健康科普:心髒驟停與AED 第一篇---自動體外除顫器AED 發展簡史
發布時間:2021-03-06
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  編者按

  心肺複蘇(CPR)、自動體(ti) 外除顫(AED)是搶救心髒驟停的關(guan) 鍵技術,即我國學者提出的CPR·D。有 關(guan) CPR的文章,在本刊及相關(guan) 的學術雜誌多有刊登,但對於(yu) AED的科學、權威、係統的論述,國內(nei) 學術期刊鮮有介紹。為(wei) 此,特請資深急救醫學專(zhuan) 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)等方麵的專(zhuan) 家,就《心髒驟停與(yu) AED》著文若幹篇,連續刊登,以饗讀者。

  AED 被公眾(zhong) 譽為(wei) “救命神器”。近年來多次出現在猝死事件學術與(yu) 新聞的報道當中。做為(wei) 一種便攜式的醫療設備,它能夠診斷特定的心律失常,並通過電擊除顫,搶救心源性猝死患者。

  一 背 景

  心髒驟停(Sudden Cardiac Arrest,SCA)是危及生命健康的一種極為(wei) 嚴(yan) 重的急症。發病突然,病情緊急,進展極快,是醫院外各種環境、家庭和醫院內(nei) 最需爭(zheng) 分奪秒搶救的疾病。

  心髒驟停是因心髒的電活動異常,導致有效脈搏和血壓喪(sang) 失,絕大多數因心室纖維性顫動即簡稱心室纖顫或室顫(Ventricular Fibrillation,VF)引發。SCA因缺乏有效血流灌注,表現為(wei) 突然暈厥,意識喪(sang) 失,呼吸、脈搏停止,若幾分鍾內(nei) 得不到救治而死亡,通常稱為(wei) 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 可發生於(yu) 任何時間、任何地點、任何人員,心髒病是 SCA 的主要危險因素,不當的運動、高壓及節奏快等均為(wei) 誘發因素。SCA 絕大多數發生於(yu) 醫院外,因未能獲得搶救機會(hui) ,直接死於(yu) 院外多種現場。為(wei) 此,必須盡早采取高質量的心肺複蘇(QCPR),並用自動體(ti) 外除顫儀(yi) (Automatic External Defibrillator,AED)對患者進行快速複蘇除顫(CPR·D),使其恢複心跳呼吸,提高患者的搶救成功率、生存率。

  生存鏈的 4 個(ge) 早期,早期呼救、早期實施高質量的心肺複蘇(cardiopulmonary resuscitation,CPR)、早期進行AED 除顫等急救措施,對提高醫院外心髒驟停 Out Hospital of candiac Arrest,OHCA)患者的存活率至關(guan) 重要。如能在 1 min 內(nei) 實施 CPR,3~5 min 內(nei) 進行 AED 除顫,可使其存活率達到 50%~70%[4]。

  由於(yu) 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(guan) 鍵,自動體(ti) 外除顫器使非專(zhuan) 業(ye) 人員能安全、簡便、有效地進行除顫。美國心髒病協會(hui) (american heart association,AHA)建議第一目擊者進行早期心肺複蘇及 AED 電除顫可以有效提高心髒驟停搶救成功率。美國每年因 SCA 造成的死亡超過 350 000 例,平均生存率為(wei) 5%,有些地區由於(yu) 廣泛配置 AED 並進行相關(guan) 心肺複蘇培訓,搶救成功率高達40% 以上。

  根據不完全資料顯示,我國每年有超過 54.4 萬(wan) 人死於(yu) SCD[2],這意味著每天 1 480 例心髒猝死(=4 架波音747 墜機)。90% 發生在醫院外的家庭、工作單位、公共場所及差旅途中等。由於(yu) 未能普遍、廣泛、規範開展心肺複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”,AED 是公認的最及時有效並能由公眾(zhong) 使用的安全、可靠、及時的用於(yu) 各種場合的救命器械,CPR與(yu) AED的使用,CPR·D 將會(hui) 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(wei) 此本文對 AED 作一係統闡述。

