我叫AED之二心内除颤器的发明

孟洪德

我的英文全称是AutomatedExternalDefibrillator，automate自动化的意思、External外部的意思、Defibrillator除颤器的意思，翻译为中文就是：自动体外除颤器，英文缩写为AED。人们为了称呼我方便，又给我起了很多别名：比如：自动体外电击器、自动电击器、自动除颤器、心脏除颤器及傻瓜电击器等，更多的时候人们称呼我为AED，我其实就是一种便携式的医疗急救设备。今天我遇到了急救熊猫康健兄弟，他有很多问题问我，那我就一一地解答他的提问吧。

一、急救熊猫康健问AED：是什么原因让世人致力于对你们除颤家族的研究发明与创造？

AED回答道：人们发生的心脏骤停（SCA）主要由4种心律引起，一是心室颤动，俗称室颤；二是无脉性室性心动过速，俗称室速；三是无脉性电活动，又称为心电机械分离；四是心室停搏，心电图呈等电位线。我AED在人们发生心脏骤停的关键时刻，可以诊断识别特定的心律失常室颤和无脉性室性心动过速，并且给予电击除颤，挽救心脏骤停患者的生命，是可以被非医疗专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗急救设备。现代心肺复苏术(CPR)以三大基础生命抢救技术为其主要特征，即：“口对口人工呼吸、胸外心脏按压和电击除颤”。在这三大基础生命抢救技术中，电除颤至为关键，没有电除颤对于心室颤动、无脉性室性心动过速的除颤，如果只进行口对口人工呼吸和胸外心脏按压是挽救不了生命的。

二、急救熊猫康健问AED：你们除颤家族的祖先是谁，又是怎样发明创造出来的？。

AED回答道：我们的祖先是电容器莱顿瓶，在人们掌握了电的知识之后，人们为了掌控电能，想尽了一切办法。很早人们发现摩擦起电，但是如何掌控这些电能，人们绞尽脑汁。年，英国牧师格雷在进行电实验时，发现玻璃和丝绸这类物体摩擦产生电，而且这种电能能够保持持续而不流动，同时发现金属物体不能摩擦生电，但是这些金属导线却可以把在屋子里摩擦发出的电，从屋子里引导到花园里，在很长的金属导线的末端可以吸附轻小物体。从此人们分清了电导体和绝缘体；更为关键的是人们认识到电是一种流体，可以向水一样用容器来蓄存。到了年，德国有位牧师名字为克茉斯脱，他实验用一根钉子把摩擦产生的电，引到一个瓶子里面去，他在一手持瓶、一手持顶子操作时，他受到了明显的电击。到了年，荷兰莱顿城莱顿大学的教授彼得.冯.慕欣布罗克，

（贮存电荷）

在电学实验中发现了同样的现象，他当时感觉到手臂和身体产生了一种无形的麻木痛楚恐怖的感觉，他将自己的研究成果公布于世，把带电的物体放进玻璃瓶里能够把电保存起来，电学史上第一个保存电荷的容器诞生了，这个电容器是一个玻璃瓶，瓶子的内外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球，由于它是彼得.冯.慕欣布罗克教授在莱顿城发明的，就称其为莱顿瓶。

（储存电能的莱顿瓶）

之后，欧洲的电学家们不仅利用莱顿瓶作了大量的实验，而且还对公众进行示范表演，比如用莱顿瓶的电能点燃酒精和火药；法国人诺莱特在巴黎的一座大教堂前演示，用莱顿瓶电击由七百名修道士组成的全长达米的队伍，七百名修道士受电击的时刻几乎同时跳起来，展示了电的巨大威力。这个电容器的发明，使人们研究认识人体电生理的基础，从此科学家们有了电源，开始了广泛的电生理研究，特别是对心脏骤停患者的除颤复苏技术。

