中国体外循环发展史

【20230621、摘编转载】

文库之资讯篇

一． 中国心脏外科的诞生

在第二次世界大战以前，中国并没有心血管外科。有记载的首次成功的心脏手术是在1940年10月由张朝伟医生（Zhang Chao-wei）实施，手术是直接修补右心室的刀刺伤。中国胸外科的奠基人吴英恺教授，于1944年在重庆中央医院完成首例动脉导管结扎术。并在1948年医院迁址至天津后成功进行首例缩窄性心包炎心包剥脱术。二十世纪40年代，由于日本侵略军占领的原因，国内许多大学迁址至四川省成都和重庆。许多后来成为新中国内、外科领域学术带头人的医生在这两个城市接受了医学训练，其中包括中国心外科的著名先驱石美鑫教授。1953年3月2日，石美鑫为1位患有先天性法乐氏四联症的13岁男孩成功实施了中国首例Blalock-Taussing 分流术，患者术后顺利恢复。1954年2月，兰熙纯在上海第二医科大学完成首例二尖瓣闭式扩张术，开创了中国心内直视手术的新纪元。1年后，该小组报告32例同样的手术，只有1例死于脑栓塞。与此同时，上海第二医科大学广西医院的傅培炳于1955年10月13日为1例患有巨大无名动脉梅毒性动脉瘤的患者实施手术。1957年，上海第二医学院仁济医院的梁其琛和王义山在非体外循环下实施了肺动脉狭窄切开术。1958年4月10日，在全身中度低温和非体外循环条件下，石美鑫为1位21岁的学生实施了房间隔缺损闭合术，手术持续了7分15秒，这是中国首例房间隔的直接修补术。至1959年底，国内13个省30家医院开展了心内直视手术，手术均是在非体外循环、全身低温下完成，主要集中在在上海和北京两地开展。外科经验的积累为体外循环的诞生奠定了基础。

二． 中国体外循环的初期发展

新中国成立后，由于当时国际形势的变化，我国被迫处于被动的闭关自守状态，加上经过与世隔绝的8年抗战，刚刚恢复的对外交流又告中断。 国际上心脏外科发展的信息只能从医学杂志上获得。国内首先启动研究体外循环的是上海三所大医院的专家，即上海第一医学院中山医院的石美鑫等、上海第二医学院仁济医院的叶椿秀等和上海市胸科医院的顾恺时等。叶椿秀等于1956年7月开始研制指压泵，到1957年4月制造成功。他们又于1958年研制成横置转碟式氧合器（上海II型）。石美鑫等与中山医院铜匠间（修理车间）技工合作于1957年开始研制静立垂幕式氧合器，经过1年多的努力于1958年制成，在经过191例动物实验后并取得满意效果后，于1959年9月21日成功地应用于临床。1960年，他们又研制了转碟式氧合器，共80片，每分钟能摄氧122毫升，1961年用于临床。上海市胸科医院从1957年3月起与上海医疗器械厂合作，于同年7月制成滚压式体外循环机和De Wall-Lillehei IV型鼓泡式氧合器，并于1958年7月应用于临床，他们在当时如此困难的条件下从制作体外循环机开始进行孜孜不倦的研究，为发展我国的体外循环事业作出了十分杰出的贡献。

在国内同行艰苦闭门造车时，苏鸿熙和范秉哲分别从美国和法国回国，他们各自带回一台刚刚上市的Sigma Motor体外循环机，前者受聘于第四军医大学，后者受聘于北京结核病研究所。苏鸿熙于1957年6月7日成立了体外循环实验室，经过42次动物实验，于1958年6月26日成功地为1例6岁男孩修补了室间隔缺损，这是国内第1例体外循环下心内直视手术。苏鸿熙教授毕业于国立南京中央大学，1949年赴美进行胸心血管外科的专业培训学习，先后在芝加哥西北大学和伊利诺斯州大学进行了7年的学习。在此期间参与了体外循环的实验研究，1957年归国时个人出资购买了人工心肺机。1957年，苏鸿熙教授受聘于西安第四军医大学，主持心血管外科工作，开始进行体外循环的动物研究。他带领的研究小组共计使用168条犬，进行了体外循环下的各种实验操作，成活率为78%。在其后不到1个月内，上海胸科医院的顾恺时在体外循环下完成了先天性右心室流出道阻塞的外科纠治术，他们使用的是完全国产化的人工心肺机，体外循环管路由一个滚压泵和鼓泡式氧合器组成，氧合器由上海胸科医院的外科医师设计、上海医用设备厂生产。

