思想散步分享 http://blog.sciencenet.cn/u/fqng1008 前三十年写日记,后三十年写博客

博文

[转载]李清晨:心脏外科之花的艰难绽放(3)

已有 603 次阅读 2019-10-19 07:59 |个人分类:医学史话|系统分类:科普集锦| 心脏外科, 发展史, 手术禁区 |文章来源:转载

第三章  起步维艰 山穷水尽

花开两朵,各表一枝。话说当初比奇洛等人为解决无血术野的问题,突破传统另辟蹊径,将低温医学的实验成果引入心脏外科的临床实践后,很多医生迅速掌握了这一技术并对简单的心内畸形发起了攻势,且成绩斐然,这可以说是心外发展史上的一个小高潮。但当他们试图以此为基础扩大战果,挑战更有难度的复杂心内畸形手术时,却难以突破低温手段固有的时间限制,很多人因此对心外科的发展前景再次悲观起来。比奇洛试图进一步通过相关研究延长低温下停循环的时间;同时,为解决无血术野而进行的体外循环的研究也在挫折中不断推进——事实上这一传统思路并没有因低温手段的出现而中断过,只不过在当时其光辉被大大地掩盖了。

如果说整个心外科发展史上的精彩事件,犹如一串异彩纷呈的宝石项链的话,那么体外循环机的从研发到正式确立应用的过程,则无疑是其中最为璀璨硕大的一颗。

今天,许多外科医生和技师也仅仅将体外循环机当做一种常规的医疗仪器加以摆弄时,普通人更没多少知道,这看似冰冷的机器背后有着许多令人激情澎湃的故事。为了这一伟大发明,很多人都付出了极大的心血,这其中不乏某些颇富传奇色彩的人物,甚至还包括人类历史上最伟大的一位飞行员——查尔斯·奥古斯塔斯·林德伯格(Charles Augustus Lindbergh,1902–1974)。关于他1927 年飞渡大西洋的壮举及对世界空邮事业的巨大贡献几乎广为人知,但很少有人提及他在1931年曾在在《SC IENCE》这本著名的杂志上,发表过一篇创纪录的论文——题为 “一个封闭的恒压下使液体流动的装置”——仅有122字,堪称史上最短。

该论文的缘起,是其小姨子1929 年患严重的风湿性心脏瓣膜疾病,这在当时是无法进行手术治疗的。林德伯格曾多次询问心脏专科医师们是否可用一种类似人造心脏的装置暂时替代自然心脏, 然后切开心脏进行纠治。 医师们对此毫无反应亦不作正面回答。有谁会在乎一个飞行员、工程师对如此重大医学事件的建议呢?更何况这一想法在当时看来就是异想天开嘛。

后来一个偶然的机会,林德伯格结识了当时已颇负盛名的艾利克斯·卡莱尔教授(Alexis Carrel,1873-1944,1912年诺贝尔生理医学奖获得者)。卡莱尔觉得林德伯格的想法很有价值,但由于当时人们对如何解决凝血、 溶血、以及感染等问题尚缺乏了解, 所以建议暂时搁置人工心肺的研究。而先进行目前的,为器官移植而进行的器官灌注实验。因为器官自供体取出后,有时候不能立即植入受体,这段时间里如何保证离体器官的活性呢?这一实验就是试图解决这一问题。而Carrel教授自己正进行的多次实验均以失败告终。后来在其实验室工作的林德伯格不负所托,研制出了当时最好的灌注装置,可以保存离体肾脏,使之能维持到移植为止。由于时代的限制林德伯格用机械方法替代心肺功能的设想未能走向实践,也许是因为林德伯格在飞行方面的成就已足以名垂青史,上帝不愿再将体外循环机的实现这一大任降临于斯吧。这一伟大设想的最终实现,主要是由一位叫约翰·希舍姆·吉本(John Heysham Gibbon,1903-1973)的人历经二十余年不懈追求的结果。

