屋外狂风呼啸、雷声大作,由尸体碎块拼接而成的怪物静静躺在实验台上,一道闪电划破黑暗天空击中怪物,它活了过来,疯狂医生弗兰肯斯坦的复活实验成功了。
上面的请节源自科幻小说《科学怪人》(Frankenstein),这部作品被改编成了上百部电影和戏剧。作者1818年出版小说时一定想不到,百余年后用电击“起死回生”将成为普通医生的必备技能。
尸块组成的怪物被电击后重获生命 |Frankenstein
坠窗的3岁女孩
第一次尝试
现在我们知道,适当的电击可以帮助心脏恢复正常跳动,在危急时刻挽救生命。不过,人们对于电击的尝试,早在没有稳定电源也不知道该电什么部位的时候就开始了。
电一直被认为有神奇的力量,第一个可以储存电的容器出现在1745年,也就是莱登罐(Leyden jar)。人们学会储存静电和控制放电之后,迫不及待地开始莫索电的作用,包括将电用于人体。
第一次可能把人“复活”的电击发生在1774年7月16日。那天,3岁的凯瑟琳·索菲亚·格林希尔(Catherine Sophia Greenhill)从自家窗台摔下去,医师宣布已经没什么可抢救的了。于是,住在街对面的斯夸尔斯先生(Mr Squires)征求孩子父母同意后尝试了电击,这时距离凯瑟琳摔落已经20分钟了。
1792年杂志刊登的电击装置,类似于斯夸尔斯先生使用的 | 参考文献[1]
斯夸尔斯挪动着装置,用电刺机女孩的各个部位,最初几次尝试没什么效果,但电击胸部之后,他莫到了微弱的脉搏。不一会儿,凯瑟琳开始叹息,然后逐渐恢复了呼吸。大约10分钟之后,女孩吐了,此后几天意识有点模糊,但一周后看起来完全恢复健康了。
这也许是历史上第一个心脏电除颤成功案例。不过,也有可能女孩心脏没出问题,而是头部受到了创伤,电刺机只是把她从昏M之中唤醒了。
本次“复活”仅仅是撞运气的勇敢尝试,还没有人知道电击的关键部位以及电是如何起效的。另外,当时发电机还没被发明出来,人们连稳定的电力都没有。
电击让心脏静下来
但不能启动它
凯瑟琳被电唤醒一百年后,实用的发电机出现了,人们开始利用电照明和生产。获得便利的同时,因为意外触电身亡的电力公司员工多了起来,医生却不知道电致死的原因。
到1887年,英国生理学家奥古斯都·德西雷·沃勒(Augustus Desiré Waller)第一次记录下人体的心电图。此后,科学家们才逐渐了解心脏有电才能跳动:正常的心脏就像有一群老板定时发令(窦房结自动规律放电),命令经各层领导逐级下传(传导束将电信号传至心脏各处),上百亿名员工收到命令后合力把一个巨型水球挤扁再拉开(心肌协调收缩和舒张),将血液泵出再吸入心脏,使其在全身循环流动提供养分并带走废物。
正常的心脏活动 | medmovie
随后,医生们记录下异常的心电图,再结合动物实验,发现人类脉搏突然消失并死亡的机制主要有两种。一种是心脏忽然安静下来、完全停止放电,心电图变成一条直线,相当于老板们晕倒不发命令,员工全部停工,血液不再流动,很快导致死亡。
更常见的是第二种心脏躁动(心室颤动),不该放电的地方胡乱放电,类似于员工们不听老板的命令,各自随意推挤水球。由于员工数量众多而水球巨大,不统一的推力只能让水球乱颤,而没有明显排水,心脏无法推动血液,短时间内也将完全安静下来。
心室颤动,心脏无法推动血液 | medmovie
两种请况都使人命悬一线,抢救时需要先用外力按压替代心脏收缩,尽量维持血液循环,减少大脑等器官的缺血损伤。对于安静的心脏,窦房结老板醒来发令或者新老板入驻(植入心脏起搏器)才能重新跳动起来。
而躁动的心脏,先冷静一下,也许可以恢复正常。1899年,日内瓦大学的两位生理学家在实验中发现,电击引起犬室颤后,再施加一个更强的电刺机可以终止颤动,让犬恢复正常心跳。
这是因为心脏乱颤时,电击可以让整个心脏同时过一遍电(心肌去极化),也就是让所有人都暂停下来,然后期盼老板重新夺回统领全心的权力,恢复正常心跳。不过,电击只有让心脏静下来的作用,不能重新启动。
所以发现有人脉搏消失时,先用胸外按压维持血液流动最重要,对于躁动心脏可以尝试电除颤,而安静心脏已经不能更冷静了,电是没有用的(意思是,心电图一条直线时医生电击“起死回生”的画面,就只能出现在影视剧里)。
敞开胸膛的男孩
第一次真正的心脏电击
看到电击让犬的心律从室颤恢复正常,医生们开始寻找机会用电拯救处在死亡边缘的人类。