北京体外循环研究启动稍晚。1948年北京协和医院开始复院，到1955年外科刚刚恢复到战前水平。1956年吴英恺从北京协和医院抽调一批医护人员创立了解放军胸科医院，吴英恺非常了解研究体外循环的重要性。在他的领导下，于1957年建立了一个体外循环研究筹备小组，参加的人员有外科李平、麻醉科徐守春和生理科张琪。同时邀请了当时北京协和医院修理工厂的张承先工程师和赵工长来协助。他们先查阅了国外的有关文献，然后去上海中山医院和上海胸科医院参观学习，之后有幸看到了苏鸿熙和范秉哲两位带回来的Sigma Motor体外循环机。机器很小巧，安装在一块木板上，中间是一个电动机，电动机两头分别带动两个无级变速器，无级变速器又带动Sigma泵（指压泵），整机大小与缝纫机桌面相似，两个人便可轻易抬走。机器的关键在无级变速器。张工程师是一位有经验的工程师，看到实物后便开始设计制造。1958年，军队精简机构，解放军胸科医院大部人员又回到中国医学科学院组建阜外医院，此时第1台机器经过多次修改后制造成功，取名“北京I号”。“北京I号”比较笨重，与Sigma Motor相比，电动机、无级变速器、指压泵都大一倍，故面积与方桌相似，装有4轮，可推动。氧合器采用改良的De Wall I型鼓泡氧合器，最大安全流量仅1500毫升/分。1959年他们进行了大量动物实验，又设计制造了第2台体外循环机，取名“北京II号”。北京II号的特点是将指压泵（Sigma泵）改为滚压泵，以减少由于波浪式震荡而破坏血液的问题。另外，氧合器除了鼓泡式外，还设计了一个多层锥型动态血膜式氧合器。经过大量动物实验后，于1959年冬季过渡到临床。1959年11月25日为1例5岁室间隔缺损女孩进行了缺损修补，但一个半月后死亡。1959年前II孔房缺、肺动脉瓣狭窄和简单的室缺都已在低温麻醉下进行修补，效果很好。到1959年计划进行法乐氏四联症手术，当时的低温麻醉温度尚不够低，安全时间尚不能满足四联症手术的需要，同时体外循环机的性能也还不能应付心内侧枝大量分流的问题。因此，他们采用体表降温法将体温降到深低温，阻断上下腔静脉后术野在完全无血的环境下修补四联症畸形，心内手术完毕后用体外循环机进行复苏。到1961年报道时共进行了11例，5例存活。阜外医院开展体外循环手术早期多采用低温麻醉与体表深低温相结合的方法进行手术。1962年阜外医院开展了低温低流量体外循环技术。1963年利用左心辅助体外循环转流，完成了主动脉手。

由于当时氧合器氧合能力有限，对于较大体重的患者不能满足灌注需要，1957年国外学者Kay报道浅低温合并微流量脑部灌注法的实验。1959年，哈尔滨医科大学也报告了类似的实验。之后，天津医科大学附属医院张天惠和王源昶在奇静脉原则和哈尔滨医科大学脑灌注实验的启发下创立了半身体外循环法。即体表降温到25~300C，全身体外循环灌流量20~40ml/(kg·min)，然后阻断上、下腔静脉（下腔静脉不插管）和降主动脉，上半身灌注流量降至10ml/(kg·min)，保证脑的供氧。此时心脏保护为心包冰屑冷冻。待心内手术完毕，心脏复跳后再转为全身循环。此法在当时体外循环机性能十分有限的情况下可以应付成人的心内手术，这是一个创举。之后，半身体外循环法已被北方几个医院所采用。1961年，阜外医院也开始用半身体外循环法，使用过程中发现有的病人发生腹内脏器充血，尤其是严重的肾脏损伤。动物实验中经同位素示踪用I131伊文氏兰（T-1824）进行上半身血流动力学观察，发现阻断降主动脉后，上半身灌注血仍有部分经侧枝循环灌注腹内脏器，如下腔静脉不插管引流则可发生充血，引起腹腔脏器的严重损伤。于是他们改为下腔静脉插管并根据压力引流，避免了腹内脏器充血问题，此后，降主动脉阻断最长达83.5分钟，病人恢复良好。他们将此改良法称为“低温低流量分量灌注法”。 为了加强相应的研究， 1964年尚德延教授开始培养研究生，并建立研究室，主要进行低温低流量部分灌注的研究。

