心脏起搏器：偶然的伟大发明

18世纪发现电刺激作用心脏人工心脏起搏器问世前，三度房室阻滞患者发病第一年的死亡率接近50％，而心脏起搏器技术临床应用后，拯救了数以百万计的濒于死亡的缓慢心律失常病人的生命，使这些患者的寿命不受这种严重心律失常的影响。当今，心脏起搏器技术已成为缓慢心律失常根治性治疗技术，并且逐渐扩大应用于快速心律失常及心功能不全等心脏疾病的治疗。人工心脏起搏器更是众多患者赖以生存的高科技设备，这是几百年来十多代科学家智慧与不懈探索的结晶。1791年，著名的意大利科学家哥凡尼在他的一本专著中，发表了对蛙肌肉和蛙心脏电刺激现象的研究结果。1804年，哥凡尼的侄子奥迪尼通过动物实验，提出电刺激可以减轻或缓解心源性晕厥。1850年，霍法与路德维希的研究证实电流可以终止室颤。路德维希是一位德国科学家，他对心血管生理学作出了众多极为重要的贡献。他在1847年发明了记波仪，该仪器通过水银柱上浮动的记录笔，在转动的鼓纸上记录血管内压力。记波仪的发明使心血管血液动力学的变化能够被记录。几年后，另一名德国科学家菲罗特发明了脉搏描记器，使动脉搏动记录成为可能。随后法国生理学家马瑞将脉搏描记器进一步改进，并发明了三通道的心动描记器。这些仪器的出现使心血管生理功能的研究有了更为可靠的评价方法。1862年，英国医生华舍报道了电刺激治疗心脏骤停的意义。1871年，斯坦因根据动物实验研究的经验，应用一根针状电极在病人的心尖部给予电刺激，首次对1例因氯仿麻醉导致心脏骤停的病人成功地进行了电刺激抢救。1874年，生理学家希福在开胸手术中，对犬的心脏进行了成功的电刺激。在此期间出现了一个传奇故事。普鲁士地区一名46岁的普通女工，因胸部肿瘤手术及左侧胸前壁部分切除而使体形发生了改变，并使心脏外露，医生可以通过一层较薄的皮肤看到搏动的心脏。这一特殊的情况使医生有机会进行临床及科学研究工作。医生对女工的心脏进行了一系列电刺激试验发现，当给予心脏适当的刺激时，猝发电流可以使心脏跳动的频率发生改变。这些结果清楚地显示了在心脏表面可以人为地通过电刺激方法控制心脏活动。这是首例对人体心脏电刺激并进行了系统的观察和分析。这名勇敢的女工塞拉芬，作为这一意义重大而又危险试验的受试者，载入了生理学和心脏起搏学的史册。到了1927年，马莫斯坦报道了经静脉途径成功地刺激右房和右室。1928年，澳大利亚的麻醉医生立德威尔与物理学家布斯合作设计了起搏器最初的雏形。当用刺激心脏的心房起搏无效后，改用心室起搏有效，并用这种方法成功地抢救了一名心脏骤停的新生儿。第一台起搏器毁于二战战火美国纽约一家医院的胸科医生海曼在穿刺心脏给药过程中屡次发现，当针尖刺激右心房时可使心房肌除极而收缩，经过多年的探索和研究，海曼在1932年设计制作了一台由发条驱动的电脉冲发生器，这个装置净重达7.2公斤，脉冲频率可调节为每分钟30次、60次和120次。海曼将之称为人工心脏起搏器，这一术语一直沿用至今。这台发条式脉冲发生器成为人类第一台人工心脏起搏器。实验中，海曼用针穿刺兔的右心室对心室进行电刺激，可以使已停搏15分钟的心脏恢复正常的跳动。不久，海曼应用一根双极穿刺针，穿过肋间插到心脏进行起搏，为1例心脏停搏的病人应用了这一技术。这台发条驱动的脉冲发生器最初保存在德国西门子公司，可惜在第二次世界大战中被战火毁灭，只留下一张照片。但是，海曼的这一创举足以证明，对心脏一些部位进行电刺激可使心肌有效地除极，并扩展到整个心脏，从此奠定了心脏起搏理论与实践基础。第二次世界大战后，心脏起搏技术的临床价值逐渐显现出来。1951年，加拿大医生凯拉汗用心导管成功地进行了体外右心房起搏。次年，他又用胸壁电极板进行了经胸壁心脏起搏，成功地救治了一名心脏骤停的病人。几百年、几代人的努力终于使人工心脏起搏技术逐渐形成并最终确立。早期起搏器外科医生才能用在前人研究的基础上，1952年1月，美国哈佛大学医学院医生卓尔首次在人体胸壁的表面施行电脉冲刺激心脏，成功地为1例心脏停搏患者进行心脏复苏，挽救了这位濒死病人的生命。