中国心血管博物馆 | 保罗•卓尔:体外除颤和心脏起搏器的先驱

中国心血管博物馆|保罗•卓尔:体外除颤和心脏起搏器的先驱

保罗•卓尔

●体外心脏除颤器的开创者

●心脏起搏器的先驱

●卓尔公司(ZOLL Medical)的创始人

1952年,保罗•卓尔证明了单纯的对胸部表面的电刺激能够使由于阿-斯综合症(Stokes-Adams disease)导致心脏障碍的患者产生心脏跳动,同时还发现,对于完全的心脏骤停,重复的电击刺激可以在很长一段时间使心脏维持有效的节律。这一发现导致了临时性的和永久性的植入式心脏起搏器的发展,后被广泛应用于心脏传导障碍患者的治疗,以防止猝死,获得康复。心脏起搏器(pacemaker)的问世也引发了许多先前在心脏生理学和药理学不可能有的临床研究。

而且,1952年,保罗•卓尔还建议并在之后引入了使用(胸)外部电复律以去除心室颤动从而使患者复苏的有效方法。随后,他还应用这种方法让其他心律失常状况得以终止,如室上性心动过速(upraventricular tachycardia)、室性心动过速(ventricular tachycardia)和心房颤动(atrial fibrillation)。用电来使心脏复律已经成为了治疗心律失常的好办法。

这些基于电能控制在人体心脏中的有益应用的发现,也导致了心脏监测仪的发展,使心脏骤停得以被即刻监控到,它到现在仍然是重症监护病房里的支柱。电的这种运用不管是直接的还是间接的发现,对延长生命和减少心脏病的死亡率作出了重大贡献。

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保罗•卓尔其人

保罗•莫里斯•卓尔(Paul Maurice Zoll,1911.7.15-1999.1.5)出生在波士顿,是一个商人的儿子。他从波士顿拉丁学校毕业后,进入了哈佛学院,在那里他对哲学和心理学产生了兴趣,并受到了Edwin G. Boring教授的影响,后者向他介绍了实验方法。在教授的指导下,年轻的卓尔完成了心理物理学的研究,还探讨了意识的多维性。那时正是大萧条时期,尽管保罗想继续深造,但在母亲的坚持下,他参加了暑期学校的预科课程。他的哥哥在哈佛大学学习英国文学毕业后找不到工作,这让这个家庭对其职业规划的态度发生了变化。就这样,1936年,保罗在拿到了A.B.的优异成绩后,去了哈佛医学院。在那里的最后一年,他选修了六个月的研究课程,而不是临床课程。他的研究课程的老师叫做Soma Weiss,当时是波士顿市立医院桑代克纪念实验室的副主任和哈佛医学院的医学教授。保罗被指派去研究酒精中毒与心脏疾病的关系。此时保罗认真地考虑了一下要不要去学习病理学,但他仍然不确定自己处理病人的能力。“每天繁重的临床任务吓着我了。”不过,他还是接受了去Beth Israel医院做临床实习医师,随后一年他留在了纽约的Bellevue医院,在Norman Joliffe博士的手下做实习住院医师。1939年,卓尔作为约西亚梅西基金会研究员回到波士顿的Beth Israel医院,与H. L. Blumgart和M. J. Schlesinger从事冠状动脉疾病的临床病理关系的研究。

第二次世界大战期间,卓尔加入了美国陆军医疗队,先是在格鲁吉亚、德克萨斯和阿留申群岛,然后去了驻在英国的美军第160陆军医院,任心脏病专家和医学主任,专攻胸部问题。

1945年,卓尔回到波士顿,进了私人诊所,但同时还参与着与Blum-gart和Schlesinger的研究活动,专注于心绞痛的病理生理学。他回忆道,在1940年代末期,一位患有阿-斯综合症的60岁女士,她本来还好好的,但在入院前三周却出现了发作。卓尔打电话咨询所有他能找到的专家,但是没有得到治疗心脏传导阻滞的有用的建议。病人最后死了,尸检结果为阴性。卓尔感到深深的不安:“这种情况不应该发生在完全正常的心脏上,它只不过有一个传导阻滞。这个心脏应该有可能获得刺激的。”他注意到1930年代早期的一项研究,说兔子的心脏可以在电的电刺下产生收缩,而随后,Callaghan和Bigelow都成功地对狗的窦房结实现了刺激后。他考虑采用食道的方法。1950年,卓尔使用食管线,让狗产生了室性前期收缩。后来,他发现刺激胸部可以得到同样的反应。然而,直到1952年,他才有机会对病人施行这种治疗。他让一个75岁的心脏完全阻塞和间歇性心室停搏的病人保持了25分钟的正常节律,但病人没有存活。第二个病人,一个65岁的男子,他患有终末期冠心病,出现了完全心脏传导阻滞,并周期性地心脏骤停,卓尔的外部刺激成功了,病人存活六个月。虽然这些临床试验报告发表在了著名的医学杂志上并获得了编者的赞誉,但他的同事们并未认真接收到这些信息,他们认为这个工作“与上帝的意志相悖”。

卓尔毫无顾忌,未曾受到这些批评和阻力的影响,没有停下他的研究,同时继续积极从事着临床实践和药理及病理生理学的教学。

他从医学院的研究员和医学助理升为哈佛医学院的临床教授和Beth Israel医院的内科医生。1947年~1958年,他是Beth Israel医院心脏诊室的负责人。1977年,他成为了哈佛大学医学院临床医学的名誉教授。