由于血液降温复温效率高且安全，变温器成为体外循环下心内直视手术必备的装置。上海第一医学院任长裕等于1961年研制成不锈钢多管型和套筒型高效率变温器，可以进行深低温体外循环。上海第二医学院冯卓荣等则采用较简便的方法，在上海II型氧合器外套一夹层，灌以冰水或热水进行变温，十分方便，但效率不及前者。至1963年，上海II型体外循环机已批量生产供应各医院，阜外医院也开始使用。由于鼓泡式氧合器尚无批量生产，因此，他们自制的“北京I 号”和“北京II号”逐渐被上海II型所代替。到1964年4月，他们已在阜外医院完成了145例体外循环手术。

1963年，天津医大王源昶开始采用5%葡萄糖溶液或低分子右旋糖酐-40来代替部分预充血，阜外医院尚德延等则用5%葡萄糖盐水溶液进行稀释性预充，效果良好。创业初期，心脏手术从常温、低温至体外循环，每一步都凝聚着老一辈科学家如吴英凯、尚德延、侯幼临、郭加强等教授们的辛勤劳动和创造性的工作。由于相关人员的共同努力，阜外医院当时的体外循环水平和国际发达国家差距不大。

正当全国心脏外科开始腾飞之时，发生了“十年动乱”。在此期间，大部分医院都被迫停止了体外循环手术，阜外医院1966年全年只做了4例体外循环手术。当时唯一提供外科医学信息的《中华外科杂志》从1966年到1976年停刊了10年。翻开有关国内的科学文献，此阶段临床和实验无任何记载，犹如江河断流。大量的医务人员下放到农村或从事其他工作，使心脏外科及体外循环技术在理论、实践和器械上均处于停滞，与发达国家的医疗水平拉开了很大距离。当时为了突出中国特色，突出政治，开展了针麻和中药复合麻醉下体外循环的心脏手术。要求这项工作成功率必须高达60%，否则是政治问题。实在不能承受这一方法的患者，需要有关领导批准。针麻手术主要穴位有合谷、内关，并配有耳针和鼻针。中药全麻由徐州医学院带头。主要成分从洋金花中提取东莨菪碱合用（合成）冬眠一号，两种麻醉深度不理想，镇痛效果不佳，患者在体外循环时处于清醒状态，手术刺激时血压升高，术后苏醒延迟、幻觉、谵妄、烦躁等。回顾这段历史尚德延教授语重心长地说：“本着良心,从实事求是的态度讲，我们应停止这种方法。”从70年代初期，北京、上海、西安、广州、沈阳等地的几家医院重新开始实施手术。在北京，阜外医院的郭加强教授于1972年实施首例心肌梗塞后室壁瘤切除术，于1974年首次应用大隐静脉作为管道材料实施冠状动脉搭桥手术。

三．中国体外循环的快速发展

“十年动乱”结束后，各项工作又开始蓬勃发展。除了上海II型体外循环机外，天津和广州也生产体外循环机，而且性能都能满足临床需要。70年代末期到80年代初期体外循环机主要为上海生产。80年代广东威达医疗有限公司生产体外循环机曾一度占领市场。90年代天津机械研究所生产的体外循环机有较好的性能价格比。70年代末期和80年代初期，我国绝大部分氧合器是鼓泡式，他们主要产自于长春、广州、上海。80年代末期西京一次性鼓泡式氧合器逐渐占领市场的主导地位。它们的性能虽然尚不及国外产品，但已能满足临床需要。90年代末期国产希健膜肺渐渐进入市场。本世纪北京万东医疗公司的洗血球机成功地应用于临床。在管道方面，国内均可生产各种规格的插管，可满足80％临床需要。80年代主要是重复使用国外产品。90年末期逐渐过渡为一次性使用。二十一世纪开始由于国家法制健全，绝大部分的进口产品改为一次性使用。应该说国内体外循环相关产业有一定规模，但与国外相比，国内产品尚有质量不稳定，研发能力不足等问题。