由于电极缝在胸壁，使电刺激起搏心脏的同时也刺激胸部肌肉，引起局部肌肉的抽动和疼痛。这一创举受到医学界和工程技术界人士的广泛重视，随即迎来了心脏病学的又一个变革时期，临时性心脏起搏器技术逐渐被医学界广泛接受，成为缓慢心律失常的一种常规治疗方法。卓尔因此被尊称为“心脏起搏之父”。卓尔的这一创举是其多年潜心研究的硕果。最初他在犬体上进行实验，将刺激电极缝置在胸壁和食管，细心观察刺激电极能否起到起搏心脏的作用。此后，卓尔研究成功一种标准类型的起搏器，他用一根长线状电极放置在犬的食管内，另一根缝置在犬的心包上，实验结果表明，电的脉冲刺激能引起心室有效收缩，可使已经停跳的心脏复跳，并维持有效的血液循环。接着他又着手改进心外起搏技术和仪器，力求起搏仪器操作简单，功能完善，便于临床使用和推广。卓尔等人分别通过开胸手术，植入心脏脉冲发生器及电极导线系统，使临时起搏技术开始走向永久性。卓尔卓有成效的工作开创了心脏停搏的有效急救方法，开创了人工心脏起搏的新时代。但是，卓尔的创举仍然存在着严重的方法学缺点。该技术中的两个电极均缝在胸壁，起搏心脏的同时也引起胸部肌肉的抽动，引起局部的疼痛、烧灼。这些缺点使这一技术仅适合急诊病人短时间应用。当时，卓尔等人分别将起搏电极缝置在心脏外科手术中发生房室阻滞患者的心外膜，进行有效的心脏起搏治疗。这些方法的疗效肯定，但需要相当复杂的外科技术，使这一阶段的起搏器研究者多为外科医生，也使这一技术的使用受到较大的限制。20世纪50年代初期，直流电起搏技术刚刚起步，尽管疗效肯定，但其体积巨大，因此便携式仅仅是一个名词而已，实际只是可以移动的起搏装置。此后不久，世界上第一台真正便携式临时起搏器问世，该起搏器的能源为一般电池。《星期六邮报》向全世界报道了这一消息。从随身携带到全埋藏式经过数代科学家、医学家的不懈努力，确立了体外临时起搏技术及临床应用方法。但由于其携带不便和容易并发感染，促进了全埋藏式起搏器开始研究。1958年，在瑞典斯德哥尔摩的卡若林斯卡医院植入了世界首例全埋藏式人工心脏起搏器。这一举世瞩目的手术是由该医院的胸外科医生森宁教授执刀，他成为世界第一位全埋藏式人工心脏起搏器植入的手术者。植入的固定频率型起搏器是由埃姆奎斯特博士设计的，他因此成为世界第一例埋藏式心脏起搏器的设计者。植入的起搏器外形为圆形，电池通过体外感应充电方式无创性充电，每周充电一次。这名世界上第一位接受全埋藏式心脏起搏器治疗的病人拉尔森患完全性房室阻滞多年，频发心脏停跳引起阿斯综合征，各种药物治疗均未奏效，病情逐渐加重，起搏器植入后心率明显增高，临床一般状况改善。拉尔森此后又先后更换了27台起搏器，依赖心脏起搏器生活工作了46年，86岁时因癌症去世。在瑞典植入起搏器的同时，在美国明尼苏达州双城区工作的外科医生李拉海，发现室间隔缺损修补术后的患者常出现完全性房室阻滞，严重威胁患者的生命。1957年万圣节，因为双城区电力负荷过重，李拉海所在的医院停电，体外起搏器因而停止工作并导致一名患儿死亡。这一事件促使李拉海博士与一家企业合作，希望制造一种能植入人体内的心脏起搏器。纽约州立大学水牛城分校的副教授格雷特巴奇和另一位博士设计出第一台原型机。1960年，李拉海医生完成了美国历史上第一台人工心脏起搏器的植入术。在这以前，美国的起搏器都是像电视机一样大，是临时性在患者身体外侧使用的。有趣的是，格雷特巴奇当时认为，他可能已经毁掉了自己的研究计划。因为他不是把一个1万欧姆的电阻器用在心脏记录原型物上，而是用了1兆欧姆的，结果这个电路产生的信号跟人类心跳非常相似。格雷特巴奇立刻意识到，这个精确的电流也许可以调控脉搏，使因病减弱的心跳重新恢复正常。从某种意义上说，起搏器发展史就是一部起搏技术创新史。至今，心脏起搏技术还在迅猛发展，每年都有很多新的功能、新的技术问世，使起搏器技术更加完善，使佩戴者更大程度上受益。