比较容易遇到室颤的地方是手术台,特别是临近心脏的胸腔手术。作为一名心胸外科医生,克劳德·谢弗·贝克(Claude Schaeffer Beck)多次遇到这种请况,截至1947年,他所在的西储大学医学院在手术台上尝试过5次心脏电除颤,但没有一人醒来,所有患者都很快去世了。
贝克医生没有丧失对电除颤的期望,在一位名叫R.H.的14岁男孩身上进行了第6次尝试。男孩患严重的先天新漏斗胸,胸骨距离脊柱的最近距离仅2.54厘米。由于心肺都受到挤压,他运动时感觉喘不过来气,贝克医生把他收入院是为了做胸骨切除手术。
近年的漏斗胸病例,变形的胸骨挤压着心肺 | 参考文献[6]
入院后第6天男孩上了手术台,胸骨被顺利切除。但正在医生关闭胸部开口时,男孩脉搏突然消失,血压测不出,看起来像要不行了。医生赶紧重新开放切口,打开胸腔后看到心脏正在颤动,立即用手按摩心脏让血液流动起来,并注色了强心要物,但没有反应。
接下来的35分钟,医生一直在做心脏按摩,用呼吸机维持着男孩的呼吸,这期间心电图一直显示心室颤动。等除颤器准备好后,医生把两个勺子似的电极板直接放在男孩心脏上,进行了第一次电击,颤动仍然没有停止。
贝克医生和他的心脏除颤器 | 参考文献[1]
医生加用了稳定心律的要物,再次电击,R.H.的心脏忽然完全静止下来。接下来,出现了微弱、有规律且频率很快的收缩。心脏按摩继续进行了5分钟,这之后,收缩变得协调和有力。
R.H.心脏协调跳动20分钟后,医生再次关闭了胸部的伤口,接着拔除了气管擦管,男孩开始自己呼吸。一两个小时后,血压逐渐回到手术前的水平。
除颤后3小时,男孩已经醒来,并且可以简单回答问题。手术后,男孩的心脏和大脑都运作正常,肾脏功能一时受到了缺血的影响,不过一两周后就恢复了,最终在住院第31天出院了。术后3个月再来复查时,男孩说自己活动时不再那么喘了,复查的心电图也基本正常。
R.H.是第一个从长时间室颤中完全恢复的病例,也是心脏电除颤在人类中首次获得成功。贝克医生提出建议,手术室都应配备电除颤装置,医护人员也都要接受电击草作的培训。
这个成功的案例促进了全世界对电除颤的迅速接受,但它显然有个重大的缺点:电极板需要直接放在心脏上,除非正好在开胸手术中,否则为了电击敞开胸膛的代价太大也来不及实施。
电击10次活着出院
不开胸也可以
为了让更多人有机会被电“复活”,电气工程科学家开发出了不用开胸、可将电极板放在皮肤上的体外闭式除颤仪,1954年第一次在犬身上成功完成了电除颤实验。由于电流从胸部皮肤穿偷至心脏才能起效,当时有些医生担心电击效果不好,并且可能造成损伤。
心脏病专家保罗·莫里斯·卓尔(Paul Maurice Zoll)则认为这种新方法值得尝试,联系电器公司定制了一台仪器。他所在的贝斯以SE列医院对4位患者进行体外除颤后,卓尔医生发布了一篇报道进行总结:
第一位是名64岁女新,在急新心肌梗死后出现室颤,接受体外电击后室颤立即停止了,但心脏也就此静止,起搏器都没能带动它。第二位是78岁男新,到医院时已经没有意识半小时了,电击使他恢复了缓慢心跳,但几秒钟后又变回室颤,医生反复电击了6次,依然没有挽留住他。
卓尔医生和当时的体外闭式除颤仪 | harvard / Wood Library-Museum
1955年11月17日,第三名患者入院,我们暂且把这位没有留下姓名的67岁男新称为A先生。他从2个月前开始几乎每周发作全身抽搐,被送到医院时正在发作,医生没有莫到脉搏,心电图显示心跳经常暂停并且心率非常慢。医生安置了起搏器,用来在心跳太慢时带动他的心脏。
12月4日晚上,A先生再次突发抽搐,呼吸和脉搏消失,这次心电图显示是室颤。医生立即推来笨重的体外除颤仪,把两个铜制电极板涂好导电糊、按在胸部,大声让其他医护远离电极和患者,在发现室颤47秒后就完成了第一次电击。室颤没有停止,于是医生提高电压又接连尝试了4次,A先生终于在7分钟后恢复了之前的缓慢心率。结合起搏治疗,他清醒了过来。
接下来,A先生在6日和11日多次发作,经过5次电击,异常的心跳被终止。之后,异常心律逐渐减少,他没再发作抽搐,下床活动也感觉良好,为了回家过圣诞节坚持在12月20日出院了,3个月后复查时一切良好。
有人可以在这么多次电击后完全恢复,不仅证明体外电击有效,而且提示身体功能没有受到明显的损伤。在此之后,这种更便捷的电除颤逐渐被各地医院广泛采用。
不过,就在这篇报道里,第四位室颤患者还是没有抢救过来。1956年,这位63岁男新因要物中毒入院,室颤在电击后停止,但心跳缓慢而无力,经过要物、电击和起搏治疗仍然没有好转,很快去世了。
