心脏病治疗学发展史

三、心脏病治疗学发展史

(一)药物治疗

药物治疗涉及各类心血管疾病。

德·西奈克(de Senac JB,1693~1770)首先创用奎尼丁治疗“扰人的心悸”(rebellious palpitation)。这种“扰人的心悸”可能就是心房颤动。16 世纪,英国和德国的植物学家发现洋地黄。1785年,怀泽林(Withering W,1741~1799)首先用洋地黄治疗心力衰竭所引起的浮肿,并明确了洋地黄的药理。

1859年,水杨酸盐类解热镇痛药合成成功,到19 世纪末精制成阿司匹林。1867年,布朗通(Bmnto TL,1844~1916)发表论文,建议用亚硝酸异戊酯来治疗心绞痛。1879年,麦奈乐(Mclrrel W,1853~1912)发现硝酸甘油也可以治疗心绞痛,并指出该药与亚硝酸异戊酯相比作用来得稍慢,但持续作用时间延长。1915年,麦克·林(Mclean,J,1890~1957)发现肝素。1941年,林克(Link)发现口服抗凝药双香豆素。目前,新一代抗血小板药物如血小板ADP 受体拮抗剂,GPⅡb-Ⅲa 拮抗剂,新一代抗凝剂低分子肝素等正越来越广泛用于临床。

降压药的应用始于19 世纪中叶。此前,人们认为动脉压升高是一种有益的代偿机制,可以克服增厚动脉的阻力,降压治疗有害。1927年,布朗(Brown)主张降低血压,否则肾功能就会衰竭。1949年,斯默克(Smirk)首先用利血平治疗高血压患者,并取得成功,并发现低钠饮食可强化降压疗效。20 世纪80年代初,合成第一种血管紧张素转换酶抑制剂(卡托普利),早期,只用以治疗肾素依赖性高血压。但近20年的研究和实践证明血管紧张转换酶抑制剂不仅可用于治疗各种类型的高血压,还可用于治疗心功能不全、心肌梗死等多种病症,因此它的发现被誉为心血管药治疗史上的里程碑。

1948年,阿库斯特(Ahlquist)研究了6 种拟肾上腺素药对效应器的作用,提出了两种不同肾上腺素受体(α及β受体)存在的假说。1958年,发现β受体阻滞剂;1964年,布莱克(Black)将第一个β受体阻滞剂(普萘洛尔)应用于临床。β受体阻滞剂目前广泛用于治疗高血压、心律失常和冠心病等。

1962年,发现维拉帕米(Verapamil);次年,弗莱科恩斯坦(Fleckenstein)首次提出钙拮抗剂(Calcium entry blocking agent)一词,并证明维拉帕米属于钙拮抗剂类药。30 余年来,钙拮抗剂的药理和临床应用有了很大进展,并相继开发新一代钙拮抗剂,应用于心律失常及血管性疾病。

1976年,日本学者仁度(Endo)首先成功地分离出美伐他汀,随后又从红曲霉菌代谢物中分离出活性更强的同类物质,研究证明这类物质在动物与高胆固醇血症人群中,均具有降低血清总胆固醇水平的作用。与此同时,美国默克制药公司也从土曲霉代谢物中获得了与美伐他汀结构相同的化合物,并申请了专利保护,从而开创了历史之先河,现已发展成羟甲基戊二酰辅酶A(HMG—COA)还原酶抑制剂系列产品,简称“他汀类”药物。而HMG—COA 还原酶抑制剂(他汀类)药物的问世,是20 世纪后期心血管类药物发展史上的又一个里程碑。近年来,全球调血脂药物的开发有了长足迈进。

(二)介入治疗

自从格朗特泽格(Andreas Gruntzig)应用介入心脏病学于临床30年以来,从治疗冠心病、瓣膜病介入、心律失常、先心病,均取得了长足进展。

现代冠脉介入诊断技术是从一偶然事件开始的。1959年,索尼斯(Sonnies)在给一患者进行主动脉造影时,无意中将大量的造影剂注入右冠状动脉,致使患者突然发生室颤。当他要求患者咳嗽几声后,室颤自行恢复正常。Sonnies 推测,注射少量造影剂会更安全。1964年,多特(Dotter)行肾动脉造影时,导管不经心通过了肾动脉的狭窄段,使高血压降至正常水平,得以启示,他创造了称之为“经腔血管成形术”(Transluminal angioplasty)的治疗手段。泽特尔(Zeitle)应用附有乳胶球囊的导管对狭窄病变进行扩张,改进了该技术。介入心脏病学发展史上具有划时代意义的是1977年9月15日在瑞士苏黎世由Gruentzig 开创的经皮冠脉球囊成形术(PTCA)。Gruntzig 以球囊导管扩张冠状动脉,由于该技术损伤小、疗效好,在全世界得以广泛的应用。至1985年10月25日,仅Gruentzig 一人,累计完成PTCA 2623 例,成功率90.1%,死亡2 例。这位人类PTCA 先驱的创新意识及顽强毅力与他的伟大贡献一起被载入医学发展史册。1987年,西格瓦特(Sigwart)首次报告冠状动脉内支架(Stent)植入术,减少了PTCA 术后并发症。20 世纪70年代中期,密豪希尼(Mirhoseini)首先提出激光心肌血管重建术,用于那些多支病变、弥漫性病变和心功能较差的冠心病患者。初始阶段,这种术式多在开胸下进行。20 世纪90年代,随着激光技术的改进和经皮介入技术的发展,出现了经皮激光心肌血管重建术(percutaneous transmyocardial revascularization by laser)。目前,尚可引入电能、射频、激光、超声、冷冻等物理因子,以及带刀刃和可送入支架的心导管行心脏内消融术或血管内尤其是冠状动脉内消融、旋切或旋磨,或支架放置等介入性治疗;防止发生再狭窄作用的药物洗脱支架(如雷帕霉素、紫杉醇洗脱支架)已在临床推广应用。(https://www.daowen.com)

