综述：柔性纤维光学鼻咽喉镜的发明：来自东方的视角

《LARYNGOSCOPE》：Invention of the Flexible Fiberoptic Nasopharyngolaryngoscope: Perspectives From the East

　　

摘要 目的：追溯纤维光学鼻咽喉镜（喉镜）的历史起源，并揭示开发这项技术的创新科学家。 数据来源：主要来源包括报告纤维光学喉镜及类似技术初步开发的原始研究文章和摘要、东京大学语言病理学与语音学研究所（RILP）年度公报的原始文件，以及对主要发明人的访谈。 综述方法：对以下可用信息进行了综述：纤维光学喉镜是如何以及为何被开发的、该开发之前存在哪些技术、发明者是谁、该技术是在怎样的历史背景下形成的，以及其长期影响。 结果：纤维光学喉镜于1967年由东京大学RILP的Masayuki Sawashima博士、Hajime Hirose博士和Osamu Fujimura博士发明。这一开创性创新出现在二战后日本快速技术进步浪潮中。Sawashima博士强调，纤维光学喉镜的一个关键灵感来自日本医师科学家Shigeto Ikeda博士于1962年开发的纤维光学支气管镜的成功。纤维光学喉镜的发明者首次报告了在不受干扰的言语和呼吸过程中声门的实时图像和视频，彻底改变了对喉功能的理解，并为现代喉科学和言语语言病理学奠定了基础。据Sawashima博士所述，该团队从未为其技术申请专利。 结论：柔性喉镜于1967年由东京大学RILP的Sawashima、Hirose和Fujimura发明，这是对现代喉科学的基础性贡献，但在英文文献中却很大程度上未被认可。 证据等级：不适用

1 引言

在喉科学的历史中，用于可视化喉部的器械塑造了临床理解和实践。1829年，Benjamin Guy Babington开发了第一个“喉镜”，利用反射阳光和窥器来可视化喉部。虽然声带可见，但声带运动的可视化直到1854年才被记录，当时西班牙歌手Manuel Garcia II在呼吸和歌唱过程中可视化声带运动。通过这样做，他能够提出气流、振动和音高之间的关系。尽管如此，可视化仍然不完整，照明不足限制了进展。

在随后的几十年里，欧洲各地的医生采用镜面喉镜检查进行诊断和干预，许多人实现了喉镜引导下切除喉部病变的手术。然而，喉部可视化的核心挑战，即照明不足、通道受限以及无法在基本功能期间观察喉部，仍未解决。许多人通过创造性的患者体位、喉镜支架、悬吊喉镜和牵开器改善了暴露。Gustav Killian在20世纪初开发的倒V形喉镜叶片对前连合可视化特别有效，至今仍用于当代可视化策略。尽管如此，检查需要患者配合，操作不适常常妨碍充分可视化，而且这些技术都无法在发声、呼吸或吞咽过程中观察喉部。

当今的实践使用柔性鼻咽喉镜，它允许在主动功能期间进行喉部解剖的体内照明和可视化，并能够进行介入操作。自20世纪60年代问世以来，柔性喉镜检查主要依赖纤维光学喉镜，通过10,000–30,000根光纤电缆束传输图像。20世纪90年代中期远端芯片技术的应用代表了内镜成像的最新进展，日益取代其纤维光学前身。

柔性纤维光学喉镜检查通过能够在不受干扰的发声和呼吸过程中可视化声门，彻底改变了喉科学。它革命性地改变了临床对喉动力学的理解，扩展了喉科医生的诊断能力，并促进了内镜喉部手术。尽管纤维光学喉镜影响深远，但对其发明者知之甚少。在这项历史调查中，研究人员追溯了纤维光学喉镜的起源，确定了允许这项技术发展的关键历史因素。通过这样做，研究人员旨在突出发明这项技术的创新科学家，并强调其对当今喉科学实践的影响。

2 方法

为调查纤维光学喉镜的历史，研究人员查阅了东京大学语言病理学与语音学研究所（RILP）的多份原始文件，包括《RILP年度公报》和档案照片。作者RU、HI和AR在东京大学图书馆现场调查了关于初步开发、制造商合作和RILP历史的档案文件。此外，使用PubMed、Google Scholar和Google搜索来识别原始研究文章和会议摘要等主要来源。对纤维光学喉镜三位主要发明人Masayuki Sawashima博士、Hajime Hirose博士和Osamu Fujimura博士进行了作者检索，以勾勒每位 featured 科学家的研究概况。使用“柔性”、“纤维光学”、“喉镜”和“鼻咽喉镜”等术语，结合日期过滤，以表征纤维光学喉镜发明、公开和发展早期阶段的已发表文献。合著者Rumi Ueha博士于2024年8月1日以日语对主要发明人Masayuki Sawashima博士进行了电话采访，作为关键主要来源。与Sawashima博士的初步通信始于2024年7月，由Ueha博士通过书面信件进行，随后于2024年8月进行了主要电话采访。通过Sawashima博士的两封书面信件和一次额外电话进行了补充通信以澄清和验证历史事实。次要来源包括百科全书和历史期刊文章，为纤维光学喉镜的发明提供了历史背景。数据调查于2024年7月至2026年1月进行。

