最早的呼吸机叫铁肺

最早的呼吸机叫铁肺

近来，“ECMO”一词在抗击新冠肺炎的报道中出镜率很高，它是英文的“体外膜肺氧合”的缩写，也称“体外循环心肺支持系统”，简称“体外人工心肺”。ECMO在抢救新冠肺炎重症患者中，功劳不小，使许多患者转危为安。这个机器可以让心脏及肺暂时“歇工”，为患者的康复争得宝贵时间。ECMO通过将患者的血液从静脉引到体外，绕过患者的肺，在“体外人工心肺”中进行氧合，变成富含氧气的动脉血之后再回输到大动脉中，来保证患者全身器官的供氧。对重症肺炎等患者来说，这无疑是一种救命手段。

“体外人工心肺”是呼吸机家族中的一员。呼吸机的历史可溯源至公元19世纪上半叶。苏格兰医生约翰·戴茨尔在1832年首先设计出了一款负压呼吸机：患者坐在一个密闭的箱子中，头颈部露在外面，医生通过操作使内置于箱中的风箱产生负压而辅助通气。使负压呼吸机真正流行起来的，是1928年哈佛公共卫生学院的飞利浦·君克尔以及路易斯·阿加西兹·肖共同发明的“铁肺”（iron lung），它成功抢救了患脊髓灰质炎（也称小儿麻痹症）的8岁小女孩，开创了“机械通气”历史上的里程碑。

铁肺是一个连接着泵的密闭“铁桶”状机器，病人的头部露在外面。当铁桶中的空气被吸出时，其内部形成负压，使患者的肺张开，新鲜空气进入患者肺内；空气被压入时，铁桶内压力升高，患者肺内的空气被挤出。病人的胸廓被动地反复膨胀、压缩，呼吸得以维持。脊髓灰质炎是一种高度传染性疾病，病毒主要侵袭脊髓神经，导致腿、手臂和呼吸肌瘫痪，甚至死亡。铁肺被用来帮助那些呼吸肌衰竭的患者进行呼吸。它拯救了许多人的生命，是第一个代替人体器官功能的机器。

全球第一台量产的铁肺，是美国人弗利斯特·伯德发明的。参加过二战、当过飞行员的他，利用捡到的德国战机中的供氧机，经过改良，制成了美国飞行员的专用呼吸辅助器，不仅使美国飞行员的飞行高度达到3.7万英尺（约1.1万米），也形成了后来“伯德呼吸器”的原型。“伯德呼吸器”的构造十分简单，可以将氧气送进肺部，除了能维持患者生命之外，还可避免肺部萎缩。

在上世纪四五十年代，美国各地的医院都放满了一排排的铁肺。脊髓灰质炎患者利拉德回忆道：“在满是金属筒的房间里，尤其是有风暴时，所有患者都被转移到同一个房间，这样护士们就可以在断电时手动运转铁肺。”利拉德还说，“你躺在那儿只能听见自己的心跳，这场景很可怕。房间内仅有的响声就是当有人无法呼吸时的响舌声。偌大的、充满黑暗的病房好像是个巨大的、充满咯咯声的养鸡场。所有的护士都在说，‘稍等一下，你马上就能呼吸了。’” 1954年以后，随着脊髓灰质炎疫苗接种范围的扩大，像铁肺这样大型机械的需求逐渐减少，铁肺退出了历史舞台，后来也鲜有人知道它的故事。

此后，呼吸机不断更新，成为更符合病人需求的设备。1952年，丹麦哥本哈根市暴发脊髓灰质炎，由于缺乏铁肺，当地医生被迫改变思路，在当地麻醉专家的倡议下，创立了气管切开手术后压缩气囊间歇性正压通气的方法，临床证实，其有效降低了呼吸衰竭患者的死亡率。

进入60年代，随着物理学的发展，利用电子技术，人们设计出了定容呼吸机，极大地促进了呼吸机的发展。1992年至今，出现了适应性支持通气（ASV）、容量支持通气（VSV）、比例辅助通气（PAV）等一系列新的通气模式。

这次抗击新冠肺炎的明星“体外人工心肺”（ECMO），是用机器来代替人体的血氧循环，使肺脏得到休息，赢得修复的机会。这是传统机械通气式呼吸机无法做到的。随着技术的进步，从开始只能待机几分钟到目前有报道称最长待机时间为128天。ECMO自1953年被首次应用于临床以来，技术日趋成熟，使用范围也越来越广。目前，血管内人工肺（IVAL）、植入型人工肺（IAL）、无泵体外肺辅助技术（PECLA）等研究正在深入开展，不久的将来新一代人工心肺即将诞生。随着高新材料的开发、基础研究的深入、临床经验的积累和呼吸技术科学的发展，越来越多的各式呼吸机将服务于人类，挽救更多患者，并成为救治危重症患者的重要手段。