这个检验科常规项目,已经有2000多年历史了……

作者:Shimin Zhang  北京协和医院检验科 2022-11-01

“患者死亡后,其肾脏将被送至病理学家处,但是当他活着时,其尿液就会送到我们这里。尿液会告诉我们每天、每月和每年肾脏内发生的一系列主要事件。尿液检查是任何患者体检的最基本组成部分......”(Thomas Addis,1948)





(一)在显微镜检查和化学检查出现以前的尿液检查:从石器时代到1580年代



从旧石器时代萨满教巫医和医治者的早期开始,也许是30-40,000年或更早以前,人们就通过肉眼观察从机体排出的尿液,以了解机体内发生的事情。埃及人和巴比伦人的文字都提到和描述了尿液的外观、尿量和颜色。1500年前,我们从希腊和罗马的医学写作文集中获得尿液的描述:在公元(基督纪元)开始前500年尿液检查就是希波克拉底体系的一部分。


因而对于后古典时代的1000年或以上,从拜占庭时期的公元7世纪以来,虽然将尿液外观及其通过冷却沉淀下的沉渣联系在一起的体系提供的临床信息的用处微不足道,但是西奥菲勒斯的这种“尿检”观点日益占据统治地位。它基本上是通过预测来诊断。

当时,由于科学在启蒙运动的早期也就是17世纪早期的影响,创新的至关重要的驱动因素之一就是新技术:能够使微观世界和恒星(宏观)世界放大的有用透镜的发展。同时,化学从炼金术中产生,最初有些迟缓地应用于体液,包括尿液检查。

玻璃当然是天然存在的物质,有时会形成有助于放大的液滴。然而,某些古老的透镜也存在抛光的痕迹。从第四和第五王朝(大约在公元前2500年)(但不是第六王朝及以后)的埃及、克里特岛和特洛伊城、以及迦太基,这些古遗址发现了一些贮藏物。一个发人深省的物件是来自埃及阿比多斯王朝统治以前的雕刻,位于公元前1300年的一个象牙柄上,只有在放大后才能看见。来自Sargon王宫的“Nimrud透镜”由Layard于1853年在亚述发现,现在放置于伦敦的大英博物馆里,是起源于公元前700-1000年最著名的古透镜之一。古典时期的希腊人以及罗马人必定知晓玻璃的放大性能,Aristophanes(公元前430年)(在“The clouds[云]”这本书中)、Pliny和Seneca实际上描述了透镜的放大用途—有时称为“阅读石”。放大率一般最多在2-3倍,但是一个来自克里特岛的透镜可以达到7倍。
眼镜被建议用于埃及木乃伊,但是凸晶很可能是为了装饰没有眼球的眼眶—遗失的部分通常在尸检后加到木乃伊上。从1253年起我们所知道的最早有记录的眼镜,是在意大利由Salvino d’Armate(1258-1302)描述,到1400年被广泛使用的。但是这些眼镜比较重,是手持使用而不是戴在鼻子上。




(二)显微镜和显微镜检查的诞生:1580-1700年



对于是谁首先设想了连续使用两个透镜装在管子上来观察物体仍有争议,但是显微镜的诞生通常归功于荷兰米德堡的Janssen家族,父亲Hans(d.1590)和儿子Zacharias(1580-1638,图3),他们创造了眼镜并且精通透镜制作,他们将两个磨制的镜片放置于金属筒的两端,通过拉动两镜片之间的距离来观看微小物质,其实放大倍率只在3-9倍之间,或许可以称为原始的显微镜(图4)。其实眼镜在14世纪,在意大利就已经磨制和制造出来了(图1),用于改善人的视力。

图1 早在14世纪就已经发明了眼镜

其它的荷兰透镜制作家,比如Hans Lippershey(1570-1619)他制作过望远镜(图2),也参与其中。很快,随着眼镜的镜片制作不断改进,简单的筒式手持显微镜(和望远镜)在欧洲随处可见。

图2 汉斯•利珀西(Hans Lippershey)和制作的望远镜

图3 扎卡里亚斯·杨森(Zacharias Janssen)发明了原始的显微镜 



图4 约在1590年,汉斯和扎卡里亚斯·杨森制作的第一台复合显微镜的复制品(a)原件藏于美国华盛顿特区国家健康与医学博物馆(b)

因此,早在1630年普罗旺斯天文学家和博学家Nicolas-Claude Fabricius de Peiresc(1580-1637)对尿液进行了检查,他描述尿结晶就像“一大堆长斜方形的砖块”。在同一个世纪的后期该描述被英国博学家Robert Hooke(1635-1703)采用,他利用三镜头显微镜达到50倍的放大率(图6)。他1665年出版的书《Micrographia》(显微图谱)就将微观世界展现在世人面前(图5)。这些晶体很可能是尿酸,也许是尿酸钙。他不是一个显微镜发明家,只是一个使用者和研究者,他记录了许多显微镜下的图像,包括植物的生物的(图7)。




图5 罗伯特•霍克(Robert Hooke)和他的专著《显微图谱》

图6 罗伯特•霍克(Robert Hooke)和他使用的显微镜及描绘的镜下图像

图7:罗伯特•霍克的书中绘制的尿中结晶(a),植物的细胞(b)和跳骚(c)

相比之下,17世纪晚期著名的荷兰显微镜学家Antoni van Leeuwenhoek(1632-1723)只使用精心磨制的液滴单镜头就能达到不可思议的270倍放大率。但是因为他的标本是固定在一个金属点上进行检查的(图8),虽然能看到一滴尿液中的晶体,不过他对于尿液细胞或结晶几乎没有发现。使用两个镜头的放大率始终低得多,但是增加的焦距对于检查标本来说具有巨大的实用价值。

图8:安东尼•范•列文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)发明的显微镜

图9 安东尼•范•列文虎克在用他的显微镜观察微小物质并绘图和记录。

图10 列文虎克借助蜡烛的光亮作为光源进行观察

图11 列文虎克绘制的微小生物图,记载于《Micropia》一书中

图12 列文虎克绘制的微小生物图,可能有动物的精子和细菌,寄生虫?记载于《Micropia》一书中

17世纪的荷兰显微镜学家安东尼·范·列文虎克是第一个对显微镜物体进行长期研究的人,与他同时代的罗伯特·霍克不同,他通过透射光进行观察。他的显微镜与现代显微镜不太相似,只有几厘米大小,必须像放大镜一样放在眼睛前面观看。该设备由两片金属薄片组成,其中有一个小孔,镜头就位于那个小孔里,夹在两片金属片之间,观察对象就放置在小插针上。用小螺杆可以将物体准确地放置在镜头前面的正确位置。列文虎克制作了500多个他自己的、好奇的、简单的显微镜,但现在已知只存有9个。列文虎克制造的镜片的确切性质一直是个谜。现在已经对现有的显微镜进行了详细的检查,并对其光学特性进行了测量。后人经过测量,其最高放大倍数的透镜为,×266,是用一种特殊的玻璃吹泡技术制成的。因此人们往往以他作为显微镜的发明人(图9-12)。


他的名字有多种汉语翻译方法,例如雷文胡克、列文霍克等等。


文章来自:Clin Chem Lab Med 2015; 53(Suppl): S1453–S1464

图片来自网络

北京协和医院检验科 张时民编辑




编辑:张时民

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