体循之父和他的继承者们:击退死神的无冕之王

有个笑话：柯文哲在竞选台北市市长的时候，演讲介绍自己的从医经历， 频频提到“叶克膜”，说“叶克膜”救活了邵晓玲女士（台湾地区政治人物胡志强的夫人，2006年曾经遭遇严重车祸）。

人们听不懂什么是“叶克膜”，误把它当做是全台湾地区医术最高超的“叶医生”来宣传赞扬

柯文哲在TED以“生死的智慧”为题进行演讲

说起“叶医生”，就要提起它的发明者，美国心脏外科专家、体外循环机发明者约翰·吉本（John Gibbon）。1953年他为心脏手术实施的体外循环具有划时代的意义，这不但使心脏外科迅猛发展，同时也将为急救专科谱写新的篇章。

夜捕野猫的妙手仁医

吉本来自美国费城的一个医学世家。1930年10月3日，27岁的吉本分管一位53岁的女病人，该患者因血栓形成而发生了致命的肺栓塞。病人的病情迅速恶化， “切开肺动脉，取出血栓”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。

上级医生叮嘱吉本在手术室里对她严加监护，并做好术前准备。翌晨, 患者突发神志昏迷伴，呼吸心跳停止。手术立刻开始，虽然主刀医生以令人惊叹的6 分半钟速度，从患者的肺动脉内取出众多血块并缝合血管完成了手术，但遗憾的是，这位患者始终未能苏醒。

吉本后来回忆道：“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……我们应该绕过血栓在病人体外做一部分心和肺的工作”

  美国心脏外科专家、体外循环机发明者约翰·吉本（John Gibbon）

1934年，年轻有为的吉本成为了马萨诸塞州总医院的住院医师，获得了研制人工心肺机的准许，同自己的妻子兼助手玛丽·霍普金斯开始了艰苦的研究。他们用橡胶、 玻璃、 废金属、 自制瓣膜、 橡皮手指套等零星实验杂物制成了一台“人工心肺机”。由于实验经费捉襟见肘，连供实验的动物都买不起，夫妇俩甚至会在夜晚诱捕野猫。

1935年时，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。

吉本带着研究成果参加了全美胸外科学术会议。遗憾的是，没有多少人在意这份报告，外科学界对该研究表现的极为冷淡。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。1946 年他得到了美国国立卫生研究院和IBM公司的资助，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。

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。基于这些成功的实验结果，吉本决定进行人体试验。

当时的动物实验照片

1952年2月，一个 15 个月大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，却未发现房间隔的缺损，正当他打算做其他部位探查时，女婴不幸死亡。后来的尸检结果证明该患儿不存在房缺——也即误诊是导致该患儿死亡的主因，这让吉本懊恼不已。

第二例手术还是在将近一年以后才计划进行。一位18岁的大学女生患有巨大房间隔缺损，1953年5月6日，吉本再次用人工心肺机转流 26 分钟获得修补成功。然而随后的两例手术均告失败。

受到严重打击的吉本告别了他已倾注20余年心血的研究领域，从此再也没进行过心脏手术。

尽管以悲剧收场，但对于心脏外科发展史却具有里程碑式的意义。在吉本的基础上，约翰·柯克林（John Kirklin ，1917-2004）等人终于使心肺机成功地走向心脏外科的临床实践，仅仅在吉本第一次体外循环下手术成功的5年之后，柯克林即报道了在梅奥诊所成功地应用Mayo-Gibbon设备在体外循环进行的245例手术。

有了体外循环技术这一有力的保障，心外科医生可以从容地在无血的术野下，对心脏进行精细的矫正与修补。夸张一点讲，体外循环是生命垂危时，最后一根救命稻草。

Mayo-Gibbon设备

ECMO：人类器官vs.汽车零件

随着科学技术的不断发展，体外循环又衍生出体外膜肺氧合技术（ECMO）。简单来说体外循环用于直视下心脏手术，ECMO则是走出心脏手术室的体外循环技术，其原理是将体内的静脉血引出体外，经过特殊材质人工心肺旁路氧合后注入病人动脉或静脉系统，起到部分心肺替代作用，维持人体脏器组织氧合血供。

ECMO的基本结构包括血管内插管、连接管、动力泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、供氧管、监测系统。临床上常将可抛弃部分组成套包，不可抛弃部分绑定存放，并设计为可移动，提高应急能力。

1975年ECMO成功用于治疗新生儿严重呼吸衰竭。1980年，美国密歇根医学中心巴莱医师领导并建立了第一个ECMO中心，随后世界各地相继建立了145个ECMO中心。近10年来，随着新的医疗方法的出现，ECMO技术有了很大的改进，应用范围较以前扩大。

也就是说，并不只是心脏病患者才会动用体外循环续命，实际上在14年前的SARS、前年的台湾八仙粉尘爆炸事故、今年的安庆16岁少女自杀事件，都会启动ECMO来辅助抢救。

科学技术的不断发展无疑推动着医学的发展，像修理汽车更换零件一样治病救人已经不完全是空想。现代医学也能够完成肝脏移植、心脏移植、肺移植、肾移植等。但是供体来源在中国是十分困难的，在获得合适的脏器之前，需要医疗机器帮助患者延续这段过渡的时间，随着专业的不断发展，该技术除用于心血管手术期间呼吸循环支持外，还广泛用于肿瘤治疗、器官移植、呼吸衰竭、中毒及心跳呼吸骤停等危重症的救治。

ECMO的推广也提高危重症急救水平

体外循环师：击退死神的无冕之王

体外循环是一门很“矛盾”的学科：一方面本身的专业面窄，具有很强的专业性，但另一方面作为作为交叉学科，涉及的专业知识跨度又非常大。与外科医师并肩作战，负责操作管理体外循环的专业医务人员就是体外循环师。