三、急救熊猫康健问AED：我明白了并不是一开始人们就发明了除颤器，而是首先发明了电容器莱顿瓶。

AED回答道：是的，最初人们发现雷电可以致人和动物死亡，古代的哲人反向思维认为，既然电可以电死人或者动物，反之电也可以让死去人或动物复活。在古代的希腊与南美洲，为了使死去人的复活，就用电鳗等会发电的鱼类放电，电击“死去的人”而使其起死回生。有记载表明公元前年，埃及人注意到了心脏颤动引发危及生命的危险，心脏颤抖、没有力量、颓废到下、病魔侵袭、死亡临近。到了18世纪中期，意大利物理学家、生物学家、哲学家路易吉伽尔瓦尼（LuigiGalvani，.11.9至.12.4）提出了一个经典的观察，即电脉冲可能导致青蛙腿部抽搐，就好像它在火花放电的瞬间被破伤风抓住一样。伽尔瓦尼的实验对于将电应用于心脏骤停的治疗只差一步，但是当时人们并没有室颤的意识和概念。将电真正运用于生物学领域，还要得益科学家们“起死回生”的实验，年，丹麦兽医和医生彼得·克里斯提·阿比尔德戈（PeterChristianAbildgaard。.12.22至.1.21）记录了他进行的一系列实验：这位科学家用电电击鸡的头部杀死鸡，而后再电击这只鸡的胸部使其复活。他还用一只淹死的鸟做实验，他对这只鸟在插入鸟喙和肛门的电极之间通电,静电火花使这只鸟苏醒过来，他救活了这只淹死的鸟。

（彼得·克里斯提·阿比尔德戈）

这些科学研究活动促使了我们AED家族最原始的除颤器诞生，到了年，有位科学家设计出了最原始最早的除颤仪的雏形，使用莱顿瓶作为电源，再连上两个电极（如下图），这篇论文发表在一本名为TheGentlemansMagazine的杂志上。这个最原始的电击器应用于各种人体和动物的电生理实验，当时认为这是可以起死回生的仪器。

（最原始的除颤仪）

但是这个最原始的除颤仪由于非常笨重不能移动，只能固定在实验室，停留在实验室科学研究使用，并没有应用到日常的抢救心脏骤停患者的实际应用。到了年，法国工程师、物理学家查利·奥古斯丁·库仑(至）发明了扭秤建立了静电学中著名的库仑定律，推动了电除颤研究的革命性飞越。早在年法国科学院悬赏，征求改良航海罗盘指南针中磁针的方法。库仑认为磁针的支架固定在轴上，必然会带来摩擦这样导致测量很不准确，必须改良磁针的固定技术。因此他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针，减少摩擦力。这期间他对罗盘指南针的磁力进行深入细致的研究，发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，可以计算出静电力或磁力的大小，他因此发明了扭秤，扭秤能以极高的精度测出非常小的力。到了年库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。在此基础上贝内特发明验电器，验电器用于检测物体是否带电以及带电量大小的仪器，科学家使用了验电器和扭秤后，对电的研究工作从定性走上了定量的道路，这为电除颤使用多大的电流电量的研究打下了基础。

（法国工程师、物理学家查利·奥古斯丁·库仑）

到了年，电除颤的研究出现了革命性的一幕，英国医生charlesKite在《英格兰皇家救援溺水协会年鉴》上发表了一篇题目为“目击下死亡的复苏”(Essayontherecoveryoftheapparentlydea)的论文获得了银奖,描述了被认为是人类历史上首次成功实施的电除颤术，一名三岁女童从楼房的二层窗户摔下,因创伤心脏骤停，在各种急救方法无效时，Kite尝试用电流对女童进行电击，女童恢复了心跳，这一发现震动了当时医学界,被认为是一次壮举。Kite认为复苏中导致死亡的重要因素是“采取有效治疗前时间的长短”,并指出如果没有心肌收缩,患者的死亡是不可逆的，这在当时又把电除颤的发明创造向前推进了一步。

（英格兰皇家救援溺水协会年鉴论文）

到了年，意大利波伦亚大学的解剖和外科学教授伽尼(LuigiGalvani,至)发表了蛙心脏电现象的研究结果，在解剖青蛙时,注意到用电刺激青蛙的心脏导致其肌肉的收缩与震颤，由于受到当时人体电生理学认识水平的限制，伽尼当时并未认识到这就是心室纤颤也就是常说的室颤。

