Jak medycyna połączyła się z techniką i co z tego wynikło

Medycyna jest nauką, a po części także sztuką o bardzo długim rodowodzie. Już jaskiniowcy próbowali pomagać sobie wzajemnie przy zranieniach i chorobach — inna rzecz, że robili to często nieudolnie — na przykład bijąc w bębny, żeby wypędzić chorobę albo okadzając pacjenta. Ale przynajmniej próbowali!

Przekazywany z pokolenia na pokolenie zbiór sprawdzonych procedur leczenia zapoczątkowali 5 tys. lat temu Egipcjanie, gromadzący wiedzę o leczniczym działaniu różnych ziół, olejków i minerałów. Najstarszy pisany dokument na ten temat, tak zwany „Papirus Ebersa”, napisany około 1550 r. p.n.e., zawiera opis około 700 lekarstw i 800 sposobów ich przyrządzania¹.

W starożytnej Grecji systematyzacją procedur medycznych wsławił się Hipokrates, który żył w latach 469–377 p.n.e. Jego osiągnięcia w zakresie systematyzacji chorób, diagnostyki i terapii zebrano sto lat po jego śmierci w postaci dzieła „Corpus Hippocraticum”. Dorobek intelektualny starożytnych Greków zachowali Arabowie, wśród nich w obszarze medycyny wyróżnił się Awicenna, żyjący w latach 980–1037, który pozostawił po sobie traktat „Kanon medycyny”².

Średniowieczna medycyna europejska była w stosunku do opisanych dokonań starożytnych Greków i średniowiecznych Arabów bardzo zacofana. Chorobę traktowano jako karę za grzechy (nie tylko własne pacjenta, ale także jego przodków), a pomoc lekarską bardzo ograniczano ze względu na brak medycznej wiedzy, ale także z powodu nieuchronności (jak wierzono) choroby. Jednak w średniowieczu wiązanie posługi lekarskiej ze służbą religijną doprowadziło do powstania szpitali, co było znaczącym postępem, zwłaszcza przy izolowaniu chorych, cierpiących na choroby zakaźne. Opieka nad chorymi była zwykle serdeczna (zajmowały się tym „Siostry Miłosierdzia”), chociaż niestety zwykle niefachowa.

Zasadniczą zmianę przyniosło oświecenie. Umożliwiono sekcje zwłok (wcześniej ze względów religijnych zabronione), co dało podstawy nowoczesnej anatomii, która bardzo znacząco wzbogaciła wiedzę lekarzy, a przez to także skuteczność ich działania. Pionierem w dziedzinie anatomii był Wesaliusz (Andreas van Wesele), flamandzki anatom, którego dzieło poświęcone anatomii systematycznej człowieka „De humani corporis fabrica libri septem” („O budowie ciała ludzkiego ksiąg siedem”), wydane w 1543 r. i ilustrowane około 300 drzeworytami, zapocząt­kowało tworzenie naukowych podstaw medycyny³3.

Ten rozwój naukowych podstaw medycyny w XIX i XX wieku miał miejsce głównie w obszarze biochemii. Nie jest to właściwe miejsce, by wyliczać niezliczone odkrycia biochemików; odkrycia, które sprawiły, że na organizm ludzki zaczęto patrzeć jak na reaktor chemiczny. Gdy pojawiała się choroba, to metodami biochemicznymi sprawdzano skład różnych substancji, występujących w organizmie.

Każdy z nas wielokrotnie przechodził biochemiczne bada­nia krwi. Bada się też chemicznie skład moczu, rzadziej kału albo płynu mózgowo-rdzeniowego, a czasem także spermy, śliny lub pobranego sondą soku żołądkowego. Duodenoskopem można pobrać z dwunastnicy do chemicznej analizy próbki żółci oraz enzymów trawiennych trzustki. Biochemiczne analizy pozwalają stwierdzić, czy ten ogromny reaktor chemiczny, jakim jest rozważany z tego punktu widzenia ludzki organizm, działa prawidłowo. Jeśli wykryje się nieprawidłowości, zdiagnozuje ich przyczynę, to można temu organizmowi pomagać.
Jak? Oczywiście, biochemicznie! Podając tabletki do łykania, aerozole do wdychania, zastrzyki, czopki, tabletki⁴. Leki biochemiczne!
Tymczasem organizm człowieka to także ogromnie skomplikowany konglomerat różnych procesów fizycznych. Przebiegają w nim procesy: mechaniczne (ogromna liczba różnych ruchów wewnętrznych i zewnętrznych), hydrauliczne, pneumatyczne, elektryczne oraz zachodzą zmiany morfologiczne. Mogą być one źródłem bardzo cennych informacji, ułatwiających postawienie właściwej diagnozy. Co więcej, na te procesy fizyczne można oddziaływać (pobudzając je lub hamując) za pomocą czynników fizycznych. Możemy więc spojrzeć na organizm człowieka jak na mechanizm możliwy do badania narzędziami technicznymi oraz możliwy do wspomagania także narzędziami technicznymi.
Oba te podejścia trzeba traktować jako komplementarne, a nie konkurencyjne. Taki punkt widzenia wskazuje, że zetknięcie medycyny z techniką jest nieuchronne i w miarę starzenia się społeczeństwa stawać się będzie coraz ważniejsze.