吉本出身于医学世家,其父亲爷爷太爷爷太太爷爷均为当时著名的医生,这种家庭环境的熏陶,恐怕与其日后在医学上的能够取得如此重大的医学成就不无关系。1927 年从杰斐逊(Jefferson)医学院毕业, 在宾夕法尼亚大学医院实习,2年后进入麻省总医院,在外科教授邱吉尔(Edward D, Churchill) 领导下工作。1930年10月3日,27岁的Gibbon分管一位53岁的女病人,该患者施行了胆囊切除术后15天后,因血栓形成而发生了致命的肺栓塞,病人的病情迅速恶化,出现了极度缺氧。“切开肺动脉,取出血栓”在当时的技术条件下几乎就是挑衅死神,这一以德国外科医生Trendelenburg名字命名的手术,在上世纪30年代欧洲的纪录是,140例病人中仅有9例存活,而在美国则干脆没有存活的报道,预后十分凶险。因此邱吉尔教授决定,除非万不得已,否则不能冒险手术。邱吉尔教授嘱吉本对此患者严加监护, 每 15分钟记录一次血压、脉搏、呼吸及体温, 并同时做好术前准备。吉本在患者床边整整守候了一夜。翌晨8 时, 患者突发神志昏迷伴, 呼吸心跳停止。手术立刻进行,在 6 分半钟内从肺动脉内取出众多血块并缝合血管, 但遗憾的是,患者始终未能苏醒。

吉本后来回忆说 “……患者为求生而挣扎的情景深深震撼了我,但我无能为力。当我注意到她的血管逐步膨胀,血液颜色也愈来愈黑时,很自然地想到这时若能将这些血液用任何方法持续抽出, 去除二氧化碳, 加入氧气, 再将此血液注入血管内, 同时可以使医生在阻断回心血流的情况下,安全地切开肺静脉取出血栓,就可能挽救她的生命……我们应该在病人体外做一部分心和肺的工作。”

每一个医生在其一生的执业生涯当中都将不可避免的遭遇到病患的死亡,尤其最初几例病人的离世往往会令该医生终身难忘,这当然首先是一种恶性刺激,会对该医生的从业产生重要影响,比如有的人会因受不了这种刺激而脱下白服离开医疗行业,有的人则在反复的刺激中渐渐因习惯耐受而麻木。在当时死于Trendelenburg手术的病人,通常可能不会被的外科医生认为是意外。显然,吉本还没到麻木的时候,该病人的死亡对他的刺激是如此强烈,马萨诸塞州的不眠之夜对吉本的前途甚至整个心脏外科的发展前景均产生了深刻的影响,此后的二十余年里,Gibbon把最为宝贵的青春年华全部奉献给了体外循环的事业。人生能有多少个二十年呢,更何况这二十年几乎布满坎坷与荆棘的。

1934年吉本成了麻省总医院的住院医师,获得了研制人工心肺机的准许,但当时Churchill认为这位前程似锦的弟子已经走火入魔了,批准这一请求的同时亦深感惋惜。这个开局即不被人看好的研究,未来发展的难度亦可想而知了。就整个心外发展史而言,吉本在其中的成就无疑是里程碑式的,然而就他个人来说,这段漫长的日子由于太多失败和冷遇,显然又是充满悲壮甚至有些灰暗的。还好在这期间吉本结识他生命中最重要的人玛丽·霍普金斯(Mary Hopkins)——一个得力的实验室助手、合作者兼老婆。我相信他俩的爱情故事一定十分老套经典——哪有不老套的爱情呢?一个年轻美丽的女人,一个胸怀大志的勇士,在一个原属寂寞的实验室里朝夕相处,我忍不住要幻想出种种香艳的细节了,只不过这不属于我要讲的故事,人们常说每一个成功的男人背后都有一个伟大的女人,我只是隐隐觉得吉本能够在经历了那么多挫折的情况下,仍坚持研究20余年,玛丽一定功不可没,更何况她还不是吉本背后的女人,因为他们是并肩战斗。自古英雄皆寂寞,吉本居然得此红颜相伴,未来将有多少崎岖坎坷我们且去踏平它们吧。



我们的英雄上路了。万事开头难,这一设想要想落实到实验,其纷繁复杂的种种细节超乎我们的想象。经过一段时间的忙碌,在妻子Mary Hopkins的帮助下,到1934年底时吉本用橡胶、玻璃、废金属、自制瓣膜、橡皮手指套等零星实验杂物(怎么听起来就觉得像一堆破烂儿!)制成了一台“人工心肺机”——单就我们知道的这些材料来说,不用亲眼目睹该机器的尊荣,我们称其为简陋或者原始都未免太客气了。

就是在这样艰苦的起始条件下,吉本夫妇不顾一切质疑与嘲讽,凭着满腔热忱和坚定的信念,逐步展开、推进实验研究,他们首先采用的动物是猫(因为当时猫比狗更容易得到,而且当时机器的容量尚不能在大体型的动物上进行心肺转流),将静脉血自颈静脉引出, 经与氧气结合后注入股动脉, 然后钳夹肺动脉10~ 25分钟以模拟肺动脉栓塞。到1935年的时候,他们已能用机器代替心肺,使猫的心脏在体外循环下停止搏动,39分钟后恢复循环功能。