3 结果

3.1 历史背景：“日本经济奇迹”

20世纪60年代的日本是一个社会、经济和政治快速变革的时期。这一时期紧随该国历史轨迹的关键转折点：1945年日本被同盟国击败，标志着太平洋战争和第二次世界大战（WWII）的结束。在1945年8月广岛和长崎原子弹爆炸造成毁灭性破坏以及9月迅速向同盟国投降之后，日本发现自己在国家疲惫的状态下成为一个受伤的国家。主要城市化为废墟，农业资源枯竭，工业停滞，曾经骄傲国家的士气支离破碎。二战后，日本从1945年到1951年处于以美国Douglas MacArthur将军为首的盟军军事占领之下。这对该国的工业部门产生了深远影响；虽然起初努力强调去工业化以抑制该国的军事能力，但最终转向工业和经济民主化。此外，通商产业省成立于1949年，引发了前所未有的政策改革以加强日本工业。除了全面的战后改革外，朝鲜战争（1950–1953）提供了关键的外部刺激，将这个国家从废墟转变为新兴工业强国。日本通过生产弹药、食品和补给品成为美国在朝鲜军事前线的工业支柱，向日本经济注入了数十亿美元。到1954年，该国经历了被称为“日本经济奇迹”的快速经济工业繁荣，持续了20年。增长由国内改革、产业政策和高技能劳动力维持。这一快速进步在医疗领域蓬勃发展。国家对医疗保健的投资激发了对医疗产品和创新的需求，而“经济奇迹”的产业政策培育了医疗器械行业的成长和创新。

3.2 纤维光学的早期临床应用

正是在这种社会经济格局中，内镜可视化的关键发明应运而生。柔性纤维光学传输的发展实现了同时照明和高分辨率成像以及机械柔性。1950年，这项技术被应用于东京大学分院Tatsuo Uji博士、Shoji Fukami先生和Mutsuo Sugiura先生与奥林巴斯公司合作开发的第一台柔性“胃照相机”。到1952年，该团队将这种柔性胃镜商业化，用于临床检测胃癌。原始胃镜现在展示在东京大学医学博物馆。

基于胃镜，日本国立癌症中心的胸外科医生Shigeto Ikeda博士于1962年首次将纤维光学应用于引导支气管镜检查。他展示了柔性支气管镜与直接支气管镜检查相比，可视化肺部病理的更大能力，特别是在柔性设备能够到达以前无法进入位置的上叶。纤维光学支气管镜于1968年商业化，并对诊断性肺病学产生了大规模影响。纤维光学在肺病学中的这种应用是其应用于喉科学的关键先例。

3.3 纤维光学喉镜的发明者

纤维光学喉镜由东京大学语言病理学与语音学研究所（RILP）的三位创新且富有创造力的医师科学家创建：Masayuki Sawashima博士、Hajime Hirose博士和Osamu Fujimura博士。三人都有扎实的技术背景。虽然Fujimura是受过训练的物理学家，但耳鼻喉科医生Sawashima和Hirose在职业生涯早期深入参与言语和听觉生理学研究，使他们能够与耳鼻喉科生理学的物理学对接，并理解用于其研究的工具机制。他们将深厚的言语科学专业知识与创造性的研究方法和面向改善该领域研究和实践创新的眼光相结合。他们的工作获得了国内和国际赞誉；每人都获得了美国和欧洲的著名奖学金。在此，研究人员揭示他们具有影响力的职业生涯。

3.3.1 Masayuki Sawashima博士

Sawashima博士生于1927年，1952年获得东京大学医学院医学学位。一年后，他开始在该大学耳鼻喉科住院医师培训。在他的整个职业生涯中，Sawashima在该专业内的多个前沿领域对耳鼻喉科做出了有影响力的贡献。他早期的工作集中于中耳声音传导的生理学，1959年获得医学科学博士学位。Sawashima博士于1962年成为他接受培训的同一部门的临床讲师。1966年，他被任命为RILP的副教授，当时该研究所由Osamu Fujimura博士领导。利用日本文部省的研究经费，他开发了一个用于研究目的的喉部纤维镜原型。1968年12月，他受邀在康涅狄格州纽黑文的著名Haskins实验室担任访问研究员，与著名言语科学家合作，使用他开发的原型纤维镜研究连续美式英语语音中声门的动力学。Sawashima博士于1970年5月返回日本，并于1971年被任命为RILP第二言语生理学系教授。他于1973年因喉生理学杰出基础科学研究获得Gould奖。同年，在Fujimura博士之后他被提升为RILP主任，在那里任职12年。Sawashima博士最为人所知的是引入气道中断技术，作为发声期间声门下呼气气压的无创测量方法，证明了侵入性涉及气管穿刺的气道评估技术的实用替代方案。1988年，Sawashima博士从东京大学退休。

