当今的心脏起搏器大小仅如小型火柴盒,未来型号预计将进一步缩小,甚至小于一粒米。这些设备根据型号不同,使用寿命可达10至15年才需更换,并能依据患者活动水平自动调节。它们现已实现联网功能,可向医生传输实时数据,患者无需亲临医院即可完成监测。随着人工智能技术的飞速发展,未来起搏器或许能提前预测并发症,或根据个体心脏节律优化起搏算法。
有趣的是,心脏起搏器并非始终如今天这般小巧高效。早期人工起搏器设备体积相当于床头柜大小,必须接入电源插座运行。可想而知,一旦停电系统即会中断。因此尽管能维持心跳,但设备使用时疼痛难忍、极不舒适且常不可靠。当时早期人工起搏器面临三大核心问题:电源供应、便携性及可植入性。
明尼阿波利斯医疗器械修理工厄尔·巴肯解决了前两个问题。应外科医生C·沃尔顿·利勒海要求,他制造出首台电池供电的可穿戴起搏器。该设备约平装书大小,患者需将其挂于颈部,导线则从心脏直视手术切口穿出。虽属重大突破,但外置导线使患者面临感染风险。至于可植入性难题,则完全由威尔逊·格雷特巴奇因意外发现得以解决。
改写心脏医疗史的幸运意外
纽约州布法罗大学电气工程师威尔逊·格雷特巴奇当时正在研制心跳记录设备。组装电路时,他误从工具箱中取出错误电阻——将1兆欧电阻替代了本该使用的1万欧电阻。通电后电路未进行记录,反而发出每秒约一次的节律性电脉冲。格雷特巴奇立即意识到其意义。
他后来回忆道:"我难以置信地凝视着这个装置。"脉冲频率与人类心跳完全吻合。他随即前往布法罗退伍军人医院,与心脏外科医生威廉·查达克和安德鲁·盖奇共同测试这项意外发明。1958年5月7日,他们将其连接至狗的心脏,设备完美运行。经持续改进后,1960年6月,该装置被植入一名77岁完全性心脏传导阻滞患者体内。患者又存活两年后自然离世。
尽管这项突破具有奇迹色彩,但仍远非完美。电池、外壳及植入手术程序仍存重大缺陷。不过此发现至今仍是永久改变医疗行业的技术发明之一。此后数十年间,工程师与医生不懈努力,逐步攻克这些难题。目前全球逾300万人依靠起搏器生活,每年新增植入设备约60万台。试想若格雷特巴奇因用错电阻而自责并彻底否定错误,或许他人终将发现,但谁又能预料需要多久?
心脏为何需要起搏器?
人体心脏自带天然起搏器——窦房结,它释放微弱电信号维持心跳稳定。但当该系统失效时,心脏会跳动过缓或节律异常(医学统称心律失常),研究显示每18名美国人中就有1人受此困扰。不幸的是,心脏节律异常将导致身体其他部位功能紊乱。
数世纪来,学者们模糊推测电流可能参与调控危重病症。古罗马文献记载医师曾用发电鱼类电击患者,但可想而知疗效甚微。这意味着严重心律失常患者长期缺乏有效治疗方案:先天患者或早夭,或成年后在病痛中艰难度日。
随着科学发展,医生对心脏节律的理解逐步深入。但如前所述,1950年代早期人工起搏器极不实用,直至格雷特巴奇工作室的幸运意外。他善于从错误中发掘潜能而非视作挫折的态度,彻底改写了心脏医疗史,为数百万人带来延长寿命、提升生活品质的希望。如今起搏器使用者可自由旅行、锻炼并正常生活,无需时刻担忧心脏骤停。有趣的是,我们生活中诸多实用技术如青霉素、微波炉乃至精密如起搏器的发明,竟都源于偶然。
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