1937年的全美胸外科会议,在吉本看来应该是一个崭露头角引起学术界瞩目的大好机会,但他的研究成果,并没有多少人在意,外科学界对该研究表现的极为冷淡,只有一个学者关注到了吉本到的报告,称其为“儒勒·凡尔纳式的幻想”。凡尔纳这位被后人称之为现代科学幻想小说之父神奇作家,在19世纪的好多作品中幻想出来的事物都在后世得以实现,但吉本实验被冠以这样的评价,显然是讽刺多于赞同,但可悲的是,这种讽刺居然让吉本感到些许慰藉,因为在学术界一片的冷落和沉默中讽刺也是关注的一种啊,这是多么令人沮丧!

吉本在这次会议上吃到了一个软钉子,但他坚信自己的方向是正确的,于是他继续改进着各方面的细节,到1938年的时候, 在39次动物实验中已有13 次可以获得存活, 这在当时已是极为可贵的纪录了。吉本详细记录着每一只动物的死亡情况,发现死亡的主要原因是低血压、休克和低氧血症。问题总是随着实验的逐步深入而纷纷浮出水面,那就一个一个的啃好了。虽然在当时,也有别的科学家为完善心肺机做出了贡献,但相关的最主要的难题多是由吉本解决的。高处不胜寒,这一孤独的领军人物在这一布满未知困难的领域里披荆斩棘,踯躅而行。

1942年他参军,也许战火的洗礼使其更加坚定了自己的理想,1946 年复员后转到杰斐逊医学院继续人工心肺机的改进, 他的坚持与阶段性的成果终于使其获得了部分人的认可,在此期内他得到了美国国立卫生研究院(NIH)的资助, 并受到IBM公司负责人汤姆·华森(Thomas Watson)的赏识。得益于这两大巨头的经济和技术的支持,吉本如虎添翼,有钱了,自然可以鸟枪换炮,实验动物也由猫改成了狗。虽然实验过程的基本原则还是由吉本负责,但IBM强大的技术力量还是为其助力颇多,又兼结合了其他同道的合理建议,人工心肺机在这一阶段遂得到极大改进。

当时需要攻克的技术难点包括:心肺机血流调节的精度问题,为抗凝血而加入的肝素与血液的比例问题,混合气体的比例问题,减少溶血的问题,防止各种血栓进入血管的问题,如何选择适当的麻醉剂的问题……甚至于器械拆卸、清洗、消毒装配等等细节问题均须一一加以觖决, 这些问题(远非全部)罗列到一起,普通人看着都要头晕的,可吉本却凭着过人的智慧与精力与这些问题死磕。

比如当时经过对死亡动物的详细研究,吉本发现,一个极主要的原因是脏器里的小血栓形成。这使吉本意识到,在血液回到动物体内之前,需要一个过滤器来去除转流过程中形成的栓子。开始,他们用动物的肺组织充当滤网,但这一招似乎没有奏效,实验动物还是死。而后,他们选用了一种人工材料的滤网才使这一问题获得解决。

就这样经过长达近二十年的辛勤工作,解决了无数的细节问题,吉本付出了常人难以想象的心血,终于将动物实验的结果大大地改进了,在1949年到1952年之间,实验动物的死亡率已经由80%下降至10%了——这已是当时最好的实验结果了。基于这些成功的实验,吉本开始考虑进行人体试验了。

如果,我们将这一阶段吉本的成果与同一时期的比奇洛和刘易斯相比,我们不难发现,在时间限制方面吉本的心肺机明显占优,但在动物的存活率方面也只能打个平手。毕竟10%的实验动物死亡率还远说不上安全,而且,这些还是健康动物,同样的措施应用到一个病人身上,将是什么结果呢?而在这个时候要进行人体试验,我们真的不免要为吉本和病人都捏一把汗。当时明尼苏达州大学的克拉伦斯·丹尼斯教授(Clarence Dennis,1909-2005)也在进行体外循环机的有关研究,当他们初次相遇时,吉本曾热情地拥抱他, 并自嘲地说:“原来在这个世界上还有人不认为我只是一个做白日梦的家伙。”

丹尼斯到1951年也开始考虑进行人体试验,但他两次试图在体外循环的帮助下关闭房缺都惨遭失败。而今同一战壕的战友已经初尝败绩,等待吉本的又将是什么命运呢?