Narzędzia techniczne do udzielania pomocy pacjentowi pojawiły się już w starożytności, na przykład bardzo znaczącym ułatwieniem pracy lekarza było wynalezienie pęsety, pozwalającej na chwytanie małych przedmiotów lub na usuwanie ciał obcych z ran.
Duże wymagania względem techniki w medycynie pojawiły się wraz z rozwojem chirurgii. Początkowo do zabiegów chirurgicznych stosowano takie same narzędzia, jak do innych prac fizycznych. W miejscu przeprowadzania operacji (sal operacyjnych jeszcze nie było) pojawiły się noże, tasaki, siekiery, piły, obcęgi. Jednak specyfika pracy chirurga sprawiła, że do powszechnego użytku weszły trzy proste, ale wymagające precyzyjnego wykonania narzędzia: pinceta, skalpel i nożyczki.
Do ich wykonania potrzeba było dobrej jakości meta­lu i precyzyjnego wykonania, więc pośrednio ich potrzeba, a potem ich wytwarzanie przyczyniło się do rozwoju techniki — najwcześniej w starożytnym Egipcie, co uwieczniono nawet na rzeźbionych deskach.
W średniowieczu narzędzia chirurgiczne były systematycznie doskonalone, ale bez rewolucyjnych zmian ich kształtów i funkcji. Konieczność zastosowania specjalistycznych narzędzi była szczególnie widoczna w den­tystyce, gdzie zabiegi prowadzone nieprzystosowanymi do tego celu narzędziami przysparzały pacjentom niepotrzebnych cierpień.
Pierwszym twórcą specjalistycznej aparatury dentystycznej był włoski konstruktor i medyk Giovanni z Arcoli. Opracował on w 1483 r. urządzenie nazwane „pelikan dentystyczny”, które było potem długo używane w różnych krajach Europy. Problemem w dentystyce była też niewygodna pozycja przyjmowana podczas zabiegu przez lekarza i pacjenta. Dla­tego istotnym osiągnięciem inżynierii biomedycznej było stworzenie odpowiednich foteli dentystycznych, najpierw sztywnych (1728 r. Pierre Fauchard), a potem z odchylanym oparciem i ruchomym podnóżkiem (1832 r. James Snell, 1848 r. Waldo Hanchett).
Skoro jesteśmy przy dentystyce, to warto prześledzić rozwój urządzeń technicznych, przeznaczonych do usuwania próchnicy, czyli do wiercenia w zębach. Prawdopodobnie pierwsze wiertło stomatologiczne wynalazł Hipokrates. Było ono dość prymitywne, ale skuteczne.
Zasada napędzania wiertła dentystycznego za pomocą nawiniętego sznurka była stosowana przez prawie dwa tysiące lat, tylko jakość wykonania tych wiertarek się polepszała. Dopiero w 1804 r. George Fellows Harrington wynalazł wiertarkę sprężynową — i to był postęp.
W 1790 r. amerykański lekarz John Greenwood wprowadził zabieg mechanicznego borowania zęba, podłączając wiertło dentystyczne do kołowrotka używanego przez jego matkę do tkania przędzy. Ulepszył to James Beall Morrison, który w 1871 r. zastosował wiertarkę z napędem pedałowym. W 1875 r. George F. Green otrzymał patent na wiertarkę elektryczną. Oczywiście, postęp trwał dalej i dzisiejsze wyposa­żenie techniczne gabinetu stomatologicznego jest niepo­równanie bogatsze niż to, które miał do dyspozycji dentysta w XIX wieku.
Skupiłem się na dentystyce, ponieważ każdy z nas poddawał się zabiegom stomatologicznym wielokrotnie. Niemniej podobny postęp wprowadziła technika w chirurgii, ale na ogół nikt wnętrza sali operacyjnej nie pamięta, lecz warto podobnie spojrzeć na to, jak było i jak jest obecnie. O robotach chirurgicznych nie będę tu wspominał, chociaż w 2014 r. napisałem pierwszą w Polsce książkę na ich temat⁵.

