没想到,除颤复苏的历史有这么久……

原标题:没想到,除颤复苏的历史有这么久……

(感谢李永勤教授对本文的大力指导和无私帮助。李永勤教授:中国人民解放军第三军医大学生物医学工程系教授、博士生导师,主要从事心肺脑复苏监测与治疗的关键技术研究。)

在电除颤出现之前,人类已经开始复苏急救的探索。例如1800多年前,张仲景就在《金匮要略》中记录了心肺复苏的案例,并且针对不同情况的危重患者提出不同的复苏方法。

而电除颤,则要从这里说起……

——莱顿瓶的诞生——

1660年,荷兰莱顿大学教授彼得·范·穆森布罗克做了个魔法实验。“把带电的物体放进玻璃瓶里,就可以把电保存起来。”别小看这个瓶子,它的发明,标志着人类开始了电的研究;到了1745年,莱顿瓶就广泛用于电击小动物实验。

电是找着了,但怎么样才能有持续的电源?

这一问题引起了本杰明·富兰克林的注意,在1752年6月的一天,天色昏暗,电闪雷鸣,富兰克林和儿子威廉在牧场上放出了用丝织品做成的风筝,在风筝线的末端绑了一把钥匙。这时,他突然发现线的尾端,麻绳纤维相互排斥地耸立起来,他立刻伸手去碰钥匙,受到强烈电震。富兰克林由此得出云中充满了电的结论。

富兰克林为了进一步证实电的性质,立了一个安装有金属线的杆子,尾端系两个铜铃,中间吊一个铜球,系在风筝线的尾端。当云飘过时,铜球在铃中摆动。铜球受到电荷引力,碰响了铃。而后,他又将天电存入莱顿瓶内,终于证实自然雷电与摩擦生电相同。

消息不久传到英国,英国人立即采用这一发明成果,并于1752年年底发表了他的论文。可悲的是,一位圣彼得堡的科学家在试图进行这项实验时被电死了。所以大家不要模仿哦~

但关于富兰克林,有一些小八卦:

——“起死回生”的实验——

将电真正运用于生物学领域,还要得益于一项“起死回生”的实验。1775年,丹麦的科学家彼得·阿比高德做了以下实验,并在人类身上也进行了尝试。

这是电除颤首次被记录,彼得得出了“电”里面隐藏了某种“起死回生”魔力的结论。但也有反对的声音存在,例如意大利费利斯·丰塔纳指出,莱顿罐子里的“电容物”会直接杀死小羊羔和小鸡,或者会导致其石化。

尽管如此,人类战胜死亡的课题依然成为当时科学组织、医学协会的研究方向。

1788年,英国医生查尔斯·凯特在英格兰皇家救援溺水协会的年鉴上发表了一篇题目为“目击下死亡的复苏”的文章,描述了被认为是人类历史上首次成功实施的电除颤术。

这项电除颤术是在救治一位坠楼濒死的小女孩时被发现的,无计可施的情况之下,他突然想起“母鸡实验”,于是对小女孩实施了电击,让小女孩奇迹般“复活”了。

之后,一名叫菲尔的医生总结前人经验,画下了人类第一台“电击器”的雏形。遗憾的是,由于当时缺乏相关的科学理论支撑,电除颤这项技术并没有引起主流医学界的关注。

不久,英国科学家詹姆斯·库里对复苏病例进行了回顾,他对电极的定位已经非常接近现代紧急体外除颤器的电极板位置。

到了19世纪初,约翰·阿尔迪尼通过实验,认为电复苏应该与人工呼吸技术相结合,只有在连续两个小时的抢救没有成功的情况下才需要通电。

但这位老兄弟较为重口,他把刚被绞死的罪犯尸体作为实验对象,给尸体通电让其抽搐,被媒体批评为是病态邪恶的,所以他的实验并不受欢迎。

——心室颤动的探索——

那么为什么电除颤能够让人复活过来呢,电除颤对心脏的作用引起了人们的注意。扬·浦肯野在1839年首次描述了心脏内通过心室的特殊纤维的导电机制。

1849年,德国科学家卡尔弗里德里希·威廉路德维希和他的学生莫里茨·霍法,通过在狗的心脏中直接向心室施加电流来诱发心室颤动,这可是第一次记录了心室颤动的发作哟。

到了19世纪80年代,根据多名医生的研究进展,人们了解到,很多人的心搏骤停是因为心室纤颤造成的,而电流通过人体,也可以造成室颤,当然也出现一定的高电量反而可将室颤转换为正常心律的说法。

——体内外除颤的研究——

在1899年,普雷沃斯特和巴特利进行了第一次真正的体内除颤,在世界上首次论证了电除颤可终止室颤发作。

20世纪初,触电导致室颤身亡的人越来越多,不得不让人们去寻找更好的解决方法。1933年,胡克等3人经过反复的动物实验,证明大约5安培的交流电是成功转复的合适电流。不久后,路易丝·罗比诺维奇发明了体外起搏器和经胸除颤器。

1938-1939年,古尔维奇等人开发了一种利用电容器放电进行经胸除颤的方法。他们在650多只狗和羊身上进行实验,将金属电极放置在胸腔两侧,与心脏位置一致,用盐水湿润的纱布覆盖,并用交流电通过它们来诱发纤维性颤动。用体外交流电电击治疗室颤在动物身上得到了验证。

