莱昂纳多•达芬奇——心血管先驱逝世500周年纪念｜融会“冠”通

导语：Leonardo da Vinci (1452-1519)，中文常译为莱昂纳多·达芬奇，是人类历史长河中不可多得的天才之一。与政治领袖的各种头衔加身不同，画家、雕刻家、音乐家、工程师、科学家这些头衔赋予达芬奇可谓实至名归。2019年是达芬奇逝世500周年，谨以此文纪念这位巨匠在心血管领域的卓越贡献。

作者：费金韬 郑博

单位：北京大学第一医院

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达芬奇为什么会对解剖感兴趣？这恐怕要追溯到他学习绘画和雕塑时。

文艺复兴时期，艺术作品相比中世纪更加重视写实。为了更好地表现人体，艺术家们开始进行人体解剖。达芬奇最早接触人体解剖是在师从韦罗基奥（Andrea del Verrocchio, 1435-1488）期间。韦罗基奥除了是达芬奇的师傅外，也是波提切利（Sandro Botticelli, 1446-1510）的师傅与拉斐尔（Raffaello Santi, 1483-1520）的师祖，可谓桃李芬芳。

韦罗基奥与达芬奇师徒间最广为流传的轶事和下面这幅《耶稣受洗》有关。这幅画本为师傅创作，后来由达芬奇创作了画面左下角的天使。师傅大受震撼，认为徒弟的技艺已远远在自己之上，后来再也没有碰过画刷。近来有学者指出该故事纯属伪造，不过并不影响我们惊叹于师徒二人的写实功力。

耶稣受洗，现藏于佛罗伦萨

能对人体进行如此精确的描绘，没有一定的人体解剖学知识肯定是不行的，而当时画家是为数不多能接触到解剖学的人。就是在跟随韦罗基奥学习期间，达芬奇开始了人体解剖初体验，不过此时无关科学，纯粹为了艺术的精进。达芬奇后来对人体解剖学的兴趣除源于艺术外，还与他喜爱机械的性格有关，他曾认为人体是“完美的机械”。达芬奇曾发明人类历史上第一个机器人，于是当代的手术机器人便使用了达芬奇的名字。

从韦罗基奥处出师后，1490年左右达芬奇在帕维亚遇上了医学教授托尔（Marcantonio della Torre, 1481-1511），两人一拍即合，商定一起合作完成解剖图谱。但可惜的是达芬奇是一位完美主义者，他曾写到“你可以用自己的知识对一个解剖结构细致入微地解释几个小时，但你无法精确将他们画下来”。随着达芬奇需要投入精力的领域越来越多，这项工作断断续续做到了60岁，直到去世也没有将这些作品公之于众。17世纪英国国王查理二世（就是克伦威尔死后复辟的那位）得到了达芬奇这批手稿，此后这些手稿被永久地收藏在了英国皇室的温莎城堡里。在这些手稿诞生接近300年后，世人才逐渐知道了这些作品的存在。

达芬奇手稿，现藏于温莎城堡

我想如果达芬奇在世时就公布了这些作品，也许美国心脏病学会（ACC）的徽标就不会来自更晚的维萨里（Andreas Vesalius, 1514-1564）解剖图谱了。

左，维萨里解剖图谱；右，当代ACC徽标

达芬奇不仅解剖过超过30具尸体，也用猪、牛等动物进行过研究；除对死后的标本进行细致解剖外，他也会观察活猪心脏的血流情况（放在现在肯定不符合实验动物伦理）。他用牛心脏铸造了一批蜡铸型，再使用这些蜡铸型制作心脏玻璃模型在体外模拟心腔与瓣膜对血流的影响。他曾使用染料观察河水的流动，对流体力学有了原始的了解，并开始使用这些概念解释血管中的血流。

尽管现在看来这些做法更类似于游戏，但在500年前却着实是划时代的进步，因为大部分人连心脏的解剖结构都搞不清楚，更不要说了解其中的血流走行。

直到1969年，剑桥大学的Bellhouse在Nature上发表文章，宣布通过复杂的透明模型彻底搞清楚了主动脉瓣的运作模式。但实际上早在Bellhouse发表成果的450年前，达芬奇就通过自己制作的模型预言了这一切，Bellhouse唯一引用的参考文献就是达芬奇当年的研究手稿。

达芬奇手稿中主动脉瓣的研究

在达芬奇生活的15-16世纪，欧洲学者对疾病的认知还停留在罗马时代的水平，使用四体液学说来解释疾病，尽管此时距希波克拉底与盖伦逝世已经一千余年。而在普通民众中，又因为宗教的巨大影响，普遍认为疾病是上帝的惩罚。当时的治病方法是放出最容易释放的体液——血液，看着暗黑色的静脉血流出，人们相信体液重新获得了平衡。