Największy postęp wniosła technika do medycyny w zakresie aparatury diagnostycznej. Pierwszym wynalazkiem był stetoskop. Dawniej, żeby słuchać dźwięków płuc i serca pacjentów, lekarze przykładali ucho bezpośrednio do klatki piersiowej pacjenta. W 1816 r. francuski lekarz René Laennec stworzył pierwszą wersję tego instrumentu, aby lepiej słyszeć dźwięki wewnętrznych narządów. Stetoskop sprawdził się doskonale.
Oczywiście, w technice dla medycyny również obowiązuje znana zasada, że lepsze jest wrogiem dobrego. Chociaż lekarze bardzo cenili stetoskop Laenneca, to w 1855 r. George Camman zaproponował stetoskop z gumowymi rurkami i z końcówkami wkładanymi do obojga uszu. Co ciekawe — większość lekarzy przez ponad pół wieku wolała używać stetoskopu Laenneca zamiast Cammana. Dopiero w czasie I wojny światowej stetoskop Cammana trafił do powszechnego użycia. Niemniej stale ktoś coś chciał w nim ulepszać i ten trend trwa nadal. W latach 1876–2000 urząd patentowy USA zanotował 318 wniosków o patenty na udoskonalenia stetoskopu.
Wyciąganie wniosków na temat wnętrza ciała człowieka oraz diagnozowanie czających się w nim chorób na podstawie osłuchiwania czy nawet opukiwania jest trudne, więc chociaż stetoskop jest standardowym wyposażeniem każdego lekarza, to marzeniem medyków od zawsze było, by móc zajrzeć do wnętrza ciała człowieka. Jak powszechnie wiadomo, jako pierwszy urządzenie pozwalające oglądać narządy wewnętrzne stworzył Wilhelm Röntgen.

Odkrycie, które stało się kluczem do niezliczonych obecnie technik obrazowania medycznego, dokonane zostało 8 listopada 1895 r. Röntgen, prowadzący wieczorem badania dotyczące tak zwanych promieni katodowych (wiązki rozpędzonych elektronów w próżniowym aparacie Lenarda), zauważył, że gdy włączał ów aparat, to rozbłyskał stojący obok ekran fluorescencyjny. Domyślił się, że w wyniku gwałtownego hamowania rozpędzonych elektronów na antykatodzie wytwarzane jest niewidzialne promieniowanie, które nazwał promieniowaniem X, a które w Polsce nazywamy promieniowaniem rentgenowskim. Dodatkowe eksperymenty pozwoliły stwierdzić, że promieniowanie X może zaczerniać klisze fotograficzne, zawinięte w czarny papier, a ponadto — gdy przechodzi przez ciało ludzkie— ujawnia narządy wewnętrzne (początkowo głównie kości) w postaci cieni na owej kliszy.

Jako pierwsze zdjęcie, ujawniające narządy wewnętrzne żywego człowieka, Röntgen zrobił zdjęcie ręki swojej żony Berty. Żona była przerażona, gdy zobaczyła swoje kości, ale Röntgen dzięki temu zdjęciu zorientował się, że odkrył coś bardzo ważnego dla medycyny, więc jeszcze przed końcem 1895 r. przygotował artykuł zatytułowany „O nowym rodzaju promieni” (złożył go sekretarzowi Towarzystwa Fizyczno-Medycznego w Würtzburgu 28 grudnia 1895 r.; data wskazuje, jak bardzo Röntgenowi zależało na tym, żeby ktoś go nie wyprzedził, publikując wynik podobnych badań). Nie musiał się obawiać, był bezspornie odkrywcą, a zdając sobie sprawę z tego, jak bardzo jego odkrycie przyda się w medycynie — świadomie go nie opatentował, aby pionierzy rentgenografii nie napotykali na przeszkody w tworzeniu aparatury do medycznych badań. Dzięki temu pierwsze aparaty do prześwietleń powstały już w 1896 r.
Żeby przyspieszyć diagnostykę, zamiast klisz fotograficznych stosowano ekrany fluoryzujące, ale to narażało lekarzy radiologów na kumulujące się dawki promieniowania X w ich organizmach, co często kończyło się białaczką. Taki był początek drogi. Współczesna aparatura medyczna pozwala oglądać wnętrze ciała człowieka tak, jakby było ono całkowicie prze­zroczyste. Powstało wiele działów diagnostyki obrazowej. Problem polega na tym, że mając do dyspozycji dowolną liczbę dowolnych zobrazowań medycznych, lekarz miewa kłopot z ich właściwym wykorzystaniem i interpretacją.