3.3.2 Hajime Hirose博士

Hirose博士生于1933年。他于1957年毕业于东京大学医学院，并在那里继续研究生学习和喉科学研究。1962年，他因使用肌电图探索猫喉返神经传导的论文获得医学科学博士学位。他后来在纽约大学耳鼻喉科进行住院医师培训，随后担任东京大学医院耳鼻喉科的研究和临床助理。到1967年，Hirose博士受邀成为RILP言语科学系在Fujimura和Sawashima教授领导下的研究助理，三人最终在那里合作开发纤维光学喉镜。1970年，他受邀到Haskins实验室，在那里他广泛贡献于人类言语电生理学的研究，特别是在喉部、口面部和唇部肌肉层面。返回日本后，Hirose博士于1972年被提升为RILP第二言语生理学系副教授。他在Haskins实验室和RILP的联合工作最终形成了一系列世界闻名的关于“各种语言中喉部特征的生理学”的研究。Hirose在RILP言语病理学系的建立中发挥了重要作用，他于1983年成为该系教授。1985年，他接替Sawashima博士成为RILP主任。由于他对言语科学的广泛贡献，他于1992年获得国际言语病理学与语音学协会（IALP）的Manuel Garcia奖。他于1993年从东京大学退休。

3.3.3 Osamu Fujimura博士

Fujimura博士生于1927年，是言语生理学科学领域的世界知名领导者。与Sawashima和Hirose不同，Fujimura博士不是医生，而是从事语言学和声学研究的学者。作为一名年轻科学家，他于1952年至1958年在Kobayashi物理研究所担任研究助理。他的研究将他带到美国，他在麻省理工学院电子研究实验室的言语通信组工作。在此期间，他于1962年获得东京大学理学博士学位。Fujimura博士于1963年至1965年受邀担任瑞典皇家理工学院访问研究学者。返回东京大学后，Fujimura于1965年帮助创立了RILP，并于1969年至1973年被任命为主任。1973年至1988年，他受邀在新泽西州默里山的著名AT&T贝尔实验室进行广泛的声带生理学研究，回到美国。在贝尔，他被任命担任各种领导职务。1988年，Fujimura博士将他的研究带到俄亥俄州立大学，担任言语与听力科学系教授和系主任，直至2003年退休。2017年，他在夏威夷去世。

3.4 语言病理学与语音学研究所

Sawashima、Hirose和Fujimura成功的国际职业生涯在RILP交汇。RILP是一个跨学科创新的中心，汇集了日本在言语科学领域最聪明的头脑，并随着科学家往返于美国和欧洲各机构而成为国际合作的核心。RILP于1965年作为东京大学医学院的一部分成立。其目标是促进研究，增加对言语机制的多学科理解，并开发言语生理学、病理学和喉科学中的医学应用。该研究所的第一任主任是国际公认的耳鼻喉科医生Ichiro Kirikae博士，言语科学系第一任主任是Fujimura博士。该研究所汇集了生理学家、耳鼻喉科医生、物理学家和电气工程师。随着国际合作的发展，许多项目由美国国立卫生研究院和国家神经疾病与卒中研究所等外国实体资助。其他支持包括日本电气公司和Tec公司的设备捐赠。RILP的国际公认研究活动持续到1997年，当时它被重组并重新整合为神经科学部的言语与认知科学系。RILP因此在33年后解散，尽管其遗产在它培育的革命性技术和进步中延续。今天，RILP的遗产和工作通过东京大学神经科学部的感觉运动神经科学系继续。