基于人体解剖的经验，达芬奇认为疾病来源于人体结构的异常。在他逝世两个多世纪后的1761年，现代病理解剖学的开山之作——De sedibus et causis morborum per anatomen indagatis（通过解剖学发现疾病病因）出版，正式承认疾病来源于人体结构异常而不是体液失调。

De Sedibus et causis morborum per anatomem indagat

大约1505年，达芬奇在佛罗伦萨遇到了一位超过100岁的长者。达芬奇写到，“尽管此人非常年长，但他依然智慧、快乐……在去世后，我对他进行了解剖以了解他安详离世的原因……我发现他可能死于供养心脏与其他器官的动脉与血流异常。”

达芬奇手稿中老者的血管

在其他地方，他明确提出了动脉粥样硬化的概念，并认为与年龄相关，“当血管老化后，会失去笔直的外形，变得褶皱、扭曲与僵硬”，“老年人的血管变得更长、那些笔直的血管变得更弯曲、血管变得更厚，因此阻碍了血液流动”。达芬奇还曾解剖过2岁小孩子的尸体，随后写到，“所有的血管都很柔软、笔直……与老年人完全不同”。

他曾试图用自己的流体力学知识解释动脉粥样硬化的成因，认为动脉粥样硬化与“动脉壁受血流持续冲刷”、“血管中层因为远离血液，缺乏营养物质滋养”有关。

上文提到过达芬奇使用建立模型的方法观察瓣膜运动实属不得已而为之，毕竟能直视心腔的手术直到19世纪还仍是天方夜谭。

在搞清楚心脏瓣膜的功能后，他描述到，“心脏是一块自动收缩的肌肉，只有死亡后才会停止……瓣膜随着心脏的收缩而打开、关闭……如果瓣膜不能完全关闭，血液会反流”。在他的手稿中不仅有各瓣膜的形态，还有瓣膜与血流的关系图。

左，达芬奇笔下的心脏瓣膜；右，心脏瓣膜与血流

冠脉专业的医生必须要感谢达芬奇，因为他绘制了最早的冠脉解剖图，并认为心脏表面的冠状动脉是滋养心脏的关键所在。达芬奇提出随着年龄增长冠脉会发生病变，继而导致心脏发生故障。

达芬奇绘制的冠状动脉

达芬奇在一次解剖中详细描述了肝硬化、门脉高压的表现，“从脾向肝发出的血管变得非常粗，以至于阻碍了肠系膜静脉的血流，肠系膜静脉扩张、扭曲得像一条蛇，而肝无论是颜色还是硬度都像是冻干的麦麸一样”。不过达芬奇颠倒了因果，认为肝的异常是来源于血管的病变。

达芬奇虽然不是最早发现下肢静脉回流的人，但他的的贡献在于提出了肌肉收缩对于下肢静脉回流的重要性。另外，他发现了下肢浅表静脉与深静脉之间的交通支。在现代意大利的解剖学术语中，膝及膝以下的穿通支静脉以他的名字命名——Vein of Leonardo。

在当时的年代，公布自己的研究成果远不像今天这般轻松。在16世纪早期，为抵制德语区传来的对罗马教廷的不满（这些情绪最终促使马丁路德公然反对赎罪券并进行宗教改革），宗教审判变得愈发严格。这使得达芬奇有所忌惮，他在自己的手稿中写道，“如果我被允许讲出来的话，可以讲得更多”。

带着无数未发表的成果，达芬奇于1519年逝世。59年后，英国肯特郡一户富裕地主家中诞生了一名男婴。他15岁进入剑桥学习医学，后来又前往当时欧洲医学中心，也是达芬奇故乡——意大利学习解剖。在那里，他跟随自己的导师学习，主要研究方向为静脉瓣膜——与心脏瓣膜异曲同工。受到静脉血单向流动的启发，再加以演算，他于1628年发表了De Motu Cordis（心血运动论），提出血液循环学说。这个人就是威廉·哈维（William Harvey, 1578-1657）。

从此，现代心血管病学诞生了。

参考文献：

[1] Aird W C. Discovery of the cardiovascular system: from Galen to William Harvey[J]. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 2011, 9: 118-129.

[2] Marco Cambiaghi, Heidi Hausse, Leonardo da Vinci and his study of the Heart: A 500-year Anniversary appreciation of a maestro, European Heart Journal, 40(23): 1823–1826.

[3] Sterpetti A V. Cardiovascular Physio-Pathology by Leonardo Da Vinci (1452–1519)[J]. Circulation research, 2019, 124(4): 472-474.

[4] Sterpetti A V. Cardiovascular research by Leonardo da Vinci (1452–1519)[J]. Circulation research, 2019, 124(2): 189-191.

[5] 部分内容来源于Wikipedia