1952年2月,吉本的机会来了,一位体重 11 磅,15 个月的女婴因巨大房间隔缺损而住院。吉本用人工心肺机作体外循环转流后切开右心房,但是他却未发现房间隔的缺损!惊出一身冷汗的手术团队不得不迅速思考问题到底出在哪里,正当吉本打算作其他部位探查时,女婴死掉了。后来的尸检结果证明该患儿不存在房缺而是巨大的动脉导管未闭——也即误诊是导致该患儿死亡的主因,真是“天亡我也,非战之过”。虽然不是由于体外循环和手术操作直接导致的患儿死亡,但首战即折戟沉沙毕竟不是什么好兆头。人体试验不同于爱迪生实验灯泡,败了多少次之后你还可以宣称成功地发现了999种不合适的选择材料,这种试验人命关天,很可能成则封奏九重天,败则贬去潮阳路八千了。

好在这次失败的阴影,并没有影响吉本太久,他很快就重振旗鼓了。1953年5月6日,这个值得心脏外科发展史大书特书的日子,吉本再次获得机会,一位18 岁的大学女生患有巨大房间隔缺损,她在手术前半年的时间的里已经发生了3次心衰,说不定下次什么时候这个年轻的生命就会画上句号了。吉本用人工心肺机转流 26 分钟获得修补成功。这是世界首例临床体外循环下心内直视手术。患者于术后2个月作检查,显示缺损完全修复。在80年代后期的随访中患者生活质量良好。

二十年辛苦无人问,一举成名天下知,也许吉本一直在做着这样的美梦,并无数次在梦中笑醒之后,继续直面惨淡的困境。这一成功凝结了他20年来心血与智慧的结晶,实属来之不易。当丹尼斯得知消息去电话向他表示祝贺时,吉本的兴奋溢于言表,两个寂寞的孤胆英雄真应该为此大醉一番。

但吉本期许的那种一鸣惊人、举世轰动的效果并未出现。我们应该还记得,房间隔手术的第一次直视下修补,是1952年9月2日刘易斯在明尼苏达大学利用低温下阻断血流成功实施的,并且到1953年的时候低温已经在一定范围内得以普及和应用,因此吉本的这一次原本具有非凡意义的成功,在当时并没有取得应有的关注,其光芒由于低温所取得的卓越成果而显得黯然失色了。如果1952年2月吉本的第一次尝试没有因为误诊而失败,那么,这第一例房间隔的修补手术就是由吉本完成的了,这种低温反客为主的情形还会出现么?我相信,这个问题吉本也一定反复问过自己,只是答案已不再重要了。因为现在重要的是,扭转形势,迎头赶上。

方法只有一个,那就是继续做几个漂亮的手术!可按当时的情况,从病人的角度来说,这等于是在有一个风险相对较低的选择的情况下,医生却建议病人选择一个成功把握并不大的方法,这要花费多少唇舌之功。个中深意,我们可以慢慢思考,但假如没有当年的这些尝试,今天的医学界就会是另外一番摸样了。

然而更为遗憾的是,吉本再也没有能够重复这一令人鼓舞的结果。在随后的三次心脏手术中他的病人先后死亡。同一时期,另外三个独立的研究者 Helmsworth, Dodrill, 和Clowes-were,他们在体外循环下尝试简单的心内修补的努力也因为导致了意料之外令人费解的死亡而归于徒劳。这一连串接踵而至的打击终于击溃了这位强人的意志,绝望的吉本对体外循环机的临床应用彻底失去了信心,告别了他已倾注20余年心血的研究领域,再也不做心脏手术了。

这些失败使,已经蔓延的对直视手术修补复杂心脏疾病的悲观情绪雪上加霜,体外循环机的安全性及可行性受到人们的怀疑,其他各个心脏中心对体外循环的研究也纷纷下马。此路似已不通,那比奇洛对土拨鼠冬眠的研究又有哪些进展呢?悲哀的是他也未能成功地突破时间的限制,将低温的战果进一步扩大。似乎所有的路都被堵死了。难道人类对复杂心内畸形手术的征战之路,居然已经到了山穷水尽的地步么?

正所谓:

灵光乍现浮云过,廿年心血无处寻,英雄梦碎豪情尽,大业中兴靠谁人?

Gibbon早期的装备。

鸟枪换炮之后,1949年和1951年的装备明显不那么土了。



http://blog.sciencenet.cn/blog-279293-1202528.html

上一篇:[转载]李清晨:心脏外科之花的艰难绽放(2)
下一篇:[转载]李清晨:心脏外科之花的艰难绽放(4)

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-11-20 06:36

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部