（一）体外循环研究

70年代末期徐守春教授经过反复实验，研制出改良的St Thomas心脏停搏液，其临床效果良好；1980年尚德延教授招收了文革后第一批硕士研究生，他们研究的课题与体外循环密切相关。1983年岳云医师对体外循环中钙离子代谢进行了全面观察，发现体外循环中总钙变化不大，心肌内钙含量在心肌阻断血运和恢复灌注早期显著升高，提出预充液不必加钙，复苏后补钙时机最好延迟至恢复心肌灌注后5~10min，以避免再灌注损伤。80年代末期胡小琴教授观察了体外循环中微循环变化并对深低温停循环技术进行了大量系统的研究，并在临床上逐步形成了一套切实可行的常规。1991年开展了ECMO工作，并为一例行换瓣术后发生急性呼吸衰竭的老年患者进行ECMO抢救，73小时后获得成功，患者康复出院。长期以来我国普遍采用冷晶体停跳液灌注的主要原因有两个方面：相关医务人员对其重要性认识不足；相应的灌注装置昂贵。1994年龙村、郎亚军等经大量临床和实验研究，研制出国产经济实效的氧合血灌注装置，并在临床上推广普及。为了促进体外循环专业化，1985年安贞医院正式成立体外循环科。80年代初叶椿秀教授对体外循环的病理生理和辅助循环展开了大量研究。80年代末武汉军区总医院沈其襄教授成功地将体外循环应用于非心脏病急诊患者的抢救。90年代初北京安贞医院董培青教授在深低温停循环下采用经上腔静脉逆行脑灌注取得了良好效果。同期上海新华医院丁文祥教授试制国产离心泵并在美国体外循环学会年会进行报告，并率先在全国将改良性超滤技术应用于临床。90年代末广东中山医院黄伟民教授用体外循环高热疗法治疗丙型肝炎病毒（HCV）、和癌症取得了可喜成绩。

（二）体外循环教育和交流

1998年开始举办每年一期“全国体外循环理论培训班”以集中学习、专家授课，系统地进行培训方式，该项目属卫生部成人继续教育学项目，归协和医科大学成人教育学院常规管理。1995年胡小琴教授创办了《体外循环通讯》，３年后《体外循环通讯》改为《体外循环》为季刊，并逐渐规范化，有正式的栏目、编辑委员会，为今天正式专业杂志产生打下了良好坚实的基础。1999年，《体外循环》杂志改版并更名为《体外循环杂志》。非正式杂志不能适应体外循环事业发展的需要，在新世纪到来之际，经多方努力，在解放军总医院领导的大力支持下和各级领导的关怀下，终于使《体外循环杂志》成为正式刊物，现更名为《中国体外循环杂志》。有关中文体外循环书籍不到10本，其中以1986年徐新根主编的《体外循环和辅助循环》、1993年李佳春主编的《体外循环灌注学.》、1994年董培青主编的《人工心肺机与心脏直视手术》、1997年胡小琴主编的《心血管麻醉和体外循环》影响较大。这些书籍对介绍体外循环新技术和灌注师的知识更新起有积极作用。2001年在北京成功举办“第六届亚洲体外循环会议”。同年中国生物医学工程学会通过批准成立体外循环分会决定，以筹备工作委员会形式开展工作，在体外循环分会第一次会议上龙村教授被推选为主任委员。

从上述历史我们看到几代人的不懈努力，有成功、有失败，但更重要的是敬业勤奋之精神。希望我们这一代、下一代、再下一代的体外循环同行继续努力，开创更新更光辉的明天。