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当心脏被按下暂停键,医学第一次赢得了时间:人工心肺机的前世今生

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作者: 盛诺一家

让心脏能够真正“暂停”的,并不是医生的手,而是这台机器——心肺机。


心肺机是现代心外科必不可少的存在,心脏手术开始后,它在病人生命最脆弱的时刻,默默替代心脏和肺,源源不断地输送血液和氧气。


但这台机器,并不是一开始就存在的。


在人工心肺机出现之前,心脏是外科医生无法真正进入的器官。原因并不复杂:心脏一旦停止跳动,维持生命的血液就会立刻中断;可心脏不停地跳,血流就会随着心搏从切口处喷涌,造成大出血,医生也无法在里面完成精细操作。因此,许多心脏根本没有被治疗的条件


心肺机的诞生,并不是源于一次成功,而是一场失败。


上世纪 30 年代,美国外科医生 John H. Gibbon Jr.,曾在手术台上目睹一名肺栓塞患者因缺氧而死亡。当时的主刀医生尝试外科取栓,而阻断肺循环后,患者全身迅速进入严重缺氧状态。


不是判断失误,也不是手术事故,而是当时的医学技术无法实现在体外替代心脏泵血和肺部换气的功能。那一刻,他意识到:真正限制心外科医生的,是时间——一旦心脏和肺停止工作,生命几乎不给任何缓冲余地。


他开始反复思考一个在当时听起来近乎“不可能”的问题:如果能在体外,把血液“接出来、打氧、再送回去”,心脏是不是就能被暂时“停下来修好”,再重新启动?


接下来的二十多年里,他不断实验、失败、重来。设备被一次次推翻,动物实验屡屡受挫,但他始终没有放弃。1953 年,历史终于向前迈出了一步。在人工心肺机的支持下,他首次成功完成心脏内部修复手术,患者术后存活并康复。这一成果随后发表,被认为是现代心外科的起点(Gibbon, Minnesota Medicine, 1954)。


早期人工心肺机

图源:美联社,1952



但真正的挑战,才刚刚开始。


因为早期的人工心肺机,远谈不上“安全”血液在管路中容易被破坏,微小气泡就可能引发致命栓塞,凝血反应和全身炎症反应难以控制。它证明了一个概念,却还不能成为一项可靠的临床技术。


要理解人工心肺机,必须先明白它是如何运转的。在手术中,血液会被从静脉引出,进入体外循环系统。由机械泵代替心脏推动血流,在氧合器中完成“人工呼吸”——吸收氧气、排出二氧化碳,再经过温度调控与过滤,重新送回动脉系统,维持全身器官的供血与供氧。在这段时间里,心脏可以完全停跳,肺也可以暂时不工作

但对身体来说,任何一个参数的偏差——流量、压力、氧合、温度,都可能带来灾难性的后果。这也正是为什么,人工心肺机的命运走向,取决于有没有医院,能把这件事做成一项系统工程。


真正让这项技术走向成熟的,是 Mayo Clinic


梅奥将它视为一个必须被工程化、流程化、团队化的问题。这与梅奥一贯的心脏疾病治疗理念高度一致:心脏病从来不是单一器官的问题,而是一整套生理系统的协同失衡。


在人工心肺机尚不成熟的年代,梅奥并没有急于扩大使用,而是选择把每一个环节拆解、验证、优化。在这一过程中,心外科医生 John W. Kirklin 发挥了关键作用。


他们系统研究血流动力学、抗凝管理、器官保护策略,把原本高度依赖个人经验的操作,转化为一整套可复制、可培训的流程。同时,梅奥率先推动了一个后来被全球心外科沿用的制度——灌注师(Perfusionist)


从此,人工心肺机不再是外科医生在手术中“顺手操作”的设备,而是由受过严格训练的专职人员,全程监测血流、气体交换和系统安全。这一步,让心外科真正进入了“可控医学”的阶段。到 1950 年代后期,人工心肺机才真正成为一项可以被广泛应用的标准技术(Kirklin & Barratt-Boyes,《Cardiac Surgery》;Mayo Clinic 历史档案)。

现代人工心肺机

图源:Thoracic Key


而这套理念,并没有仅停留在手术室里。


后来发展起来的 ECMO,本质上是人工心肺机在重症医学领域的延伸。不同的是,它不是为了“完成一台手术”,而是为了在危险的时刻,为心或肺功能衰竭的患者争取时间


ECMO 帮助的是危重的患者:严重心衰或心源性休克,急性呼吸衰竭、重症肺炎,心脏手术或介入治疗后的循环崩溃,以及等待心脏或肺移植的“桥接期”患者。它并不直接治疗疾病,却能在关键时刻,暂时代替器官工作,让身体有机会恢复,或等待下一步治疗(Stephenson, Annals of Thoracic Surgery)。


在 ECMO 的应用上,梅奥的优势依然来自同一个地方:不仅仅是设备的更新优化,而是对患者整体状态的精细评估和长期管理能力


是否上 ECMO、什么时候上、什么时候撤、目标是什么、退出路径在哪里,不是单一科室的决定,而是多学科反复讨论后的结果。也正因为如此,直到今天,仍然有人在确诊复杂心脏疾病后,选择跨越国界,前往梅奥这样的医院就诊。


他们真正看重的,不只是某一项“先进技术”,而是一种已经被反复验证过的能力——在高度不确定、风险极高的情况下,把事情系统性地做对。


真正顶级的心脏医疗,并不以“完成多少台高难度手术”为荣,而是以多少人安全地走出手术室、回到生活中作为终点。



参考资料

  • Gibbon JH Jr. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minnesota Medicine. 1954.

  • Kirklin JW, Barratt-Boyes BG. Cardiac Surgery. Wiley-Blackwell; 1993.

  • Stephenson LW. History of the development of cardiopulmonary bypass. The Annals of Thoracic Surgery. 2000.

  • Mayo Clinic. History & Heritage Archives. Mayo Clinic official website.

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