保罗•卓尔分别获得过如下荣誉:1944年,美国陆军军团功勋奖;1967年,费城市约翰•史葛奖;1968年,缅因州心脏协会尤金•德雷克纪念奖;1973年,阿尔伯特• 拉斯克临床医学研究奖【译者注:阿尔伯特• 拉斯克(Albert Lasker)医学研究奖是医学界仅次于诺贝尔奖的一项大奖,1946年,由被誉为“现代广告之父”的美国著名广告经理人、慈善家阿尔伯特•拉斯克(Albert Lasker)及其夫人玛丽•沃德•拉斯克(Mary Woodard Lasker)共同创立,旨在表彰医学领域作出突出贡献的科学家、医生和公共服务人员。】;1974年,美国心脏协会功勋奖;1981年,纽约理工学会第一届理工/汶奇奖;1981年,德克萨斯心脏研究所Ray C. Fish奖;1985年,美国心脏协会保罗•达德利•怀特奖。

卓尔还是以下组织的成员:美国大学优等生荣誉学会科学研究协会哈佛分会、美国临床医*联学**合会、美国心脏协会、美国医师协会和马萨诸塞州医学会。

从1956年到1965年,卓尔还担任《循环》杂志的副主编,以及《医学电子》期刊的科学审查委员会委员、《医学基础文摘》的国际顾问、《临床心电学》杂志的编委会顾问。

1939,保罗•卓尔和Janet Jones结婚,他的儿子Ross是一位物理学家,女儿Mary是一位生物化学博士。Janet在久病后于1978年去世。1981年,保罗与Ann Blumgart Gurewich结婚。保罗在生活中不事张扬,与家人和几个密友保持着长期而亲近的关系,其中有他的亲密的合作者Arthur J. Linenthal、Howard A. Frank、Alan H. Belgard。他早期的兴趣包括足球和篮球,后来他疯狂地喜欢上了滑水;网球一直是他的主要运动。

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保罗•卓尔的主要科学贡献

体外电起搏让心室停跳获得复苏

通过外部电刺激让停搏的心脏复苏,是保罗•卓尔在1952年的最乐见其成的主要发现。他发现,只需用单纯的胸部表面的电刺激,就可以使由于阿-斯综合征导致心脏传导阻滞的患者的心脏产生跳动。当患者本质上没有室性心动过速时,反复的刺激还可以使他长时间地保持有效的心律。以前,心脏停搏是一个严重的事件,通常也是终点性的事件,很少有治疗措施对其作出反应。现在,第一次地,使病人在这种情况下仍存活数小时或数天变成了可能。之后还显示,这种手段对于因为迷走神经、药物以及麻醉等因素带来的心脏停搏也同样有效。在以前通常采用的那些更具侵入性的程序之前,外部的电刺激可以用在心脏复苏的急救中来,而步骤很简单,仅仅只需通过皮肤上的或静脉导管的电极针。

体外电复律使心室颤动获得复苏

在体外用电击使由于心室颤动导致的心脏骤停恢复节律从而获得复苏,是卓尔引入的一种基本方法。1952年,他就这个问题提出了建议。后来,这一技术得到了安全的临床验证,开始成功地应用到人的身上,而在以前,紧急医疗中的手术开胸和手动按压心脏是唯一可行的方法。今天,体外电击刺激已经是治疗室颤导致心脏骤停的常规复苏方法。

其他心律失常的电复律

虽然外部电击使心脏复律最初是用在室颤上的,但很快,人们就发现,其在终止室上性心动过速、室性心动过速有效、心房颤动等情况下也同样有效。目前,这一程序已被广泛应用,并被认为比大剂量用药更安全。

电加速心室率控制不规则心室节律

卓尔发现,用外部电刺激可以促使心室率加速,或者也可以用交感神经药物,这些手段都可以用来预防由于室性过速或室颤引起的阿-斯综合征的反复发作。这些观察是电“加速”的基础,现在广泛用于控制室上和室性心律失常。

心脏监视器

最新的电子技术在复苏急救上的最佳应用(外部刺激和电复律)要求对患有心脏骤停的住院病人进行瞬时识别。为此,卓尔和他的技术团队提议使用一个监测设备,即在示波镜上显示心脏的电活动,用图示的方法记录下每一次心跳,并在心脏骤停发生时给出报警声。心脏监视器和心脏骤停管理程序是现代冠心病监护装置的基础。

电起搏促进了生理和药理研究

除了治疗的重要性外,对心脏的电刺激,无论是外部的还是直接的,都为对人类心脏的生理和药理的研究行为打下了基础,这是史无前例的。这也为心室这个疑难病症的治疗以及后来心脏科学的非凡时代的开启提供了重要的见解。

植入式起搏器

在体外紧急复苏技术的发展之后,阿-斯综合征的治疗重点变成了预防复发。由于药物治疗通常是不充分的,完全的预防——无论是心室停搏或心室颤动——只有当心室可以在任何不可预知的情况下都能产生电驱动时才能实现。卓尔和他的团队开发的方法就是:给患者的心脏装上一种长期的、可以直接实现电刺激的“植入式起搏器”(implanted pacemaker)。这种起搏器也可用于改善由于心动过缓的患者的心力衰竭。这是一项无比重大的基本技术的突破,如今,植入式心脏起搏器已经成为心脏治疗的一种主要形式,无论这种起搏器是暂时性的还是永久性的;它在预防猝死和心脏病患者康复等方面都发挥了重要作用。据估计,目前在美国,有超过50万患者植入了起搏器以维系他们的生命。

结语

保罗•卓尔在1952年对体外心脏电刺激的可行性和有效性的发现,以及他对许多不同原因的心脏病(如缺血、风湿性心脏病、先天性心脏病、心肌病)的研究使此方面的认识和治疗进入了一个令人瞩目的时代,并让心脏病的死亡率出现了大幅下降

下期预告:克劳德•贝克:心内除颤的开创者

内容来源:第一响应急救

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