一
科学界,错失诺贝尔奖的无冕之王有很多,最让人印象深刻的可能是爱因斯坦和霍金。在心脏病学领域,用于诊疗的各种检查手段,包括心电图、
X
线、心导管、磁共振、
CT
都曾荣膺诺贝尔医学奖或物理学奖,唯独心脏超声与之擦肩而过。
前几天查房,我随口问了几个心内科研究生:超声心动图应用临床有多少年了?几乎没有人能够准确回答,甚至有同学认为多普勒提出多普勒现象后,超声就开始在医学中应用。
事实是,心脏超声开始在临床使用,都是我们建国以后的事儿了。
没错,你们猜对了,我又要开始讲故事了。
这个故事是关乎心脏超声,关于两个专注于超声医学大师的。正是他们的友谊,让我明白:专注,才是一个医生最帅的模样。
二
在第二次世界大战期间,超声波的一些研究,间接促进了战后超声医学的发展。实际上,我们能追溯到的人类最早超声心动图检查记录,始于
1953
年
10
月
29
日。
▲ 人类第一份心脏超声检查图像
而这一切的诞生,也是出自临床尤其是心脏外科医生对心脏结构和功能评估的迫切需要。
在上世纪
40
年代,
作为全球最早开始进行心脏外科手术先驱之一,
瑞典隆德的
Helge Wulff
和
Phillip Sandblom医生
的主要工作,是对二尖瓣狭窄的患者通过手指扩张进行瓣口分离,从而增大解剖面积。
但相当一部分患者在术后因严重二尖瓣反流而病情加重甚至死亡。他们迫切需要一种评估手段,在术前剔除合并有瓣膜关闭不全的患者。
故事的主人公闪亮登场了:
Inge Edler
教授恰好在隆德医院担任心血管实验室主任,专职负责为心外科进行术前评估,当时他使用的主要手段依然是侵入性心导管检查。因不满足于心导管的创伤性和繁琐的操作流程,他将全部的精力都放在寻找一种无创、简单的方法,以筛选单纯二尖瓣狭窄的病例,而这个竟然成了他终生的事业。
起初
Edler
使用的是心电阻描记法(
rheocardiography
),虽然遭遇滑铁卢,但在研究中,他观察到二尖瓣反流可以导致左心房更为扩大。
即便这一点点的收获,依然让他欣喜若狂。因为恰恰是这个发现,让他萌生了使用超声来探测心脏的想法。
▲ 1940年代从事心电阻描记的Edler
前文中我们已经提到了,二战时期的超声波研究,对于
Edler
的超声医学理念,有着他山之石的功效。
受战后的一本专门讲述雷达的畅销书《RADAR in World War II》的启发,Edler开始设想
通过高频
率的超声波,来探查人体的组织。
除了超声心动图,目前在临床使用的很多技术都来自军工界,临床常用的很多药物也曾经是纵横沙场的杀人利器。例如,
目前在心脏电生理界广泛使用的三维标测技术、用于缓解心绞痛的硝酸甘油,都曾经是在军事行动中的定位、爆破之用。
阅读面极广的
Edler
,跳出了医学的范畴,在更为宽广的视野中,寻找有助于自己研究的突破点。
但独学
而无友,则孤陋寡闻,点子想要转化为实践,单凭一己之力,终究难以实现。
想要成为绝代双骄,他还需要一个志同道合的朋友。
三
Edler
最先咨询的对象是心内科一个护士的老公——著名物理学家
Jan Cedurlund
。虽然
Cedurlund
并没有成为他的战友,但他和他的护士妻子,仍然是
Edler
一生的贵人:
这对夫妇像媒人一样,将一个刚毕业的物理系研究生Carl Hellmuth Hertz (有时候也翻译为Carl Helmut Hertz)介绍给了Edler
。
两个专注且智慧的脑袋相遇了。
德国的
Hertz
家族在全球物理学界极具分量,我们所使用的“频率”的单位便是他们家族的姓——赫兹(
Hertz
)。
Hertz
曾经在二战中服兵役,后在瑞士从事喷墨打印的理论攻坚。当他听闻
Edler
需要一种高频的超声波这一想法时,当即认为不可能实现。
但博学善思的犹太基因,让他对Edler的理念相当认同。于是开始精读他父亲的经典著作、被誉为超声波圣经的《Der Ultrascball》,并发现书中所载的用于船厂金属探测的超声仪,或许有望实现
心脏探查。
1953
年
5
月,二人首次使用金属探测仪对病人进行了心脏超声检查,发现探头在距离胸壁
10cm
的地方,可以检测到心脏回声信号,他们推测这种回声可能来自于心脏后壁。
苦逼的事情发生了,因为二人在瑞士都没有博士学位,无法申请科研经费进行进一步研究。举步维艰的情形下,他们决定向德国西门子公司租借一部探测仪进行研究。
▲
Edler和Hertz从西门子公司借出来的超声仪
Hertz
的父亲曾在西门子公司担任实验室主任,且在物理学界享有崇高的学术地位。有鉴于此,
Hertz便打了借条,将一台探测仪从德国带回了瑞士,并以父亲的名义庄严承诺:一年以后准时
归还。
万万没想到的是,欠钱的都是大爷,这一真理放之四海而皆准。西门子公司于1953年借出去的超声仪器,至今他们也没有归还。
四
当我看到上世纪
Edler
和
Hertz
的那些黑白照片时,心中的敬仰之情油然而生。万事开头难,他们迈出的恰恰是科学中最艰难的一步。
Edler
和
Hertz
虽然借到了一部超声仪,但因为超声频率限制,仍无法显示心脏内部结构。后来
Hertz
选定了
2.5Hertz
这一频率的超声,从而较为清晰的显示了心肌与血液的分界——世界上第一台
A
型超声从此诞生,同时也留下了前文所提及的世上第一份心脏超声图像。
A
型超声主要用于深度的探查,无法展示心脏运动在不同时段的变化趋势。二人协商后,在示波器上增加了摄像机,并根据心电图进行分段摄像,于是便有了现在仍然被广泛使用的
M
型超声心动图,并在
1954
年
3
月在
Lund
大学学报发表了题为
The use of the ultrasound reflectoscope for continuous recording ofthe movements of heart walls的
研究成果。
M型超声的诞生,让全世界的心血管科医生欣喜若狂,二尖瓣狭窄的诊断终于不需要单纯靠耳朵听诊了,以至于现在全世界的内科学教科书,在二尖瓣疾病诊断里面,都忘不了加上一句其特征性M型超声征象:城墙样改变。
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