第一篇　體外循環發展簡史

第一章　體外循環的產生

第一節　心臟對醫學的挑戰

一、對心臟的初步認知

（一）中國傳統醫學對心臟的認知

古代中醫認為人是一個有機的整體,各個臟器有分工也有合作,有聯系也有制約,它們之間的關系主要是通過陰陽五行的學說來表達。古人以五行為世界萬物的基本因素,其表現在五臟方面,則心屬火、肝屬木、脾屬土、肺屬金、腎屬水,然后再在這基礎上建立起相生相克的關系。

古代中醫認為心為神之主,脈之宗,起著主宰生命活動的作用,故《素問·靈蘭秘典論》稱心為“君主之官”。心的生理功能主要有兩方面:一是主血脈,二是主神志。心與小腸互為表里。心主血脈包括主血和主脈兩個方面。全身的血液都在脈中運行,依賴于心臟的搏動而輸送到全身,發揮其濡養的作用。心臟的正常搏動,在中醫學理論中認為主要依賴于心氣。心氣旺盛,才能維持血液在脈內正常地運行,周流不息,營養全身。心氣不足,可引起心血管系統的諸多病變。心主血脈的生理功能可概括為兩個方面:一是氣血運行的通道,即血脈對血的運行有一定的約束力,使之循著一定方向、一定路徑而循環貫注,流行不止；二是運載水谷精華,以布散周身,滋養臟腑組織器官。這些功能全賴于心主血脈的生理功能。其華在面,是指心的生理功能是否正常,以及氣血的盛衰,可以從面部色澤的變化而顯露出來。如心氣旺盛,血脈充盈,則面部紅潤光澤；如心氣不足,則可見面色發白、晦滯。在中醫學理論中,神有廣義和狹義之分。廣義之神,是指整個人體生命活動的外在表現。狹義之神,即是指心所主的神志,即人的精神、意識、思維活動。《素問·邪客》說:“心者,五臟六腑之大主也,精神之所舍也?！毙闹魃衩鞯纳砉δ苷?則神志清晰,思維敏捷,精神充沛；如心有病變,影響到神志活動,則可出現精神意識思維方面的異常表現,可見失眠、多夢、神志不寧、甚則譫狂；或見反應遲鈍、健忘、精神萎靡,甚則昏迷等臨床表現。

（二）西方早期對心臟的認識

西方的認識論應追溯到古希臘和古羅馬時期,其特點為理性求實。由于客觀條件的限制,當時人們對心臟的認識尚處在一種朦朧狀態。

被西方尊為“醫學之父”的古希臘著名醫生Hippocrates(公元前460～前377)是西方醫學奠基人。提出“體液學說”,認為人體由血液、黏液、黃膽和黑膽4種體液組成。對于心臟和循環,提出“肝脾造血、心臟加熱、肺臟冷卻”的學說。

古羅馬時期的Galen(公元前199～前129),是當時最著名最有影響的醫學大師,他被認為是僅次于Hippocrates的第二個醫學權威。Galen的最基本的理論是生命來自于“氣”。腦中的“動氣”決定運動、感知和感覺。心的“活氣”控制體內的血液和體溫。肝的氣控制營養和新陳代謝。帶有自然靈氣的血液從肝臟出發,沿著靜脈系統分布到全身。它將營養物質送至身體各部分,并隨之被吸收。肝臟不停地制造血液,血液也不停地被送至身體各部分并大部分吸收,而不做循環的運動。他認為心臟右邊是靜脈系統的主要分枝。從肝臟出來進入心臟右邊(右心室)的血液,有一部分自右心室進入肺,再從肺轉入左心室。另有部分蓋倫以為它可以通過所謂心臟間隔小孔而進入左心室。流經肺部而進入左心室的血液,排除了廢氣、廢物并獲得了生命靈氣,而成為顏色鮮紅的動脈血。帶有生命靈氣的動脈血,通過動脈系統,分布到全身,使人能夠有感覺和進行各種活動,有一部分動脈血經動脈而進大腦,在這里動脈血又獲得了動物靈氣,并通過神經系統而分布到全身。

二、對心臟的科學理性認知

歐洲中世紀一千多年,基督教文化盛行。上帝創造一切,人們用“圣經”解釋一切。心臟和循環還是充滿神秘的未知領域。直到文藝復興時期,比利時解剖學家維薩里和西班牙醫生塞爾維特經過不懈努力試圖推翻Galen的理論。然而在教會的迫害下,他們付出了生命的代價,也沒能對血液到底在身體內部如何運行作出合理的解釋。在醫學史上,Galen的血液運動理論統治了近一千五百年之久。

歷史的重任落在英國醫生Harvey肩上。他知難而上敢于向權威挑戰,以無可辯駁的事實證明了血液循環和心臟功能。這使得他成為與哥白尼、伽利略、牛頓等人齊名的科學革命時期的巨匠。

