一．中国心脏外科的诞生 在第二次世界大战以前，中国并没有心血管外科。有记载的首次成功的心脏手术是在1940年10月由张朝伟医生（ZhangChao-wei）实施，手术是直接修补右心室的刀刺伤。中国胸外科的奠基人吴英恺教授，于1944年在重庆中央医院完成首例动脉导管结扎术。并在1948年医院迁址至天津后成功进行首例缩窄性心包炎心包剥脱术。二十世纪40年代，由于日本侵略军占领的原因，国内许多大学迁址至四川省成都和重庆。许多后来成为新中国内、外科领域学术带头人的医生在这两个城市接受了医学训练，其中包括中国心外科的著名先驱石美鑫教授。1953年3月2日，石美鑫为1位患有先天性法乐氏四联症的13岁男孩成功实施了中国首例Blalock-Taussing分流术，患者术后顺利恢复。1954年2月，兰熙纯在上海第二医科大学完成首例二尖瓣闭式扩张术，开创了中国心内直视手术的新纪元。1年后，该小组报告32例同样的手术，只有1例死于脑栓塞。与此同时，上海第二医科大学广西医院的傅培炳于1955年10月13日为1例患有巨大无名动脉梅毒性动脉瘤的患者实施手术。1957年，上海第二医学院仁济医院的梁其琛和王义山在非体外循环下实施了肺动脉狭窄切开术。1958年4月10日，在全身中度低温和非体外循环条件下，石美鑫为1位21岁的学生实施了房间隔缺损闭合术，手术持续了7分15秒，这是中国首例房间隔的直接修补术。至1959年底，国内13个省30家医院开展了心内直视手术，手术均是在非体外循环、全身低温下完成，主要集中在在上海和北京两地开展。外科经验的积累为体外循环的诞生奠定了基础。 二．中国体外循环的初期发展 新中国成立后，由于当时国际形势的变化，我国被迫处于被动的闭关自守状态，加上经过与世隔绝的8年抗战，刚刚恢复的对外交流又告中断。国际上心脏外科发展的信息只能从医学杂志上获得。国内首先启动研究体外循环的是上海三所大医院的专家，即上海第一医学院中山医院的石美鑫等、上海第二医学院仁济医院的叶椿秀等和上海市胸科医院的顾恺时等。叶椿秀等于1956年7月开始研制指压泵，到1957年4月制造成功。他们又于1958年研制成横置转碟式氧合器（上海II型）。石美鑫等与中山医院铜匠间（修理车间）技工合作于1957年开始研制静立垂幕式氧合器，经过1年多的努力于1958年制成，在经过191例动物实验后并取得满意效果后，于1959年9月21日成功地应用于临床。1960年，他们又研制了转碟式氧合器，共80片，每分钟能摄氧122毫升，1961年用于临床。上海市胸科医院从1957年3月起与上海医疗器械厂合作，于同年7月制成滚压式体外循环机和De Wall-LilleheiIV型鼓泡式氧合器，并于1958年7月应用于临床，他们在当时如此困难的条件下从制作体外循环机开始进行孜孜不倦的研究，为发展我国的体外循环事业作出了十分杰出的贡献。 在国内同行艰苦闭门造车时，苏鸿熙和范秉哲分别从美国和法国回国，他们各自带回一台刚刚上市的Sigma Motor体外循环机，前者受聘于第四军医大学，后者受聘于北京结核病研究所。苏鸿熙于1957年6月7日成立了体外循环实验室，经过42次动物实验，于1958年6月26日成功地为1例6岁男孩修补了室间隔缺损，这是国内第1例体外循环下心内直视手术。苏鸿熙教授毕业于国立南京中央大学，1949年赴美进行胸心血管外科的专业培训学习，先后在芝加哥西北大学和伊利诺斯州大学进行了7年的学习。在此期间参与了体外循环的实验研究，1957年归国时个人出资购买了人工心肺机。1957年，苏鸿熙教授受聘于西安第四军医大学，主持心血管外科工作，开始进行体外循环的动物研究。他带领的研究小组共计使用168条犬，进行了体外循环下的各种实验操作，成活率为78%。