3.5 纤维光学喉镜：产品开发与国际亮相

正是这样的环境汇集了纤维光学喉镜的创新者，并培育了这项革命性技术的发展。在接受采访时，Sawashima博士回忆了他如何构思这个想法，认为纤维光学技术在支气管镜检查中的成功应用可以很容易地在喉镜检查中实现。1967年，Sawashima博士与Hirose和Fujimura博士一起，与奥林巴斯公司的工程师Kazumasa Matsuo先生、Sei Fukami先生、Ichiro Kawahara先生和Chie Takahashi女士合作，开发了柔性纤维光学喉镜的第一个原型。他们最终开发的镜体由一个直径5.6毫米、长15毫米的硬尖端组成，带有物镜、柔性光缆、光学连接器、光源和相机。利用经鼻入路，他们描述了使用4%利多卡因和肾上腺素麻醉鼻腔，正如当今临床实践一样。经鼻入路与经口入路相比减少了患者不适。插入和操作的简便性允许在发音过程中观察喉功能，不受患者不适的干扰。通过鼻咽和咽部绕过会厌，他们轻松地可视化声门。因此，各种发声、发音和呼吸状态下的喉部运动首次在历史上被实时可视化。他们于1967年11月在美国声学学会第74届年会上将这项技术带到全球舞台，展示了言语各点声门的第一批胶片照片。他们甚至展示了声门运动的动态影像胶片，并配有同步录音。动态影像使用16毫米电影摄影机以每秒24帧的速度录制，带有同步标记，以便随后与生理和音频记录对齐。声音录制在双轨磁性交流磁带录音机上，并叠加在视频上。使用言语过程中喉部的实时照片和视频，他们展示了声带外展和内收的模式，例如它们在辅音起始时分开的方式。这种将声带的视觉物理性与同步发声相关联的分析是前所未有的，彻底改变了喉科医生和言语科学家概念化和分析喉部的方式。Sawashima博士在采访中透露，奥林巴斯公司曾就为这项发明申请专利咨询过他。他回忆说，当时他对专利不感兴趣，拒绝了奥林巴斯的提议。然而，他对这一决定表示遗憾，因为纤维光学喉镜成为耳鼻喉科诊所无处不在的设备。尽管如此，Sawashima博士表示，他非常高兴看到柔性内镜在言语期间喉部评估之外的后续应用，包括头颈癌评估和吞咽功能评估。此外，他对柔性喉镜的故事通过本研究在此被讲述表示非常高兴。

4 讨论

研究人员详细介绍了Sawashima教授及其同事Hirose和Fujimura博士开发纤维光学喉镜的过程，这一成就首次实现了发声和言语过程中咽部和喉部的观察。这项技术标志着喉部可视化的范式转变，已成为诊断嗓音、吞咽和气道疾病、头颈癌评估以及耳鼻喉科内镜门诊手术的关键。在日本，第一个用于临床的耳鼻喉科纤维镜ENT-US-30于1975年由Machida公司商业化。奥林巴斯后来于1978年推出自己的纤维光学喉镜，由东京医科齿科大学的Koichi Yamashita博士和奥林巴斯的Hiroyuki Furuhata先生领导。纤维光学喉镜于1978年由Machida在美国销售，并在整个20世纪80年代在儿科和成人耳鼻喉科环境中普及，包括儿科Machida ENT-3L和成人ENT-4L镜。庆应义塾大学的Seiji Saito博士与Machida合作进行的进一步改进解决了因分泌过多导致的视觉干扰问题，并将镜体的效用扩展到诊断之外，使活检标本的采集成为可能，导致1979年推出带有器械通道口的FLT-6治疗性喉纤维镜。随着Machida和奥林巴斯对纤维光学技术的持续改进，镜体尺寸减小而光纤数量增加。自Sawashima及其同事的开创性工作以来，现代内镜已纳入各种新技术。发展日益用远端芯片技术取代纤维光学，能够捕获高清视频。电荷耦合器件（CCD）远端芯片镜由纽约州斯卡尼阿特勒斯的Welch Allyn公司于1983年作为胃镜首次开发。奥林巴斯于1998年开发了CCD远端芯片喉镜ENF-200鼻喉电子视频内镜。远端芯片喉镜通过在远端尖端放置相机而非采用沿光纤引入图像退化元素的光纤，提供改进的图像分辨率。虽然远端芯片喉镜提供更好的图像质量，但纤维光学和远端芯片喉镜的诊断能力几乎相等。一次性柔性喉镜已成为住院和急诊环境中床旁喉部检查的关键方面，通常采用远端芯片技术。尽管远端芯片技术日益占据主导地位，纤维光学镜仍在使用，特别是在资源有限的环境中。当今许多喉科医生使用的更新镜体具有频闪或高速运动捕获功能以检测黏膜波，改善治疗决策的诊断能力。此外，窄带成像的最新创新通过更稳健的可视化黏膜血管增强了喉部发育不良和癌性病变的检测。尽管柔性喉镜自1967年以来已显著发展，Sawashima及其同事引入的基础性创新继续塑造现代喉科学和言语科学。

5 结论

研究人员首次在英文文献中追溯了纤维光学喉镜的历史起源，并突出了开发这项现在无处不在的技术的创新科学家。这一历史叙述例证了在支持性学术环境中进行的转化研究如何能够导致变革性技术，改善耳鼻喉科-头颈外科的实践和结果。虽然纤维光学喉镜的发明者没有为他们的创造申请专利，但他们有影响力的职业生涯和对喉镜检查的杰出贡献为今天我们所知的现代喉科学铺平了道路。