到了年，有位科学家发明了可以携带除颤电击器，从此除颤仪走出了固定在实验室的桎梏，这是革命性的。这篇论文发表在《英格兰皇家救援溺水协会年鉴》上，这个可以移动的除颤仪仍然使用莱顿瓶供电，这位科学家提出了营救因溺水“死亡”患者的综合急救技术及方法：排出肺水加电击心脏（如下图）。

（便携式电击器）

这在当时是脑洞大开的非常先进的认识和研究成果，但是由于受到当时时代思想的限制，没有相关的科学依据，更有甚者有些保守的人士将除颤技术与巫术联系起来，而且当时的主流医学界认为这是奇技淫巧，并没有引起医学界的兴趣。特别是人们受到当时人体电生理学认知的限制以及人们对电击心脏的恐惧,对电除颤术未能正确认识和科学理解，在其后很长的时间,电除颤技复苏技术仍然不能应用于临床。

四、急救熊猫康健听的津津有味，听到此处对AED感叹道:听你的讲述，使我想起了马克思的名言：在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦，沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。

AED回答道：是呀，世界上从来没有一蹴而就，我们AED家族的诞生也是一样。时间来到了年，当时的德国医生卡尔·路德维希（CarlF.W.Ludwig..12.29至.4.23）和霍法（Hoffa）第一次诱发了实验性室颤，他们对一只开胸后狗的心室直接通上交流电诱发室颤,之后通过实验证明电流也可终止室颤的发生。这是首次描述并定义了心室颤动（fibrillationoftheventricles）这个术语。

（德国医生卡尔·路德维希）

这期间生理学家卡尔威格斯（CarlJ.Wiggers。.5.28至.4.28）提出了对心脏骤停患者采取开胸手术，直接对心脏进行按摩的方法维护循环，然后在合适的时间给予电除颤。年，德国医生HugoyonZiemssen首次完成了电流对人心脏影响的重要实验。他提出利用伏打电池的直流电直击心脏或者通过在胸壁上电击来改变心率和节律，对发生室颤患者的心脏具有明显治疗作用，但是当时有一位英国医生进行动物实验后提出反对意见，而被人们对这一科学的结论置之不理。到了年以后由于发电机的广泛应用，因为交流电造成意外触电身亡的人数不断增加，到了年人们确定了伏的交流电可以致人死亡。当时的瑞士生理学家Prevost和Batelli在年报道了不同电压和电流经过心脏后所产生的作用，发现一个微弱电刺激可以引起心室纤颤，但是一个更高强度的电刺激也能够终止心室纤颤，并且恢复规则的节律。这一发现使成功救治触电身亡的患者成为可能，但仍有两个难题没有解决，一是没有复苏时最佳电压和电流强度的人类实验证据、二是在实际抢救心脏骤停患者时很难操作，难以用于临床。到了年卡尔·路德维希的学生英国生理学家约翰·亚历山大·麦克威廉（JohnAlexanderMacWilliam。.7.31至.1.13）提出，室颤可能是猝死的原因。麦克威廉将室颤描述为：正常心跳消失，心室陷入一种快速无规则痉挛性抽搐的混乱状态，同时血压大幅下降。首次阐释室颤的病因学及其临床意义。

（英国生理学家约翰·亚历山大·麦克威廉）

他认为“纤维状收缩”是心室肌肉不规则、无节律的收缩，同时动脉血压显着下降的状态。当心室壁快速颤动而不能将血液向前推动的时候，心肌活动也成为不协调的颤动。两年后，约翰·亚历山大·麦克威廉研究得出结论：将心脏骤停的原因区分为心脏停搏和心室纤颤，并且认为心室纤颤是猝死的重要原因，而且心室纤颤引起的猝死可能在各种心脏状态下发生。由于当时细菌学刚刚兴起，科学界都

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