在其后不到1个月内，上海胸科医院的顾恺时在体外循环下完成了先天性右心室流出道阻塞的外科纠治术，他们使用的是完全国产化的人工心肺机，体外循环管路由一个滚压泵和鼓泡式氧合器组成，氧合器由上海胸科医院的外科医师设计、上海医用设备厂生产。 北京体外循环研究启动稍晚。1948年北京协和医院开始复院，到1955年外科刚刚恢复到战前水平。1956年吴英恺从北京协和医院抽调一批医护人员创立了解放军胸科医院，吴英恺非常了解研究体外循环的重要性。在他的领导下，于1957年建立了一个体外循环研究筹备小组，参加的人员有外科李平、麻醉科徐守春和生理科张琪。同时邀请了当时北京协和医院修理工厂的张承先工程师和赵工长来协助。他们先查阅了国外的有关文献，然后去上海中山医院和上海胸科医院参观学习，之后有幸看到了苏鸿熙和范秉哲两位带回来的Sigma Motor体外循环机。机器很小巧，安装在一块木板上，中间是一个电动机，电动机两头分别带动两个无级变速器，无级变速器又带动Sigma泵（指压泵），整机大小与缝纫机桌面相似，两个人便可轻易抬走。机器的关键在无级变速器。张工程师是一位有经验的工程师，看到实物后便开始设计制造。1958年，军队精简机构，解放军胸科医院大部人员又回到中国医学科学院组建阜外医院，此时第1台机器经过多次修改后制造成功，取名“北京I号”。“北京I号”比较笨重，与Sigma Motor相比，电动机、无级变速器、指压泵都大一倍，故面积与方桌相似，装有4轮，可推动。氧合器采用改良的De Wall I型鼓泡氧合器，最大安全流量仅1500毫升/分。1959年他们进行了大量动物实验，又设计制造了第2台体外循环机，取名“北京II号”。北京II号的特点是将指压泵（Sigma泵）改为滚压泵，以减少由于波浪式震荡而破坏血液的问题。另外，氧合器除了鼓泡式外，还设计了一个多层锥型动态血膜式氧合器。经过大量动物实验后，于1959年冬季过渡到临床。1959年11月25日为1例5岁室间隔缺损女孩进行了缺损修补，但一个半月后死亡。1959年前II孔房缺、肺动脉瓣狭窄和简单的室缺都已在低温麻醉下进行修补，效果很好。到1959年计划进行法乐氏四联症手术，当时的低温麻醉温度尚不够低，安全时间尚不能满足四联症手术的需要，同时体外循环机的性能也还不能应付心内侧枝大量分流的问题。因此，他们采用体表降温法将体温降到深低温（22.10C~26.80C），阻断上下腔静脉后术野在完全无血的环境下修补四联症畸形，心内手术完毕后用体外循环机进行复苏。到1961年报道时共进行了11例，5例存活。阜外医院开展体外循环手术早期多采用低温麻醉与体表深低温相结合的方法进行手术。1962年阜外医院开展了低温低流量体外循环技术。1963年利用左心辅助体外循环转流，完成了主动脉手。 由于当时氧合器氧合能力有限，对于较大体重的患者不能满足灌注需要，1957年国外学者Kay报道浅低温合并微流量脑部灌注法的实验。1959年，哈尔滨医科大学也报告了类似的实验。之后，天津医科大学附属医院张天惠和王源昶在奇静脉原则

体外循环发展史 从1953年实施世界上第1例体外循环心脏外科手术至今，心脏外科已经有50年的发展历程。体外循环作为心血管外科手术的重要支持，同样取得了巨大的发展。回顾体外循环的发展历程，激励新一代的体外循环师更加努力，并以此缅怀开创体外循环事业的一大批著名学者。 一．体外循环的诞生 （一）体外循环的构想 1812年，LeGallois根据一些研究者用血液灌注死亡动物的组织和器官后，这些组织和器官表现出暂时的恢复生命的现象，从而提出体内某些器官如能有一个体外装置的灌注即可维持生命的设想。 