Zajmijmy się teraz sygnałami elektrycznymi, towarzyszącymi aktywności różnych narządów. Pionierem w tym obszarze był Willem Einthoven. Zbudował on w 1901 r. pierwsze urządzenie, które mogło rejestrować prądy czynnościowe, pracującego serca, czyli sygnał EKG.

Ta pierwsza maszyna wymagała chłodzenia wodnego dla potężnych elektromagnesów, pięciu osób do obsługi i ważyła około 270 kilogramów. Zamiast elektrod zakładanych na kończyny (jak to się robi obecnie) stosowano naczynia z wodą morską, dobrze przewodzącą prąd. Einthoven jako pierwszy powiązał też zniekształcenia przebiegu EKG z chorobami serca.

Obecnie potrafimy rejestrować sygnały elektryczne praktycznie wszystkich narządów. Oto kilka przykładów:

• elektromiografia (EMG) służy do rejestracji aktywności mięśni;
• elektroencefalografia (EEG) bada aktywność mózgu,
• elektroretinografia (ERG) rejestruje reakcję siatkówki oka na światło,
• elektrokochleografia (ECochG) bada reakcję ucha we­wnętrznego i nerwu słuchowego na dźwięk,
• elektrogastrografia (EGG) pozwala śledzić aktywność żołądka,
• elektroneurografia (ENG) umożliwia ocenę szybkości przewodzenia impulsów w nerwach obwodowych.

Listę różnych elektrografii można by było wydłużać, ale trzeba kończyć ten autoreferat, bo chociaż nie kończy się temat, to jednak kończy się cierpliwość Czytelników i Słuchaczy.
Na koniec chcę odpowiedzieć na pytanie, dlaczego tak wiele mojej i Państwa uwagi poświęciłem technice w medycynie?
Dawniej usługi medyczne były dostępne nielicznym, ale za to jednym pacjentem mogło się zajmować nawet kilku lekarzy. Dzisiaj na jednego lekarza przypada nawet kilkudziesięciu pacjentów. A będzie gorzej, bo ludność świata się starzeje…
Tylko dobre nasycenie placówek medycznych nowoczesnymi rozwiązaniami technicznymi, znacząco odciążającymi lekarzy od ilości pracy związanej z obsługą każdego pacjenta, może zmienić ten niekorzystny trend. Rozwijajmy więc inżynierię biomedyczną!

1. Zob.: J. Thorwald, „Dawna medycyna, jej tajemnica i potęga”, Ossolineum, Wrocław 1990. ↩︎
2. Zob.: M. Wesoły, „Po co nam dziś Hippokrates?”, [w:] Hippokra­tes, „Wybór pism”, tom I, przeł.: Marian Wesoły, Prószyński i S-ka, seria: Biblioteka Antyczna, t. 41; Warszawa 2008, s. 11.   ↩︎
3. Zob.: A. Wróblewski, „Burzliwe losy księcia anatomii”, „Wiedza i Życie”, 2010, nr 2, s. 63.   ↩︎
4. Por.: L. Stryer, „Biochemia”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003. ↩︎
5. Z. Dobrowolski, R. Tadeusiewicz, „Robotyka urologiczna”, Wydawnictwo Lettra-Graphic, Kraków 2014.   ↩︎

Śródtytuły pochodzą od redakcji.

Artykuł stanowi zapis wykładu, wygłoszonego przez prof. Ryszarda Tadeusiewicza 27 lutego 2026 r. w Collegium Novum UJ, podczas uroczystości nadania mu godności doctora honoris causa Politechniki Krakowskiej.