人工膜肺的发明,从想法到制定可行方案

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富田兴合苑业主的大事小事371、人工膜肺的发明,从想法到制定可行方案
以当时的医疗条件,要想救下这位病人必须进行手术,但必须非常快。吉本的导师有一双令人惊叹的手,在几分钟之内完成了切开血管、取出血栓(shun)、缝合血管等操作,比教科书上写的更加标准。
可病人还是死了。
迷途羔羊
那位患者剧烈挣扎,脸色铁青却无法呼吸,一点氧气也得不到。
这样的场景在吉本脑海里久久盘旋,使他产生了一个非常离经叛道的想法:用机械做一台肺脏,帮助患者呼吸!
所有人都以为他疯了。认为那条路根本走不通,朋友劝他选择一个安全的研究领域,多发一点论文,好在哈佛找工作;导师建议他换个研究领域,不必把大好的光阴浪费在一条死胡同上。
但吉本忘不了那张极度渴望氧气的脸。谁知道世间有多少这样的患者,等着去缓解他们的痛苦?
导师虽然不看好他的研究,却尽自己所能,为他找到了一个研究职位、让他有了一间小小的实验室。
1934年,在麻省总医院的博芬奇大楼里(Bulfinch building),吉本和他当时的助手、后来的妻子开始了制造肺脏的旅途。
峰回路转
按照吉本的规划,他们需要在动物身上做大量的实验,一点一点解决人工肺的问题,然后才能在人体身上做进一步的验证。
人工肺的原理说起来并不复杂:把病人的血管切开,用导管将血液引出来,往血液内注入氧气、让血液中的二氧化碳释放出来,再送回病人体内。做起来却千难万难:血液流出的速度太快病人会死;氧气注入的速度不够病人会死;血液凝结产生血栓或者存在气泡导致空气栓塞病人会死……
说到这里,也能猜出来,为什么大家不看好吉本的想法——人工肺研究中有太多工程学上的难题,留给工程师们解决好了,一个医生凑什么热闹?
吉本不这么想。他抓住一切机会向别人求助,自己也不断思考、不断学习,逛遍波士顿的二手商店,寻找便宜可用的物件。
所有问题之中,最难的是如何往血液中注入足够的氧气。不知道吉本有没有了解过仿生学,不过,他最终捣鼓出来的东西充满了仿生学的智慧。
那是一个金属圆筒,跟血管有点像,里面充满了氧气,好比是肺泡。血液从金属圆筒上缓慢流过,依靠自由扩散、释放二氧化碳、融入氧气。金属圆筒的底部负责收集血液、对血液加热,连同后面的水泵起着心脏的作用。
从萌生人工肺的想法到制定可行方案花了四年时间,从正式开始研究到制作出原型机,又花了一年。在试验了不知道多少只流浪猫之后,1935年,吉本终于完成了一次成功的实验。
[“请注意这句话——‘在试验了不知道多少只流浪猫之后,1935年,吉本终于完成了一次成功的实验’…”中学生说,“这句话的意思是用猫做试验…”
“试验时,只要没成功给猫供氧,猫就死了…”中学生接着说,“‘在试验了不知道多少只流浪猫之后,1935年,吉本终于完成了一次成功的实验’,意味着之前那么多次的试验都失败了…就是说,死了很多很多猫…”
“死大量猫的原因是:理论不够好(理论上说,有失败的可能),原型机不够好(用原型机给猫供氧,有失败的可能)…”中学生继续说。
“就是说,如果理论、原型机做到最好(整个试验,理论上不会失败),猫就会少死一点…”中学生最后说。]
不负初心
一次成功的实验意味着一个可行的方向,只要再改进也许就能见到胜利的曙光。可生活中总有一些我们无力掌控的事。没过多久,第二次世界大战爆发,吉本参军,人工肺的实验被迫中断。
等他带着上校军衔(xián)回到学校的时候,所有人都知道那个研究人工肺的疯子回来了。
生活同样充满我们料想不到的惊喜。一个学生很是敬佩吉本,他未婚妻的父亲认识IBM公司的总裁,便设法介绍吉本与IBM公司的总裁认识,吉本从IBM公司带回了一大批优秀的工程师。同时,美国国立卫生研究院也从吉本的研究中看到希望,给了他一大笔研究经费。
有了人和钱,吉本便可以安心改进人工肺。
人和猫相比,需要的氧气要大得多。想把人工肺用到人类身上,必须设法增加氧气注入的效率。
那怎么才能增加氧气注入的效率呢?
说来有趣,答案藏在您的电脑、空调、汽车里。这些设备都含有散热片,它有许多金属薄片组成,金属片越密集、与空气的接触面积越大、散热效率越高。与此类似,吉本制作了许多片金属丝网,将其垂直排列在充满氧气的箱子里。
血液从患者体内出来,沿着每一片金属丝网落下,像一道道缓慢流动的塑料膜,释放二氧化碳摄取氧气,随后被水泵驱使着为患者送去生的希望。
靠着不断改进,1953年5月6号,也就是立志研究人工肺的23年后,吉本终于用人工膜肺成功进行了一次人体手术。
1973年2月5日,吉本打网球时心脏病发作,永远离开了这个世界。而他的发明却留下了,一直在帮助最为危重的病人。