19世纪中叶Brown-Sequard观察到被执行断头的死刑犯会出现尸僵，其肢体用死者的血液灌注后尸僵即消失。 1929年，前苏联学者Brukhonenko和Tchetchuline用氧合血灌注断头犬的颈动脉可使犬头维持正常功能数小时，此后他们又用同法对停止心跳的犬进行全身灌注，尽管不能使心脏恢复跳动，但可延长心脏的存活时间。 （二）体外循环的诞生 1．体外循环的设想 1930年10月3日，美国波士顿麻省总院外科收治了一位肺动脉栓塞的患者，尽管医生们倾尽了全力，但患者最后还是死亡。这次诊治过程对刚从杰弗逊医学院毕业的Gibbon医生产生了巨大的触动。整夜守侯在病人身旁的Gibbon眼看着病人与死神搏斗，而医生毫无办法给予帮助的事实使他十分震动，他想，如果能把静脉中的乏氧血抽出用氧气使之成动脉血，再注入病人的动脉是否有可能救活病人，从而设想制造一个能完全代替心脏和肺功能的机器，以确保肺动脉栓子摘除术安全顺利地进行。 2．体外循环的初期动物试验 Gibbon在麻省总院Churchill实验室工作了1年，翌年他和新婚的妻子MalyHopkinson回到了费城，在宾雪维尼亚大学Harrison外科实验室任职。但由于未能得到同事的支持和缺乏经费支持，未能实现他的人工心肺机设想。此后哈佛医学院再次聘用了他，同时麻省总院也为他提供了一个实验室。Gibbon从旧货商店买到空气压缩机做驱动血泵，自己用橡皮塞剪制成活瓣，利用野猫做实验动物。妻子Maly是他的忠实助手。1935年，Gibbon和妻子又回到了费城，继续进行体外循环实验，不断改进技术。1939年，Gibbon在美国胸外科协会学术会议上报告，经过全心肺转流的实验猫已能长期存活。 第二次世界大战的爆发使Gibbon的实验中断。1945年战争结束后，Gibbon复员回到他的实验室。IBM公司的董事长Thomas Watson被Gibbon执着的精神所感动，委派了高级工程师，并提供最好的材料来帮助Gibbon制造新机器。新机器使50%以上经过半个多小时全心肺转流后的实验猫长期存活。 3．氧合器的研制和改进 Gibbon最初采用动态血膜技术来进行血液氧合，即将血液从转动的圆柱筒内壁的顶端按切线方向喷敷到内壁上，利用离心力和重力的作用形成薄薄的血膜，向下流动时进行氧合。氧合圆柱筒的下缘套入储血槽，圆柱筒的外壁与储血槽的内壁间的间隙甚小，这样氧合血可以沿着储血槽内壁顺畅地流到槽底而不产生气泡。但这种氧合器的效能不高，虽能满足做猫实验用；如果采用这种氧合器给人做手术可能需要数层楼高的氧合筒才行，因此设计新的氧合器势在必行。此时，Gibbon的两位年轻助手Stokes和Flick发现产生涡流的血液可以使氧合提高8倍之多，而血液在网状结构表面流过时可以产生涡流。于是，根据Miller的原设计改进后制出新的静态垂幕式氧合器，动物实验效果十分满意，实验犬经过4个小时的全心肺转流状况良好。接着设计出多张静态垂幕式氧合网，大大提高了氧合能力，为临床应用做好了准备。大体重实验犬在新氧合器的支持下，进行了房间隔、室间隔切开，然后再缝合的手术，术后实验犬长期存活良好。至此，体外循环技术临床应用的曙光即将到来。 二．体外循环的临床应用 1951年，已有数家医院在临床试用了体外循环，但无一成功。1951年3月至1953年5月期间，Gibbon先后在4例患者实施体外循环转流进行心脏手术，但是由于多种原因均告失败。 1953年5月6日，Gibbon为一位18岁的女孩CeceliaBavolek实施房间隔缺损修复术，体外循环运转45分钟，其中完全心肺转流26分钟。术后病人完全康复，至此世界上第1例体外循环下心内直视手术才宣告成功，经过了23年的努力，Gibbon的理想终于实现了。