2014年10月22日星期三责编/肖雯慧刘扬版式/李响Email:[e-mail]电话:8520188720延伸阅读心脏起搏器：偶然的伟大发明郭继鸿张海澄孙玉杰起搏器实际上由两部分组成：一是脉冲发生器，也就是平常所说的起搏器，埋藏在胸前皮下，植入后用手在体表就能摸到外形；二是起搏器导线，用来连接脉冲发生器和心脏的电线。脉冲发生器内部主要的重量是电池（大容量的锂电），另一部分是各种复杂的电路系统，犹如起搏系统的“大脑”。随着科技的进步，现在起搏器的体积越来越小，长与宽不超过5厘米，厚度小于6毫米，重量在20克-30克，有的甚至只有12.8克。起搏器通常是植入到右侧锁骨下的上半胸皮下。起搏器的导线是绝缘的，很细，沿着静脉进入到心脏内，把脉冲发生器和心脏联系起来，一方面把起搏器发放的电刺激传输到心脏，从而让心脏跳动，另一方面又会从心脏收集电信息反馈给起搏器，以保证心脏本身的跳动与起搏器发出电刺激的跳动步调一致、和谐而不互相矛盾。大多数情况下，起搏器是为那些心率过慢而引起不适的人准备的。有许多原因可以引起心率减慢，两类最常见的需要安装起搏器的疾病是：窦房结病变和心脏传导系统病变。这些疾病可导致心脏：（1）持续性地心跳过慢。（2）间歇性地心跳过慢。（3）心跳过慢与心跳过快相交替。当发生以上情况后，心脏将无法泵出足够的血液满足您全身的需要。这样便出现头晕眼花、乏力、健忘、心慌及眼前发黑等症状，甚至发生突然晕倒、猝死。出现这些情况后，一般均需安装起搏器治疗。除此之外，有以下几种情况也可能需要安装起搏器：（1）颈动脉窦高敏综合征：常因衣服高领转头出现晕厥，或轻压颈动脉即可引起3秒以上的心脏停搏。（2）肥厚型梗阻性心肌病：心脏超声可以确诊，通过特殊的起搏器可减轻左心室流出道梗阻，并为大剂量应用药物保驾护航。（3）顽固性心力衰竭：通过特殊的抗心衰起搏器，除右心房、右心室分别植入电极外，还要通过冠状静脉系统植入左室电极，以恢复房室同步和双心室同步，60%-70%的顽固性心衰患者心功能可得到明显改善。谁需要安装心脏起搏器？小小的、可以植入胸腔的心脏起搏器，已经成为很多人离不开的医疗设备，而其原理则入选“人类历史上十大伟大而偶然的发现”——纽约州立大学水牛城分校的副教授格雷特巴奇，本来计划把一个1万欧姆的电阻器用在心脏记录原型物上，却偶然使用了1兆欧姆的，结果这个电路产生的信号跟人类心跳非常相似。格雷特巴奇立刻意识到，这个精确的电流也许可以调控脉搏，使因病减弱的心跳重新恢复正常。而在这以前，起搏器都是像电视机一样大，是临时性在患者身体外侧使用的。从某种意义上说，起搏器发展史就是一部起搏技术创新史。猜你好奇起搏器怎样植入人体植入起搏器在当今是一个非常普通的小手术，可在手术室或心导管室进行，大约需要1小时左右。该过程只需极少的局部麻醉，在整个手术过程中患者是清醒的，可以放松地与医生对话和接受手术。通常在锁骨下方的上胸部切开一个横切口，将起搏器的电极导线通过锁骨下的静脉进入心脏。医生通过电视荧光屏（一种X光监视装置）的指示将起搏器电极的前端固定在心腔内的特定部位，测试各参数满意即可。接下来是把一个小巧的脉冲发生器（即起搏器）与电极导线连接，并将其放入切口内的皮肤下（囊袋），最后将皮肤缝合，关闭切口，手术就大功告成了。在手术结束以后，患者即可回到病房（国外常常是自己走回病房），立即可以进食、饮水、下地、如厕。以后的几天如果觉得切口处疼痛，可以用适量的止痛药帮助解决，但大多数人可以忍受而不需要止痛药。一般7天后即可视伤口情况进行拆线。佩戴起搏器能过安检、打手机吗早期的起搏器，遇到外界强磁场会受到干扰；现代的起搏器具有很强的抗干扰能力，机场的安检设备、超市里的电子眼都可以安全通过。可能影响起搏器工作的日用电器，只要离起搏器15厘米就行，电视遥控器对起搏器根本没有影响。不过，有强磁场的工厂、高压变电站等地方，佩戴了起搏器的患者不要进入。手机是可以继续使用的，只是不要靠起搏器太近，比如不要把手机放在上衣兜里，接打电话时用植入侧另外一侧的手拿着手机就可以。而且，目前有些品牌的起搏器，已明确注明不受手