古尔维奇是二十世纪苏联电生理领域的关键人物,他在1952年研制了世界上第一台医用的经胸直流单相波除颤器ID-1-VEI,首次尝试用在心脏外科手术上。他还在1962年提出了一种全新的除颤方法——双相波形放电,他和维宁根据这个方法设计了世界上第一台双相波除颤仪。古尔维奇在1970年被授予苏联国家奖,接下来的一年,苏联开始批量生产双相非对称准正弦波除颤器。

1947年,西雷斯福大学的外科教授贝克成功对有室颤的人类施行了电除颤。他认为除颤器是挽救心脏的好工具,还开设了一系列复苏的课程,引导3000多内科医生认识室颤和使用除颤器。他制造出世界上第一台“体内心脏除颤器”。

欧洲捷克科学家博胡姆·佩斯卡发现双相DC波形被比电容器放电具有更多优势。在1953年,斯图亚特·麦凯和桑福德·利兹在狗身上成功使用DC直流电除颤方案。与AC交流电不同,DC由于其恒定的振幅,可以安全地保持在可诱发进一步纤维性颤动的范围之外。

1954年库文霍文和佐尔等人成功研究了体外电击除颤术(60Hz交流电,放电0.15秒)。他发明一个由交流发电机建立的人体体外除颤模型,于1955年成功使用。同年,在中国,1955年天津医学院王源昶教授在手术室用体外心脏按压术成功复苏心搏骤停患者。

1956年佐尔首次报道应用体外电击除颤成功抢救一例室颤病人,并证明电击除颤术可终止临床上任何类型的快速性心律失常,电除颤术无疑掀开了CPR史上崭新的一章。

早期的除颤器使用正弦波样交流电,其中最大的一个部件是变压器,可以将墙上的插座电源转换为1000伏,但他的交流发电机除颤器又大又重,令人望而却步,不适合在院内外快速运输。

第二年,约翰霍普金斯团队开发了一种120公斤重的胸腔闭式除颤器,但只局限于医院使用,并不能真正达到便携的效果。讽刺的是,尽管库文霍文花了几十年时间研究除颤,但他还是被波士顿心脏病学专家保罗·佐尔抢先公布了日期。

1958年,美国未来副总统休伯特·汉弗莱访问苏联时,对苏联的复苏研究进展大感惊讶,因为苏联在该领域领先美国近二十年。同年,1958年美国医生Pater Safar发明了现代意义上的口对口人工呼吸急救术,证明了往患者嘴里吹气是可以起到急救的效果的。

——现代除颤器的新篇章——

虽然在20世纪50年代开始出现了心脏除颤器,但因为普及推广困难,受制于当时的科学条件,心脏除颤器需要外接交流电源,无法适应争分夺秒的院外环境。

后来经过美国波士顿的劳恩医生的实验论证,直流电除颤可以持续、均匀地对整个心脏进行除极,且比交流电除颤更为安全,这使得1961年后直流电的地位得到巩固,随后发现了同步电复律,由此心脏电除颤的发展掀开了新篇章。

不过很多心搏骤停的患者是在院外发生意外,于是在1965年,彭特里奇教授在同事协助下,第一台便携式直流电除颤器应运而生。1968年,彭特里奇改良装置,采用美国国家航空航天局(NASA)设计的微型电容器,使得仪器仅重3千克,更便于外携。

1969年第一台可移动除颤器上市,重达33磅,通过救护车装备直流电除颤器组成的移动式ICU,院外生存率得以提高。

中国自20世纪80年代后,大中城市医院逐步开始应用心脏除颤器,并逐步在城市医院急诊科及心内科、麻醉科普及。除颤器的普及,推动CPR的医学理论和实践发展向前迈进了一大步。

人类探索和对抗猝死进程一直没有停止,在21世纪,被称为心脏骤停的“灭火器”——AED(自动体外除颤器)诞生。2000年“国际心肺复苏及心血管急救指南”提出对心脏骤停者应该尽早行电除颤,并强烈推荐使用AED,它因小型、便携得到普及,像在日本街头也随处可见。此外,ICD(植入型除颤器)的发明也是21世纪进程中的伟大灯塔和里程碑。

人们对死亡的认识与复苏方法的进步是平行的。古人的唤醒和电刺激复苏的方法,以及体外心脏电除颤法;使得心脏电除颤从模糊概念的形成到最终成熟,很大程度上得益于电学、生理学的研究精进。而每一次重大创新和产业进步,都为世界急救复苏领域带来深刻的变革。

2021年6月,科曼S8体外除颤仪隆重上市,科曼也成为国内第二家自主研发、生产医用除颤仪的厂家。

‍‍‍参考文献

[1]起死回生的心脏除颤术http://www.kepuchina.cn/health/yxjy/2/201907/t20190712_1081428.shtml

[2]除颤历史History of Defibrillation;https://www.researchgate.net/publication/348841039

[3]陈腾飞.图文解说张仲景的心肺复苏法[J].家庭中医药,2019,26(08):12-13.

[4]徐鹏, 闫晓宇, 于云龙,等. AED急救辅助智能机器人发展探讨[J]. 数码世界, 2018, 000(007):76.

[5]朱庭光 主编;秦晓鹰,孙耀文 本册主编(本条目撰写者为阎立人).外国历史名人传·现代部分 上册.北京;重庆:中国社会科学出版社;重庆出版社,1984:414-421

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