训，使医师更好地采用人工智能装置工作。并根据情况进行动态观察、反馈和调整。

2 实施精准医疗须依赖现代高新科学技术及手段

2.1 精准医学的分子生物学基础

包括人类基因组计划的完成，蛋白组学、转录组学、代谢组学的海量数据。疾病的基因突变、融合，驱动基因等相互作用的原理(典型例子如EGFR突变的干预)。先进的分子生物学检测方法，如基因检测、二代测序、液体活检、血液肿瘤细胞以及RNA、DNA检测等逐步发展和完善[4-5]，将协助人们精确地找到疾病的分子机制和内因，以便进行精准的靶向治疗。

2.2 人工智能是实现精准医学的必须手段

通过互联网收集、整合海量数据和资料，进行大数据分析、云计算才能得出结论，找到靶点。人工智能装置将逐步进行学习、训练，并协助和部分替代医师的临床思维，提出最佳诊断和治疗方案。未来的各专科机器人将可准确地进行临床分析工作和各种临床操作技能。手术机器人将逐步智能化、小型化及微型化，将为更微创和精准地进行外科手术提供支持。在分子生物学靶点逐步被发现和靶向药物快速研制的基础上，外科手术的切除范围、手术损伤将越来越小。

2.3 其他高科技手段

如材料科学发展催生的新材料的出现、3-D打印技术的进步、细胞生物学的发展将为人工组织、器官的开发提供更加广阔的前景。

3 精准医学对胸外科的影响

进入精准医学时代，作为临床外科学的重要专科之一，普胸外科尤其是胸部肿瘤外科将发生革命性的发展和变化。

由于精准诊断技术的发展，为肿瘤外科疾病的诊断、分期提供了新的保证。智能机器人可对肺部结节的发现、良恶性的鉴别提供精准的判断，对于是手术还是动态观察提出更为精确的诊断依据，对于肺癌或其他胸部肿瘤将能快速准确地进行病理组织学的诊断、分类、分级及分子生物学分期、分类，为病人预后的评估、手术适应证、手术方式的选择提供可靠依据。

精准外科理念在普胸外科深入贯彻，将使普胸外科逐步实现操作规范化、流程标准化、程序可控化、信息数据化、情景可视化，达到微创化和精准化的目标，由传统的经验外科模式发展成为现代的微创精准胸外科模式。

目前，80%的普胸外科手术可以以电视胸腔镜和机器人手术为代表的微创胸外科技术来完成。目前正在探索如何缩小胸部肿瘤的手术切除范围，达到局限性肺切除的目的。未来局限性肺切除(楔形切除、肺段切除)有可能代替肺叶切除，成为部分早期肺癌的标准手术方式。精准医学的发展，将为肺癌扩大手术提供更为强大的技术支持。另外，食管早癌的内镜手术技术也已经成为目前临床研究的热点问题。

通过对胸部脏器的解剖和病理的精确研究，对器官功能及储备能力的研究和定量分析，及对全身各器官相互作用的深入了解，尤其是现代影像学在人工智能的协助下取得了飞速的进步，为普胸外科精准治疗提供了强大的理论和技术支持；通过CT、CTA、PET/CT、MRI及EUS等检查手段对病灶进行三维重建、精确定位、几何测量，建立解剖数字模型，从而可以确定病灶切除范围，并能准确判断预后，直至可以进行计算机模拟手术演示，运用术中导航进行手术操作，以达到精准手术的目的(包括非局限性切除和扩大切除术)，以实现最大程度切除病变，最大限度保存和保护器官组织及其功能，这是外科治疗永恒的法则。

4 新技术手段在胸外科的应用

电磁导航纤维支气管镜，不仅可以用于术前的精确定位、活检及诊断，若进一步开发可能用于肺手术中的导航。

近年来随着外科手术操作(切割、止血、缝合)的高效能手术器械，如高能手术刀、超声刀、切割缝合器、吻合器的发展，为现代微创胸外科手术发展提供了必要的支撑。高清晰度、高像素以及三维电视胸腔镜及内镜设备的应用，使术者进行微创胸外科手术操作越来越方便、快捷。微创精准手术途径正在逐步向自然孔道(Note手术)过渡。

作为胸部肿瘤切除术的重要手术步骤，淋巴结清扫术将会有新的突破，未来将可能在基因分子示踪剂的指引下，更加微创、更加精准地进行淋巴结的清扫术。

组织工程学发展与基因工程相结合在未来将可能生产出全新的人工食管、人工气管，此将大大改进或重塑目前普胸外科气管和食管的手术程序，代替传统的食管胃吻合术，缩小手术范围和损伤，甚至完全可以颠覆传统的食管切除术以及气管切除术的手术程序。

目前应用的手术机器人为计算机远程操作控制下的多功能机械臂，在人工智能的快速发展下将进一步小型化、智能化。与纳米技术相结合，多功能微小机器人进入人体胸腔进行胸外科手术的梦想，预计在不久的将来会成为现实。

进入精准医学时代，基因诊断、靶向治疗和其他肿瘤多学科精准治疗将迅速发展和突破[6]，普胸外科的手术范围将进一步缩小，手术精准化和微创化，胸部肿瘤(肺癌、食管癌)的治愈率将进一步提高直至全部被治愈和预防。普胸外科将成为一个全新的外科专科。

[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.