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心臟驟停與AED 第一篇---自動體外除顫器AED 發(fā)展簡史

2021-06-10 23:15:17 來源:科普中國

心肺復蘇(CPR)、自動體外除顫(AED)是搶救心臟驟停的關(guān)鍵技術(shù),即我國學者提出的CPR·D。有 關(guān)CPR的文章,在本刊及相關(guān)的學術(shù)雜志多有刊登,但對于AED的科學、權(quán)威、系統(tǒng)的論述,國內(nèi)學術(shù)期刊鮮有介紹。為此,特請資深急救醫(yī)學專家、本刊總編輯李宗浩教授,及對AED有較深入研究的飛利浦中國研究院(Philips Research China)等方面的專家,就《心臟驟停與 AED》著文若干篇,連續(xù)刊登,以饗讀者。

AED 被公眾譽為“救命神器”。近年來多次出現(xiàn)在猝死事件學術(shù)與新聞的報道當中。做為一種便攜式的醫(yī)療設(shè)備,它能夠診斷特定的心律失常,并通過電擊除顫,搶救心源性猝死患者。

一 背 景

心臟驟停(Sudden Cardiac Arrest,SCA)是危及生命健康的一種極為嚴重的急癥。發(fā)病突然,病情緊急,進展極快,是醫(yī)院外各種環(huán)境、家庭和醫(yī)院內(nèi)最需爭分奪秒搶救的疾病。

心臟驟停是因心臟的電活動異常,導致有效脈搏和血壓喪失,絕大多數(shù)因心室纖維性顫動即簡稱心室纖顫或室顫(Ventricular Fibrillation,VF)引發(fā)。SCA因缺乏有效血流灌注,表現(xiàn)為突然暈厥,意識喪失,呼吸、脈搏停止,若幾分鐘內(nèi)得不到救治而死亡,通常稱為心源性猝死(Sudden Cardiac Death,SCD )[1-2]。

SCD 患者的搶救非常重要。每延遲 1 min,患者的生存率便降低 7%~10%[3],故有黃金救治 4~6 min 的說法。SCA 可發(fā)生于任何時間、任何地點、任何人員,心臟病是 SCA 的主要危險因素,不當?shù)倪\動、高壓及節(jié)奏快等均為誘發(fā)因素。SCA 絕大多數(shù)發(fā)生于醫(yī)院外,因未能獲得搶救機會,直接死于院外多種現(xiàn)場。為此,必須盡早采取高質(zhì)量的心肺復蘇(QCPR),并用自動體外除顫儀(Automatic External Defibrillator,AED)對患者進行快速復蘇除顫(CPR·D),使其恢復心跳呼吸,提高患者的搶救成功率、生存率。

生存鏈的 4 個早期,早期呼救、早期實施高質(zhì)量的心肺復蘇(cardiopulmonary resuscitation,CPR)、早期進行AED 除顫等急救措施,對提高醫(yī)院外心臟驟停 Out Hospital of candiac Arrest,OHCA)患者的存活率至關(guān)重要。如能在 1 min 內(nèi)實施 CPR,3~5 min 內(nèi)進行 AED 除顫,可使其存活率達到 50%~70%[4]。

由于電除顫是治療室顫的唯一有效方法,因此早期電除顫是挽救SCA受害者之關(guān)鍵,自動體外除顫器使非專業(yè)人員能安全、簡便、有效地進行除顫。美國心臟病協(xié)會(american heart association,AHA)建議第一目擊者進行早期心肺復蘇及 AED 電除顫可以有效提高心臟驟停搶救成功率。美國每年因 SCA 造成的死亡超過 350 000 例,平均生存率為 5%,有些地區(qū)由于廣泛配置 AED 并進行相關(guān)心肺復蘇培訓,搶救成功率高達40% 以上。

根據(jù)不完全資料顯示,我國每年有超過 54.4 萬人死于 SCD[2],這意味著每天 1 480 例心臟猝死(=4 架波音747 墜機)。90% 發(fā)生在醫(yī)院外的家庭、工作單位、公共場所及差旅途中等。由于未能普遍、廣泛、規(guī)范開展心肺復蘇的急救技能和配置 AED,加上救護車到達時間過晚,搶救的成功率不到 1%。

CPR 是全球公認的“第一救命技術(shù)”,AED 是公認的最及時有效并能由公眾使用的安全、可靠、及時的用于各種場合的救命器械,CPR與AED的使用,CPR·D 將會大大提高搶救 SCA 成功率。