  二 除顫器技術的發展

  電擊除顫技術的緣起最早可以追溯到 18 世紀。早在 1775 年,丹麥醫生 Abildgaard 描述了一係列實驗,在這些實驗中,他通過身體(ti) 施加的電脈衝(chong) 使母雞“沒有生命”,又通過隨後施加的電脈衝(chong) 使他們(men) 回複知覺,他還發現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 並不知道室顫的存在。直到1849 年, Ludwig 和 Hoffa 描述了 Abildgaard 進行的這種實驗。並首次定義(yi) 了心室纖顫(fibrillation of the ventri‐cles)這個(ge) 術語[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)的狗的研究中發現,弱的交流電(AC)或直流電(DC)的衝(chong) 擊產(chan) 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(liang) 位的試驗進行了拓展,他們(men) 描述了心髒被誘導室顫的脆弱周期。他們(men) 還報告說,電流傳(chuan) 遞的實施是成功地對心室纖顫進行所謂“電除顫” (countershocking)的關(guan) 鍵[4,6,8]。

  實用除顫器的開發始於(yu) 20 世紀 20 年代。當時紐約的愛迪生(Edison)聯合基金會(hui) 提供了資金,以應對觸電導致的事故和死亡人數的增加[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(ge) 特殊設計的心內(nei) 電極槳,用 110 伏電壓,1.5 安培的交流電,電擊 2 次,在外科手術中恢複了一名 14 歲患者的心髒跳動[4,10]。1956 年, 卓爾(Zoll)等人首次成功進行了第一例人的體(ti) 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(ya) 曆山大(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用於(yu) 非心室纖顫的報告[4]。

  在除顫器發展早期,人們(men) 一直在爭(zheng) 論交流和直流除顫的優(you) 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,並認為(wei) 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中,直流電相對於(yu) 交流電的優(you) 越性和安全性[4,12-13]。從(cong) 此以後,直流電除顫逐漸成為(wei) 主流一直至今。

  中國在醫院內(nei) 使用除顫器的曆史可追溯到 20 世紀 70 年代並且也認識到直流電除顫的優(you) 越性應於(yu) 臨(lin) 床[14]。 三 從(cong) 急救技士使用 AED 到今日公眾(zhong) 的應用20 世紀 60 年代後,人們(men) 越來越認識到以移動冠脈病房 mobiles coronary-care unit,MCCU)的形式進行在社區早期幹預治療的重要性[14-16]。1966 年,Belfast 醫生首次在急救車上成功除顫[17] 。1969 年,波特蘭(lan) 俄勒岡(gang) 雇用了有急救技師(emergency medical technicians,EMTs)在現場實施的除顫。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,心髒驟停的生存率從(cong) 7%提19%[18] 。

  自動體(ti) 外除顫器(AED)在 1970 年由 Diack 和他的同事發明。他們(men) 根據 CPR 的相關(guan) 原理開發出了 AED的原型機,並在波特蘭(lan) 地區進行了測試,後來他們(men) 創建了心髒複蘇公司來推廣他們(men) 的設備。這種設備被命名為(wei) HeartAid@AED,其心髒輔助的院外試驗是於(yu) 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(ge) 口腔/腹部和心前區的導聯電極記錄心電圖描記並釋放電擊。它也能經皮起搏心髒[4,20-21]。 在自動分析算法的幫助下,AED 讓僅(jin) 受到過有限訓練的人員可以實施早期電除顫,從(cong) 而極大的提高了對室顫患者在

  黃金救治 4~6 min 內(nei) 第一時間實施電除顫的可能性。

  1982 年,美國食品藥品監督管理局(food and drug administration,FDA)批準了 EMT-心髒除顫(EMT-Defi‐brillation,EMT-D)的臨(lin) 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 的調查在華盛頓、愛荷華、明尼蘇達和田納西等區域進行[4] 。