根据中华医学会胸心血管外科学分会体外循环学组统计，2015年全国完成体外循环手术158920例。而全国有多少位注册体外循环师呢？只有2083人。

体外循环师在手术中扮演什么角色？举个例子，在开放式心脏手术中若是要更换心脏的瓣膜，就得让24小时不停运作的心肺功能先暂时停下来，这时候就需要体外循环师来操作人工心肺机，把人体含有二氧化碳的缺氧血，暂时引流到体外的开放式储血槽，经过人工心脏、人工肺脏，排除二氧化碳，并给予氧气，将缺氧血氧合后，把含氧气的新鲜血液再送回体内，让心脏外科医师得以争取时间，动刀更换新的瓣膜。不管手术进行多久，体外循环师都得寸步不离，时时刻刻守在人工心肺机旁，不能出任何差错。

 我国体外循环医师

开完刀后，等患者的心脏顺利恢复跳动，才能脱离人工心肺机，完成此次的艰巨任务。

但如果手术后，患者的心脏功能没有办法马上恢复，无法成功脱离人工心肺机，就需要动用到缩小版的心肺机，也就是没有储血槽，采密闭系统的ECMO，来支持心脏跟肺脏。这时，体外循环师还得24小时待命，万一有任何突发状况时，就得立即排除问题，肩负一般人无法想像的高压。

在很多人眼中，手术台上主宰一切的是主刀的外科医生，他们凭着精湛的医术和手术刀救死扶伤。但是，谁又知晓，在他们背后还有体外循环师默默无闻而又至关重要的奉献，为手术的成功、为患者的生命保驾护航。 

体外循环学科的发展：问天再借五百年？

既然体外循环这么好，那是否能帮助人类突破生理极限呢？

以目前的学科发展来看，任何医疗技术都存在并发症，有些很轻微，有些则十分严重甚至致命。体外循环作为一门特殊的临床专业，存在较高的技术风险，其专业水平的差异严重影响患者的诊疗效果。 

以ECMO为例，该技术适用于各种原因所致的心跳呼吸骤停、各种原因所致的心功能衰竭(如应激性心肌病、急性心肌梗死)、严重创伤或重症感染引起的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、肺栓塞以及终末期心肺疾病的移植过渡期。该技术应用过程中需要进行血管穿刺置管和有效抗凝（防止血液在体外管道中凝结)，所以不能用于存在头部外伤和颅内出血的病人，对于恶性肿瘤晚期和已经脑死亡的病人并无治疗价值。

任何医疗技术都有其局限性和随之而来的并发症，ECMO也不例外，其主要并发症为出血、血栓、感染、肝肾功能损害、远端肢体缺血坏死等，理论上其使用时间可无限延长，但随着其使用时间的延长，上述并发症出现的机率也越来越高。与单纯呼吸衰竭的患者相比，心源性休克和心脏骤停的患者使用ECMO的死亡率更高，而且成功脱机并不意味着获得能够最终存活。

从学科发展角度上看，国内体外循环医师也面临两极分化，学科缺乏规范指南的困境。中华医学会胸心血管外科学分会体外循环学组也在已开展十余年的体外循环专业技术人员水平评价探索工作的基础上，建立集培训、考核、评价、监管、继教为一体的专业技术水平保障体系，积极拓展体外循环专业的内涵，借助体外生命支持技术在我国发展的良好态势，在人工脏器支持、危重症救治领域发挥重要作用，逐步建立专业规范，整体提高我国体外循环技术水平。

苏鸿熙教授首次成功实施体外循环心内直视手术

心脏外科这种极具挑战性的探索学科，注定充满曲折与艰辛。我国胸心外科奠基人、中华医学会胸心血管外科学分会首任主任委员苏鸿熙教授，当年毅然从美国出发，辗转6国，耗时52天，行程近10万里，把两台人工心肺机带回祖国。

1957年，苏教授利用从美国带回的这两台人工心肺机建起实验室，同年5月应用心肺机进行体外循环动物实验。1958年6月26日，他成功为一名心脏室间隔缺损的6岁儿童进行了中国首例体外循环心内直视手术，仅比美国晚5年。

苏教授的努力使心外科成为新中国最早进入世界医学先进水平的领域，超过苏联、日本等国。

我国自主研制的第一台小儿人工心肺机

后来根据原上海I型II型心肺机的实物、国外商品广告，上海第二医学院附属新华医院丁文祥、苏肇伉两位医生与上海电表厂以徐仁禾工程师为首的模具车间合作研制出了我国第一台小儿人工心肺机，1974年5月23日以此型心肺机辅助完成了我国第一例婴幼儿室间隔缺损的修补，开创了我国婴幼儿心内直视手术的先河。

此后，又经过改型，使该机在十多家儿童医院得到推广应用，为我国早期开展小儿心脏外科手术起到了关键性的作用。

“路漫漫其修远兮”，但相信有一天，体外循环专业能够日臻成熟，给更多患者生的希望。人们应当记住，在每一台手术的背后，都凝聚着体外循环师超乎寻常的努力和心血，让生命的脚步循序前进。

翻译、编辑整理：李丹麑 高毓敏

参考文献：
1.《中国体外循环的现状与发展》，黑飞龙，中国医学科学院阜外医院
2.《体外循环之父约翰·希舍姆·吉本》，李清晨，中国心血管杂志,2011,16:317-318.
3. 《向上帝借时间——叶克膜背后的无名英雄“体外循环师”》,黄秀美

4. 《ECMO:体外膜肺氧合》，龙村，中国医学科学院阜外医院，人民卫生出版社

5.Who Really Invented the Heart/Lung Pump And ECPR? Gary Grist，AmSECT  January/February 2011, 14