Harvey是實驗生理學的創始人之一,他首次闡明了血液循環的原理。在系統地分析了前人的研究情況后,Harvey首先通過一個簡單的數學運算來論證血液循環的概念。他估計心臟每次跳動的排血量大約是2盎司(1盎司≈0.028kg),心臟每分鐘跳動72次。用簡單的乘法運算得出每小時大約有540磅(1磅≈0.434kg)血液從心臟排入主動脈。但是540磅遠遠超過了一個正常人的整個體重。這時的Harvey明顯地認識到了等量的血液往復不停地通過心臟。提出這一假說后,他花費了9年時間來做實驗和觀察研究。1628年,他劃時代著作《心血運動論》的出版標志著近代生理學的誕生。在此書中Harvey提供了大量的證據從各個方面證明了心臟是一個可以泵出血液的肌肉實體,血液以循環的方式在血管系統中不斷流動。此外,Harvey還徹底否定了心臟的心室之間可以透過血液,指出右心室的血液通過肺循環流到左心室并證實了心臟瓣膜和靜脈瓣的作用。

三、心臟對外科的挑戰

（一）心臟——外科醫生的禁區

血液循環必須周而復始,心臟必須不停地跳動。否則意味著生命的終止。18世紀末19世紀初,Stenon Bichat及一批生理學家在動物實驗中發現腦、脊髓、神經、肌肉等器官和組織,若有血流通過則可維持其活性?；谶@些實驗觀察,法國Le-Gallois在1812年提出一個設想:“如果能用某種裝置代替心臟注射動脈血就可以成功地長期維持機體的存活”。這一思路堪稱為離體器官體外灌注的先河。19世紀許多研究者為此目的進行了艱苦的探索。要達到離體器官體外灌注必須解決3個問題:一是血液的抗凝；二是要有某種裝置代替心臟驅動血液灌注；三是設法使靜脈血氧合成動脈血,即代替肺進行血液體外氧合。在這3個問題沒有解決之前,實行心臟心臟手術是不可想象的。19世紀末,被稱為外科之父的奧地利醫生Theodor Billroth對心臟手術寫下這樣的名言:“對心臟實施手術,是對外科藝術的褻瀆。任何試圖進行心臟手術的人,都將身敗名裂?！?/p>

應該指出,19世紀有關心臟的病理生理狀態人們所知甚少,手術器械與技巧也處于初級階段,基本沒有高級生命支持手段,甚至連輸血技術也未成熟,進行心臟手術的危險性不言而喻。心臟畢竟與其他多數器官不同,它不能長時間停止運動,否則患者必將死掉。19世紀的醫生很難設想在心臟上做手術的可能性,而那時對其他器官進行的外科手術則已取得巨大進展。

（二）外科醫生對心臟的挑戰

1.心表面手術

德國法蘭克福的外科醫生Ludwig Rehn(1849～1930)便成功地為1例心臟外傷的患者進行了縫合。1896年9月7日凌晨三點半,警察送來一名重患:一名22歲的小伙子被刺中心臟,面色蒼白,呼吸困難,脈搏不規則,衣服被血浸透,傷口位于胸骨左緣三指第4肋間處,出血已經停止。也許Rehn正是顧忌到了心臟手術的危險性,也許是患者自身的情況暫不允許做手術,總之,直到9月9日,患者已近瀕死狀態,Rehn才下決心冒險一搏。此時,假如Rehn仍舊遵循大師的訓誡,為不使自己身敗名裂而不予施救,這個年輕人當然必死無疑。Rehn打開了患者的胸腔,清理了胸腔和心包內的凝血塊,發現心室壁上有一個1.5cm的傷口,血液仍在汩汩而出,心臟也仍在跳動,他決定用絲線縫合這個傷口。可如何在一個跳動的心臟表面進行操作呢？Rehn選擇只在心臟舒張的時候進行進針與出針的操作:在心臟舒張時于傷口的一側進針,然后待收縮期過后,在下一個舒張期于傷口的另一側出針,打結……就這樣,謹小慎微地縫合到了第三針,出血得到了控制,心率呼吸改善。Rehn用鹽水沖洗胸腔之后,關閉了手術切口,患者得救了。在這次手術后的第14天,Rehn在德國外科學會上報告了這一病例,證明了心臟是可以縫合修補的。

2.低溫停循環心臟直視手術

美國醫生John Lewis(1916～1993)在前人關于低溫研究的科學成果的基礎上,利用動物模型證明,通過麻醉,消除因寒冷引起的肌肉張力的增加和震顫,發現氧耗的下降幾乎與體溫的降低呈線性關系。通過計算,20℃的體溫可使體循環中斷15分鐘,這也許足夠在直視下修補房間隔缺損。

John Lewis在對狗進行了一段時間的實驗研究之后,1952年9月2日首次應用腔靜脈阻斷和全身中度低溫的技術,直視下對一位5歲女孩成功地進行了房間隔缺損修補術。這一時刻具有重要的歷史意義,它是世界上第一例成功應用于人類的心內直視手術。缺損的直徑達2cm,術中采用了腔靜脈阻斷和全身中度低溫(26℃)技術,時至今日,這位女孩依然健在,她已是兩個健康兒童的母親。實踐證實低體溫加腔靜脈阻斷對于單純的房間隔缺損來說是極好的方法。Lewis等在1954年報道了9例進行房間隔修補術的患者,其中8例成功。同年稍后,Lewis等報道11例房間隔修補術,死亡率為18%。此方法只能對簡單房間隔修補術創造一定的手術條件。當遇到心臟復雜畸形時,表現出明顯的局限性。