  隨後,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(ti) 外除顫器(AED),除顫器的使用範圍從(cong) EMT 進一步擴大到受過訓練的非專(zhuan) 業(ye) 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幹預治療的可能性[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(guan) 公司。本文介紹的是關(guan) 於(yu) 美國研製使用 AED 的情況。1992 年,卡爾·摩根(Carl Morgan )與(yu) 另外 4 名工程師——湯姆·萊斯特(Tom Lyster), 布拉德·格裏納(Brad Gliner), 約翰·哈裏斯(John Harris), 和克林特·科爾( Clint Cole)——懷揣獨特妙想 ,希望通過新技術顯著提高心髒驟停事件的生存率。這種自動體(ti) 外除顫器操作簡單,可供普通人即刻在現場使用。質優(you) 價(jia) 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,甚至是家裏。這樣,就能夠在急救人員到達之前就能進行有效的搶救節省寶貴時間,每年也能挽救成千上萬(wan) 的患者生命。這種儀(yi) 器可在適當的情況下,根據患者體(ti) 征,自動發放電擊。還能夠在急救全過程始終為(wei) 搶救者提供簡單清晰的語音指導。

  當心搏驟停發生時,“第一目擊者”(first Responder)可以立即使用除顫器,及時進行電擊複律,從(cong) 而讓患者有挽回生命的機會(hui) 。五位創始人開始發展自己的公司,將其命名為(wei) Heartstream。一開始資金全部來源於(yu) 信用卡。就在他們(men) 用光最後一張信用卡前,他們(men) 得到了風險資金。在1996 年,他們(men) 製造了第一台 ForeRunner AED,這也是首個(ge) 使用雙相波技術的 AED。

  他們(men) 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(ju) 世矚目的梅約診所的所在地),最先在警車裏使用 AED。他們(men) 服務的第一個(ge) 大公司是美國航空公司,該公司意識到至今為(wei) 止飛機上突發疾病是導致死亡的最重要原因。他們(men) 感到提高空中急救反應能力迫在眉睫。他們(men) 采取的其中一步就是在每架飛機上安裝 AED。

  與(yu) 美國航空公司的合作推動了業(ye) 務的進一步發展,吸引了惠普(HP)的眼球,惠普在搶救者複蘇業(ye) 務方麵有雄厚的專(zhuan) 業(ye) 基礎。惠普公司在心髒關(guan) 護領域已有 35 年經驗,1961 年就進入了醫療市場。在複蘇和除顫方麵皆執牛耳。惠普公司經驗豐(feng) 富,專(zhuan) 業(ye) 過硬,市場規模也令人稱羨,Heartstream 公司對除顫普及化充滿願景,二者攜手,成就了 AED 事業(ye) 的光輝奇葩。最終,Heartstream 與(yu) 惠普合並。惠普公司在發展中過程中將醫療產(chan) 業(ye) 並入了獨立運營的安捷倫(lun) 科技有限公司,2001 年,安捷倫(lun) 醫療並入飛利浦公司,自此,飛利浦公司擁有了 Heartstream 的所有技術和產(chan) 品,並以飛利浦在醫療領域內(nei) 的實力和內(nei) 涵引領 AED 技術的發展。

  在飛利浦 AED 技術的發展中,實現了第一台兒(er) 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(wei) 非處方(OTC)產(chan) 品在家庭中使用,這正是飛利浦技除顫技術可靠性的體(ti) 現。在此基礎上,飛利浦在 2003 年研發了快速電擊(Quick shock)技術,大大縮短了 AED 分析到放電的時間,從(cong) 而提高了心髒驟停搶救成功率。2006 年,飛利浦又推出了smart CPR 技術,從(cong) 而進一步提高心髒驟停患者生存率。

  隨著 AED 技術的不斷發展和完善,以前笨重、不方便使用等性能得到了顯著改善,近期 AED 的發展使用了低能量雙相波技術,並且更加小巧、輕便、價(jia) 廉,便於(yu) 使用[14,23] 。隨著技術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髒驟停患者帶來福音。

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