近年來,AED 的使用安裝在我國已受到重視,為此本文對 AED 作一系統(tǒng)闡述。

二 除顫器技術(shù)的發(fā)展

電擊除顫技術(shù)的緣起最早可以追溯到 18 世紀。早在 1775 年,丹麥醫(yī)生 Abildgaard 描述了一系列實驗,在這些實驗中,他通過身體施加的電脈沖使母雞“沒有生命”,又通過隨后施加的電脈沖使他們回復知覺,他還發(fā)現(xiàn)在胸部以外的地方實施這種電擊是沒有效果的[4-5]。但是,Abildgaard 并不知道室顫的存在。直到1849 年, Ludwig 和 Hoffa 描述了 Abildgaard 進行的這種實驗。并首次定義了心室纖顫(fibrillation of the ventri‐cles)這個術(shù)語[4,6-7]。Ludwig 還記錄了用電刺激狗的心室纖顫。

1900 年,Prevost 和 Batelli 在對心室顫動(VF)的狗的研究中發(fā)現(xiàn),弱的交流電(AC)或直流電(DC)的沖擊產(chǎn)生心室纖維性顫動,而強大的電流可以除顫[4,7]。Wiggers 和 Wegria 對上述兩位的試驗進行了拓展,他們描述了心臟被誘導室顫的脆弱周期。他們還報告說,電流傳遞的實施是成功地對心室纖顫進行所謂“電除顫” (countershocking)的關(guān)鍵[4,6,8]。

實用除顫器的開發(fā)始于 20 世紀 20 年代。當時紐約的愛迪生(Edison)聯(lián)合基金會提供了資金,以應(yīng)對觸電導致的事故和死亡人數(shù)的增加[4,9]。 1947 年,貝克( Beck)第一次通過電除顫挽救了人的生命。他使用了一個特殊設(shè)計的心內(nèi)電極槳,用 110 伏電壓,1.5 安培的交流電,電擊 2 次,在外科手術(shù)中恢復了一名 14 歲患者的心臟跳動[4,10]。1956 年, 卓爾(Zoll)等人首次成功進行了第一例人的體外除顫,70 伏特,1.5 安培的交流電流,在胸外進行了 0.15 s 的放電除顫[4,11]。在 1961 年,亞歷山大(Alexander)等人第一次描述了交流電電擊 終

止室性心動過速(VT),盡管卓爾已經(jīng)建議過電擊治療室性心動過速的可能性,但這也是第一次電擊治療應(yīng)用于非心室纖顫的報告[4]。

在除顫器發(fā)展早期,人們一直在爭論交流和直流除顫的優(yōu)劣。1933 年,Kouwenhoven 和他的同事研究了交流電除顫和直流電除顫的效果,并認為交流電除顫 可以獲得更好的效果。直到 20 世紀 60 年代,Lawn 及其同事工作證明了除顫技術(shù)中,直流電相對于交流電的優(yōu)越性和安全性[4,12-13]。從此以后,直流電除顫逐漸成為主流一直至今。

中國在醫(yī)院內(nèi)使用除顫器的歷史可追溯到 20 世紀 70 年代并且也認識到直流電除顫的優(yōu)越性應(yīng)于臨床[14]。 三 從急救技士使用 AED 到今日公眾的應(yīng)用20 世紀 60 年代后,人們越來越認識到以移動冠脈病房 mobile coronary-care unit,MCCU)的形式進行在社區(qū)早期干預治療的重要性[14-16]。1966 年,Belfast 醫(yī)生首次在急救車上成功除顫[17] 。1969 年,波特蘭俄勒岡雇用了有急救技師(emergency medical technicians,EMTs)在現(xiàn)場實施的除顫。不過,這次行動直到 1972 年才被報道出來。在 20 世紀 70 年代初期,這些活動病房配備訓練有素的非醫(yī)師(EMT,paramedic 急救人員高到),在接受了心室纖顫識別和手動除顫器的訓練期間,心臟驟停的生存率從 7%提19%[18] 。

自動體外除顫器(AED)在 1970 年由 Diack 和他的同事發(fā)明。他們根據(jù) CPR 的相關(guān)原理開發(fā)出了 AED的原型機,并在波特蘭地區(qū)進行了測試,后來他們創(chuàng)建了心臟復蘇公司來推廣他們的設(shè)備。這種設(shè)備被命名為 HeartAid@AED,其心臟輔助的院外試驗是于 1980 年在英國的布賴頓開始的[19]。當時,該裝置重達 28 磅,用一個口腔/腹部和心前區(qū)的導聯(lián)電極記錄心電圖描記并釋放電擊。它也能經(jīng)皮起搏心臟[4,20-21]。 在自動分析算法的幫助下,AED 讓僅受到過有限訓練的人員可以實施早期電除顫,從而極大的提高了對室顫患者在

黃金救治 4~6 min 內(nèi)第一時間實施電除顫的可能性。

1982 年,美國食品藥品監(jiān)督管理局(food and drug administration,F(xiàn)DA)批準了 EMT-心臟除顫(EMT-Defi‐brillation,EMT-D)的臨床試驗。美國早期手動的 EMT-D 和最終 EMT 和第一目擊者使用 AED 的調(diào)查在華盛頓、愛荷華、明尼蘇達和田納西等區(qū)域進行[4] 。

