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肺动脉漂浮导管的传奇故事 | 医学新青年

原标题:肺动脉漂浮导管的传奇故事 | 医学新青年

1970年代去法国以前,经曾宪九教授指引,我读过Guyton的文章,对静脉压力曲线(venous pressure curve)很感兴趣。稍后也读过Starling的文章,对Frank-Starling心功能曲线也很感兴趣。1979年,我进入巴黎第五大学教学医院ICU学习,肺动脉飘浮导管正在临床上被广泛应用。这是一条细长的导管,顶端有个小小的气囊,可以随心所欲,充气成球形。奇妙之处在于这种特制的心导管进入病人右心后,可以间接测知左心的前负荷。同时,也可以测定心输出量和氧输送。我们不能低估肺动脉漂浮导管研制成功的实用价值。Frank-Starling曲线作为生理学实验室的研究方法,从此进入临床应用。我见所未见,闻所未闻,喜悦之情,恰似发现了新大陆。童稚般的好奇心,缴发了我对血流动力学强烈的兴趣。

话说肺动脉漂浮导管,很自然想到 Jeremy Swan和William Ganz。 Ganz(1919-2009) 原藉捷克斯洛伐克。他是犹太人,命运多舛。1940年捷克斯洛伐克被纳粹德国占领,他就读的那所医学院一度停办。他被迁往纳粹在匈牙利的劳役营。1944年被投入Auschwitz集中营,竟然从死难中逃生,埋名隐居。1947年回到母校Charles大学,毕业考试第一名。1966年,他和夫人从意大利,经维也纳,几经周折,依靠亲戚的帮助,得以移居美国。Swan(1922-2005)原藉爱尔兰,曾在伦敦大学获生理学PhD学位。最后定居美国,在MayoClinic 担任心内科医师。Swan曾在加利福尼亚大学Cedar-Sinai医院任心内科主任,有缘和Ganz相会。1968年两人合作,设计漂浮导管的改进。Swan 和Ganz 各人命运的遭遇不同,专业也不尽相同。他们分别在心内科和心外科各有所建树。终能殊途同归,以勤奋和才干,在合适的土壤上,长出鲜花和果实。1970年肺动脉漂浮导管按设计要求,研制成功。

图示 Swan-Ganz导管小囊充气后进入远端肺小动脉

实际上,心导管的历史应该追溯到Claude Bernard(1813-1878)的动物实验。1930年代, Werner Forssmann在荧光屏指引下,将导管从自身的前臂静脉插入心脏,由X线录相。他获得诺贝尔生理学奖。与此同时,医院行政领导因触犯正教的教规,将他免职。二次大战期间,Andre Frederic Cournand,哥伦比亚大学外科医师,将导管分别插入右心和左心,心导管技术逐步发展成心脏疾病诊断和治疗的重要措施。最早撰文报导在病人身上试用漂浮导管的是RD Bradley(1964),他能够用热稀释法测定心输出量。但他无法测得“肺动脉嵌压”(简称PAWP),功亏一篑。为什么这几位先行者如此执着地探索从右心导管去测知左心的前负荷呢?是痴心妄想吗?不是。我有幸在一家巴黎市立图书馆,找到一篇文献。作者是解剖学家,他发现在尸体上,从左肺静脉注入液体,引起压力的增高,可以在右肺动脉测到。反之,亦然。这项发现可能被认为没有什么用处,在图书馆论文堆里默默无声地躺了100多年!这个传奇故事告诉我,有些初创的发现被认为“没有用处”,束之高阁,无人问津。有朝一日,被独具慧眼的学者发掘,给他们带来了创新的灵感。

20世纪,机会特意青睐Swan 和Ganz。有一天,Swan陪同孩子们到Santa Monica海港游览,他注意到赛艇扯上大三角帆,的确能快速滑行。计上心来,他不但要求漂浮导管很快进入远端肺小动脉,同时他需要导管能够感受来自肺静脉的逆返压力。他不能重蹈Bradley的覆辙。问题使他为难。他得到Edwards公司技术上的帮助,研制成功第一条符合要求的肺动脉漂浮导管,也是当年我看到的那种。导管气囊嵌住肺动脉血流后,顶端有小孔可以感受肺静脉逆返的压力,这就是Swan所指望的PAWP,基本上反映左室的前负荷。1970年,他们在《新英格兰医学杂志》发表第一篇有关文章。肺动脉漂浮导管以Swan和Ganz命名。血流动力学床边监测技术的突破性进展,帮助临床医师对血流动力学动态变化,获取实时信息。漂浮导管很快在美欧诸多国家被应用。

据我所见,早年在巴黎医院ICU为此专设一间心导管室,配置一架X光机呈C字形,放射光源伸入病床下。ICU 医师可以荧光屏指引下,把漂浮导管经右臂贵要静脉,插入右心,进肺动脉,放置在恰当的嵌入位置。经过一段时间的实践,技术改进了。从颈内静脉插管,根椐监测仪所示的波型改变,确定导管己进入远端肺小静脉,并测得PAWP。不再需要X光机和荧光屏的帮助。

图示 1970年代巴黎医院ICU的心导管室

Swan-Ganz导管在临床上广泛应用,掀起一股热潮,大力促进了临床医师对Starling心功能学说的学习和理解。心室收缩的机械性力量是产生心输出量(CO)的必须的动力,前负荷、心肌收缩性、后负荷和心率被列为CO的决定性因素。对ICU医师来说,在休克输液复苏治疗中,能更深入地认识左心前负荷对心肌功能的重要性以及在不同心功能情况下,输液、血管活性药药、利尿剂、强心药物等治疗可能产生的不同效应。把每次测定结果在Frank-Starling曲线图的座标上标明,据此分析病情演变和药物效应,堪称一张形象化的《路线图》(Map)。Starling定律和心功能曲线的分析,成为那个时代,心脏科医师,尤其是ICU专职医师的专业培训中不可缺少的部分。

Swan和Ganz两位传奇人物,对推进临床血流动力学的发展,功不可没。漂浮导管之所以退出历史舞台,不是简单地因为侵入性技术所附带的风险和并发症。深层原因在于发现了新的问题,激发那些善于思辩的学者们,对血流动力学理念提出新的思考。在后继的一段时间内,学术界提出,不能忽视血流动力学的另一个重要方面,即周围血循环和静脉血回流等问题。也就是说,要对Guyton学说深化认识。Starling心功能学说和Guyton周围循环学说始终是血流动力学学术理念的核心,两者不可偏废。人的认识是逐步进展的,不可能一次完成。

结束语

关于血流动力学这一基本问题,从19世纪,跨过20世纪,进入21世纪,经过几代人不懈的努力,把学术理念推进到今天的水平。Swan和Ganz研制成功肺动脉漂浮导管,使血流动力学从生理学病理生理学进入临床医学领域。这段传奇故事告诉我们,在科学探索的道路上,有的人失败了,默默无闻。有的人从失败中走向失败,名不见经传。他们为后来者,从失败走向成功,闯出一条探素的途经。他们心中没有杂念,不争功名。显然,没有先行者,就没有后来人。求知和创新是基本的人性。求知和创新,正考验着我们的信念、毅力、思维能力和悟性。这将是终生的考验。

(本文图片由作者提供)

作者:陈德昌

责任编辑:杨德彦

美术编辑:邹垚

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