始于偶然，終于偉大
——植入式心臟起搏器的發明故事

◆本刊綜合

圖/東方IC

在人類歷史上，許多偉大的發明都離不開科學家的苦心研究。然而，也有一些發明出于偶然，“一不小心”就改變了世界，植入式心臟起搏器就是其中之一。

1919年，植入式心臟起搏器的發明者威爾遜?格雷特巴奇出生在紐約州的布法羅市，二戰時曾在海軍服役，退伍后進入康奈爾大學學習電子工程學。迫于生計，拖家帶口的格雷特巴奇利用課余時間打零工，其中包括設計一種專門用于測量動物血壓和心率等指標的設備。

圖1 體外心臟起搏器 （圖/Images in Pediatric Cardiology）

1951年，格雷特巴奇在與腦外科醫生交流的過程中，第一次接觸到一種名為阿-斯綜合征的心臟疾病。阿-斯綜合征作為嚴重威脅生命安全的心臟急癥之一，是由于心臟節律突然變化使心排血量在短時間內急劇減少，引發急性腦缺血的臨床綜合征。在知曉阿-斯綜合征中的房室傳導阻滯（心房至心室的電激動傳導異常）后，格雷特巴奇認為這是一個傳輸問題，可以用工程學的方法解決，于是開始積極投入心臟起搏器的研發工作中。

不過，當時研究心臟起搏器的并非只有格雷特巴奇一人。1952年，美國哈佛大學醫學院醫生保羅?佐爾設計了一種體外心臟起搏器，并成功為心臟停搏患者進行了心臟復蘇。僅管這臺起搏器存在不少弊端，比如體積大、移動不便、電流強度無法調節等，但佐爾的創舉在心臟病學發展歷史上具有里程碑意義，因此佐爾被稱為“心臟起搏之父”。

1957年，美國人厄爾·巴肯設計了一種便攜式心臟起搏器，不僅體積更小，因改用電池供能，電流強度也可調節。雖然這種心臟起搏器更實用，但需要將其掛在體外使用。

圖2 厄爾·巴肯 （圖/美國電氣及電子工程師學會）

圖3 便攜式心臟起搏器

要想設計一種能置于體內的心臟起搏器并不是一件容易的事情，需要解決體積大、體液侵蝕、供電時間短、反復充電等諸多問題。格雷特巴奇從改造動物心率監測器入手，設計出心臟起搏器的雛形。讓他萬萬沒想到的是，自己誤打誤撞就打開了通往成功的大門。

一天，格雷特巴奇正在測試一個記錄心跳的機器，原本計劃裝入一個1萬兆歐的電阻器，卻誤用了1兆歐的電阻器。結果，記錄器電路產生的信號與人體心跳非常相似。格雷特巴奇靈光一現：這種電流或許能讓不規律的心跳恢復正常。

此后，格雷特巴奇一心撲在了心臟起搏器的研究上，攻克了一個又一個難關，終于設計出可用于人體內的植入式心臟起搏器。格雷特巴奇與美敦力公司（如今全球最大的起搏器生產商）合作，將他設計的植入式心臟起搏器投入生產與使用。

但格雷特巴奇并未止步于此，他在美敦力公司工作的十年間，一直在優化自己的設計。1970年，格雷特巴奇創立了自己的公司，致力于心臟起搏器電池的研究。植入式心臟起搏器剛上市時使用的是普通蓄電池，這種電池平均使用壽命為2年，無法在人體內長期工作。電子工程學出身的格雷特巴奇決定采用鋰電池技術，延長電池的使用壽命。這一次，他又取得了成功。

1983年，美國國家職業工程師協會將植入式心臟起搏器列為近五十年對社會有重大貢獻的十項發明之一，為表彰格雷特巴奇在醫學領域的卓越貢獻，1986年他被列入美國著名發明家紀念堂。