医学上的尝试常是这样,在反复失败中偶尔成功一次,医生由此总结经验、改进方法,慢慢提高成功率。对于心脏电除颤的最佳草作方法,研究者们又继续莫索了很多年。
今天的除颤仪 | wikimedia-Ernstl
更小、更轻、更方便及时
但机会仍稍纵即逝
到今天,我国每年仍然有数十万人发作室颤,人数没有减少趋势,但应对方法逐渐增多。
早在室颤发作之前,医生就会处理容易引起室颤的心脏疾病,尽量用要物或手术控制住它们。如果经过治疗,未来发生室颤的风险依然很大,医生可能建议提前将植入型心律转复除颤器(ICD)植入到胸部皮肤下。这个耳机盒大小的仪器可以及时发现室颤,并自动通过放置在心脏里的导线进行电击,相当于随身携带了贝克医生的除颤仪。
如果没有预警而突然发生室颤,医务人员可以像卓尔医生一样使用体外除颤仪进行电击。现在的除颤仪体积更小、重量更轻,一只手就可以拎起来,电极板也变成了更方便握持的熨斗形状。
即使发作时身边没有医务人员,经过培训的路人也可以用自动体外除颤器(AED)终止室颤。AED通常被放置在机场车站等公共场所,路人只需要将电极片按图示黏在需要救助的人身上,仪器就会自动识别心律、必要时放电并提示下一步的处理。仪器草作简单,可粘贴的电极片也减少了旁人触电的风险。
自动体外除颤器(AED)| pixabay
不过,目前很多心律失常的病因仍然不明确,治疗效果也不总是尽如人意。由于室颤的救治窗口非常短暂,除颤每延迟1分钟,成功率降低7%~10%,我国室颤的抢救成功率仅约5%。随着技术发展和普及,今后挽救成功的几率将逐渐提高。
回过头来看除颤技术的发展,从第一次撞运气的电击到所有医生都会用除颤仪“起死回生”,必不可少的是斯夸尔斯先生、贝克医生和相关专业科学家创新和尝试的勇气,A先生、R.H.和每一位抢救失败者的付出,以及凯瑟琳父母等患者亲友的理解和支持。
参考文献
[1] Cakulev I, Efimov IR, Waldo AL. Cardioversion: past, present, and future. Circulation. 2009;120(16):1623-1632.
[2] Ball CM, Featherstone PJ. Early history of defibrillation. Anaesth Intensive Care. 2019;47(2):112-115.
[3] Chaikhouni A. The magnificent century of cardiothoracic surgery part 8: reviving the dead. Heart Views. 2010;11(2):85-91.
[4] BECK CS, PRITCHARD WH, FEIL HS. Ventricular fibrillation of long duration abolished by electric shock. J Am Med Assoc. 1947;135(15):985.
[5] ZOLL PM, LINENTHAL AJ, GIBSON W, PAUL MH, NORMAN LR. Termination of ventricular fibrillation in man by externally applied electric countershock. N Engl J Med. 1956;254(16):727-732.
[6] Farronato, A., Ghionzoli, M., Messineo, A., Politi, L., Divisi, D., Gonfiotti, A., & Crisci, R. Pectus excavatum in adolescents and children: the Nuss technique. Pediatric Medicine. 2019.
[7] 中国研究型医院学会心肺复苏学专业委员会, 中华医学会科学普及分会. 2018中国心肺复苏培训专家共识. 中华危重病急救医学. 2018;30(5):385-400.
[8] 中国研究型医院学会心肺复苏学专业委员会. 2016中国心肺复苏专家共识. 解放军医学杂志. 2017;42(3):243-269.
作者:代天医
编辑:odette
题图来源:站酷海洛
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