始于偶然，终于伟大——植入式心脏起搏器的发明故事

◆本刊综合

图/东方IC

在人类历史上，许多伟大的发明都离不开科学家的苦心研究。然而，也有一些发明出于偶然，“一不小心”就改变了世界，植入式心脏起搏器就是其中之一。

1919年，植入式心脏起搏器的发明者威尔逊•格雷特巴奇出生在纽约州的布法罗市，二战时曾在海军服役，退伍后进入康奈尔大学学习电子工程学。迫于生计，拖家带口的格雷特巴奇利用课余时间打零工，其中包括设计一种专门用于测量动物血压和心率等指标的设备。

图1 体外心脏起搏器 （图/Images in Pediatric Cardiology）

1951年，格雷特巴奇在与脑外科医生交流的过程中，第一次接触到一种名为阿-斯综合征的心脏疾病。阿-斯综合征作为严重威胁生命安全的心脏急症之一，是由于心脏节律突然变化使心排血量在短时间内急剧减少，引发急性脑缺血的临床综合征。在知晓阿-斯综合征中的房室传导阻滞（心房至心室的电激动传导异常）后，格雷特巴奇认为这是一个传输问题，可以用工程学的方法解决，于是开始积极投入心脏起搏器的研发工作中。

不过，当时研究心脏起搏器的并非只有格雷特巴奇一人。1952年，美国哈佛大学医学院医生保罗•佐尔设计了一种体外心脏起搏器，并成功为心脏停搏患者进行了心脏复苏。仅管这台起搏器存在不少弊端，比如体积大、移动不便、电流强度无法调节等，但佐尔的创举在心脏病学发展历史上具有里程碑意义，因此佐尔被称为“心脏起搏之父”。

1957年，美国人厄尔·巴肯设计了一种便携式心脏起搏器，不仅体积更小，因改用电池供能，电流强度也可调节。虽然这种心脏起搏器更实用，但需要将其挂在体外使用。

图2 厄尔·巴肯 （图/美国电气及电子工程师学会）

图3 便携式心脏起搏器

要想设计一种能置于体内的心脏起搏器并不是一件容易的事情，需要解决体积大、体液侵蚀、供电时间短、反复充电等诸多问题。格雷特巴奇从改造动物心率监测器入手，设计出心脏起搏器的雏形。让他万万没想到的是，自己误打误撞就打开了通往成功的大门。

一天，格雷特巴奇正在测试一个记录心跳的机器，原本计划装入一个1万兆欧的电阻器，却误用了1兆欧的电阻器。结果，记录器电路产生的信号与人体心跳非常相似。格雷特巴奇灵光一现：这种电流或许能让不规律的心跳恢复正常。

此后，格雷特巴奇一心扑在了心脏起搏器的研究上，攻克了一个又一个难关，终于设计出可用于人体内的植入式心脏起搏器。格雷特巴奇与美敦力公司（如今全球最大的起搏器生产商）合作，将他设计的植入式心脏起搏器投入生产与使用。

但格雷特巴奇并未止步于此，他在美敦力公司工作的十年间，一直在优化自己的设计。1970年，格雷特巴奇创立了自己的公司，致力于心脏起搏器电池的研究。植入式心脏起搏器刚上市时使用的是普通蓄电池，这种电池平均使用寿命为2年，无法在人体内长期工作。电子工程学出身的格雷特巴奇决定采用锂电池技术，延长电池的使用寿命。这一次，他又取得了成功。

1983年，美国国家职业工程师协会将植入式心脏起搏器列为近五十年对社会有重大贡献的十项发明之一，为表彰格雷特巴奇在医学领域的卓越贡献，1986年他被列入美国著名发明家纪念堂。