隨后,在 20 世紀 80 年代中期,美國食品藥品管理局正式批準了自動體外除顫器(AED),除顫器的使用范圍從 EMT 進一步擴大到受過訓練的非專業(yè)人士、配偶及家庭成員中使用,極大的提高了患者在第一時間接受干預治療的可能性[14-22] 。

四 卡爾·摩根和飛利浦的 AED

除顫器離不開工程師和相關(guān)公司。本文介紹的是關(guān)于美國研制使用 AED 的情況。1992 年,卡爾·摩根(Carl Morgan )與另外 4 名工程師——湯姆·萊斯特(Tom Lyster), 布拉德·格里納(Brad Gliner), 約翰·哈里斯(John Harris), 和克林特·科爾( Clint Cole)——懷揣獨特妙想 ,希望通過新技術(shù)顯著提高心臟驟停事件的生存率。這種自動體外除顫器操作簡單,可供普通人即刻在現(xiàn)場使用。質(zhì)優(yōu)價廉,像滅火器一樣,可裝配在任何

地方,如所有公共場所、工作地點,甚至是家里。這樣,就能夠在急救人員到達之前就能進行有效的搶救節(jié)省寶貴時間,每年也能挽救成千上萬的患者生命。這種儀器可在適當?shù)那闆r下,根據(jù)患者體征,自動發(fā)放電擊。還能夠在急救全過程始終為搶救者提供簡單清晰的語音指導。

當心搏驟停發(fā)生時,“第一目擊者”(first Responder)可以立即使用除顫器,及時進行電擊復律,從而讓患者有挽回生命的機會。五位創(chuàng)始人開始發(fā)展自己的公司,將其命名為 Heartstream。一開始資金全部來源于信用卡。就在他們用光最后一張信用卡前,他們得到了風險資金。在1996 年,他們制造了第一臺 ForeRunner AED,這也是首個使用雙相波技術(shù)的 AED。

他們最早的客戶之一是羅切斯特市的 MN 警察署(羅切斯特市是舉世矚目的梅約診所的所在地),最先在警車里使用 AED。他們服務(wù)的第一個大公司是美國航空公司,該公司意識到至今為止飛機上突發(fā)疾病是導致死亡的最重要原因。他們感到提高空中急救反應(yīng)能力迫在眉睫。他們采取的其中一步就是在每架飛機上安裝 AED。

與美國航空公司的合作推動了業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展,吸引了惠普(HP)的眼球,惠普在搶救者復蘇業(yè)務(wù)方面有雄厚的專業(yè)基礎(chǔ)。惠普公司在心臟關(guān)護領(lǐng)域已有 35 年經(jīng)驗,1961 年就進入了醫(yī)療市場。在復蘇和除顫方面皆執(zhí)牛耳?;萜展窘?jīng)驗豐富,專業(yè)過硬,市場規(guī)模也令人稱羨,Heartstream 公司對除顫普及化充滿愿景,二者攜手,成就了 AED 事業(yè)的光輝奇葩。最終,Heartstream 與 惠普合并?;萜展驹诎l(fā)展中過程中將醫(yī)療產(chǎn)業(yè)并入了獨立運營的安捷倫科技有限公司,2001 年,安捷倫醫(yī)療并入飛利浦公司,自此,飛利浦公司擁有了 Heartstream 的所有技術(shù)和產(chǎn)品,并以飛利浦在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的實力和內(nèi)涵引領(lǐng) AED 技術(shù)的發(fā)展。

在飛利浦 AED 技術(shù)的發(fā)展中,實現(xiàn)了第一臺兒童使用的 AED,使得孩子在接受除顫治療時更加安全。 在 2004 年 9 月,美國食品藥品管理局(FDA) 批準了飛利浦的 HS1AED 可以作為非處方(OTC)產(chǎn)品在家庭中使用,這正是飛利浦技除顫技術(shù)可靠性的體現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上,飛利浦在 2003 年研發(fā)了快速電擊(Quick shock)技術(shù),大大縮短了 AED 分析到放電的時間,從而提高了心臟驟停搶救成功率。2006 年,飛利浦又推出了smart CPR 技術(shù),從而進一步提高心臟驟?;颊呱媛?。

隨著 AED 技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,以前笨重、不方便使用等性能得到了顯著改善,近期 AED 的發(fā)展使用了低能量雙相波技術(shù),并且更加小巧、輕便、價廉,便于使用[14,23] 。隨著技術(shù)的進步和公共場所除顫器(pub‐lic access deffibrator, PAD)項目的推廣,AED 必將給越來越多的心臟驟?;颊邘砀R簟?/p>

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李宗浩 葛鑫 蘇敩筠

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[ 責編:張蕃]

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