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王磊:从“开胸拉口子”到“吞颗小胶囊”:起搏器是如何越变越“迷你”的?

每次出门诊,总有患者拿着起搏器宣传册问我:“医生,现在真有胶囊那么小的起搏器?不用开刀就能放进去?”今天,我就带大家回顾一段跨越近百年的医学进化史——心脏起搏器是如何从一台笨重得像“手推车”的大家伙,一步步变成今天能“吞”进心脏的小胶囊的。

开胸时代:为了装个起搏器,得“拉开”胸膛

故事要从上世纪20年代讲起。1926年,澳大利亚医生Mark Lidwill首次尝试用电刺激让停跳的心脏重新搏动。1932年,美国医生Albert Hyman造出了全球第一台机械式起搏器,名叫“Hymanotor”,但重达20公斤,仅用于临时急救。

到了1952年,心脏病学家Paul Zoll推出了首个商用体外胸壁起搏器,通过皮肤电击刺激心脏。虽然能救命,但每次电击都让患者剧痛难忍,皮肤烧伤是常态。

真正的转折在1958年。瑞典工程师Rune Elmqvist和外科医生Åke Senning合作,制造了全球首台全植入式起搏器,成功植入患者Arne Larsson体内。这台起搏器由锗晶体管驱动,重量约200克,体积约35立方厘米。

怎么放进去的?开胸手术。 医生要锯开胸骨、打开胸腔,把电极直接缝在心脏表面(心外膜)。患者术后要躺很久,感染风险高,恢复期漫长。早期设备电池寿命极短,仅维持数小时。Arne Larsson的那台起搏器,植入仅三小时后就“罢工”了——但换了一台后,他靠起搏器又活了43年,比给他手术的医生还长寿。

经静脉革命:不开胸,也能装起搏器

就在首台植入式起搏器问世的同一年,1958年,Furman等医生从静脉插入导管电极进行心内膜起搏——不需要开胸安装电极导线。电极顺着静脉“游”进心脏,直接贴在心脏内壁上。这个突破在1962年真正大规模应用于临床。从此,起搏器植入不再需要打开胸腔,患者只需局部麻醉,手术创伤大大缩小。

体积也在持续缩小。1960年,工程师Wilson Greatbatch与William Chardack医生合作,发明了首款采用固态晶体管技术的长期植入式起搏器。1972年,锂碘电池起搏器问世,寿命延长至10年。1960至1970年代,起搏器从最初的“肥皂盒”大小,缩小到火柴盒大小。1975年,国产起搏器也进入临床应用。

但这套“脉冲发生器+导线”的模式,在超过50年的时间里几乎没变过。它始终面临一个“先天不足”——导线。

导线是传统起搏器最脆弱的一环。它会磨损、断裂、脱位;皮下囊袋可能感染、血肿;导线穿过静脉还可能损伤三尖瓣;而且,传统起搏器含有大量金属部件,患者基本不能做核磁共振检查。

胶囊时代:心脏里“住”进了一颗小胶囊

既然问题出在“导线”和“囊袋”上,那能不能干脆不要它们?这个想法其实早在1970年就有了。Spickler等人在狗身上实验了一种无导线起搏器,直径仅8毫米,但用的是核能电池,有放射性污染风险,没能推广。

真正的突破来自微电子技术和电池技术的进步。2009年,美敦力公司正式立项研发无导线起搏器。2013年,Micra无导线起搏系统首次亮相。2015年获欧盟批准,2016年获美国FDA批准。2019年6月11日,Micra正式在中国上市。

它到底有多小?长度25.9毫米,宽度6.7毫米,体积仅0.8毫升,重量约1.75到2克——体积和重量只有传统起搏器的十分之一。它像一颗维生素胶囊,电池寿命却长达12年以上。能兼容1.5T和3.0T核磁共振全身扫描。全球研究显示,它比传统起搏器降低63%的严重并发症,全球植入量已超过10万例。

怎么放进去?大腿根部开一个几毫米的小口,通过股静脉把起搏器“推”进右心室,用爪形结构固定在心肌上。没有胸前切口,没有皮下囊袋,没有导线,术后几乎感觉不到它的存在。患者术后6小时可在床上活动,12小时就能下地。

更令人振奋的是,技术还在飞速迭代。2020年,可以实现房室同步的Micra AV获批。2024年,雅培Aveir双腔无导线起搏系统在中国上市,长度32毫米,直径6.5毫米。2025年,全国首批无导线心房“胶囊”起搏器已在多家医院成功植入。国内科研团队也成功研发出胶囊尺寸的“自供电”无导线起搏器。

结语

从20公斤的体外“手推车”,到200克需要开胸的植入设备,再到2克重、经大腿静脉就能放进去的“小胶囊”——起搏器的“瘦身史”,就是一部微电子技术、材料科学和临床医学协同进步的缩影。每一次变小,都意味着更小的创伤、更快的恢复、更少的并发症。但无论技术怎么变,起搏器的初心从未改变——在心脏需要的时候,轻轻地推它一把。也许不久的将来,“胶囊”还会变得更小、更智能,甚至不需要换电池。但对我们医生来说,最欣慰的永远是患者出院时那句:“医生,我胸口没有疤,我差点忘了自己还装了个起搏器。”

(本文字数:1921字)

(王磊 河南省胸科医院 心血管内科十一病区)

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