1979年,西姆波(Semb)等首次描述1 例PS 作球囊瓣膜交界分离术。当时是用一根带球囊的造影导管,球囊充以二氧化碳后从肺动脉向右心室回拉,结果使肺动脉压力阶差从3.87kPa(29mmHg)降为0.80kPa(6mmHg)。1982年,凯恩(Kan)等在动物实验的基础上,成功地为1 例8 岁儿童采用球囊导管扩张肺动脉瓣狭窄(PBPV),直径14mm 的球囊导管自右股静脉插入,跨瓣压力阶差自6.4kPa 降至1.9kPa。1983年,莱巴比迪(Lababidi)报道了经皮球囊主动脉瓣成形术(FBAV)治疗先天性主动脉瓣狭窄(AS)获得成功。1984年,日本心外科医生井上宽治等首先报道经皮球囊二尖瓣交界分离术(PBMC),他还发明了二尖瓣球囊成形导管,目前在世界各地广为应用。1985年洛克(Lock)等首次报道经皮经房间隔径路的单球囊技术获得成功,房间隔穿刺孔需用8mm 球囊扩张。1986年,泽依拜格(Zaibag)等报道双球囊技术的成功应用,可以减少球囊扩张时二尖瓣血流的阻断及弥补单球囊直径太小的不足,但需做两次房间隔穿刺,进行PBMC 获得成功。同年,巴比科(Babic)等报道经动脉逆行插管法,使用单球囊,房间隔穿刺孔不必扩张。而后,Babic 等人又报道经动脉逆行双球囊法扩张二尖瓣狭窄。1986年,格瑞比尔(Gribier)等用PBAV 治疗老年硬化性AS。同年,米尔(Meier)等报道使用三叶球囊导管扩张PS 的技术,均取得了良好的疗效。1997年,艾伦·科瑞比尔(AlainCribier)等受外科闭式分离术金属扩张器及10 余年临床应用球囊导管行PBMC 的启示,报道了应用经皮金属扩张器二尖瓣交界分离术的可行性。

1899年,普瑞沃斯特(Prevost)在狗身上以微弱的交流电诱发心室颤动,而后又以较强的交流电电击心脏使心室颤动终止。1947年,Prevost 以电极板置于胸壁,对心脏施以电击,救活了一例正在进行外科手术的濒死患者。1956年,卓尔(Zoll)发明交流电除颤器;1962年,劳恩(Lown)开始应用直流电除颤器。1871年,杜科尼(Duchenne)采用电刺激法治疗缓慢型心律失常。1932年,希曼(Hyman)自制机器,通过电刺激使一些动物产生规则的心跳,命名为人工心脏起搏器。1952年,Zoll 首次用体外胸壁起搏法,救治了濒于死亡的房室传导阻滞患者,成为人工心脏起搏时代开始的标志。1959年,弗尔曼(Furman)经静脉插入电极导管,对心脏施行人工起搏。世界上首例埋藏式起搏器植入是在1958年10月5日瑞典斯德哥尔摩市的Karoliaska 医院。当时,由胸外科医生艾科西宁(Ake-Senning)执刀,为完全性房室传导阻滞的患者阿米拉尔森(Ame Larson)植入了由艾姆奎斯特(Rune Elmqvist)博士设计的第一个起搏器。当时的起搏器每周充电一次。尽管如此,该起搏器对挽救AmeLarson 的生命起了非常重要的作用。Ake-Senning、Ame Larson、Rune Elmqvist 被称为起搏器史上的“三剑客”。1986年,“三剑客”在巴黎召开的Cardiostim86年会上被授予起搏器荣誉奖。1980年,米诺斯基(Mirowski)进行的埋藏式心律转复除颤器研究,获得美国食物药品管理局批准,进行临床试验。1980年2月,Mimwski 首次为一患者植入了心律转复除颤器(ICD)。多年来,埋藏式人工心脏起搏器向微型、长效能源、程序控制、多功能和多腔多位点起搏方面发展,现在应用于各种慢性心律失常、肥厚型心肌病及充血性心衰的同步化治疗(CRT),改善患者预后。

快速型心律失常的介入治疗始于20 世纪80年代。1982年,斯科因梅尔(Scheinmail)首先采用经电极导管导入直流电,对希氏束施以电击,造成完全性房室传导阻滞,以控制快速性室上性心律失常的心室率。由于并发症多,该技术的推广受到限制,未能得到真正推广。1985年,世界上首例经导管射频消融治疗一位80 岁的女性患者心动过速取得了成功,华恩(Huang)等利用射频电能电击房室交接区,称之为射频消融术(radiofrequency ablation),主要用于室上性快速型心律失常以及部分室性心动过速患者。1992年,科恩(Chien)等用导管射频消融前后对比方法研究了一组非阵发性持续性心动过速,其左室射血分数(LVEF)明显降低,术后2个月LVEF 明显改善,长期随访发现恢复正常。1991年10月3日,北京医科大学第一医院胡大一教授主持开展了国内第一台射频消融手术。从此,该技术在国内迅速开展。1996~1998年,注册登记24343 例患者,成功率不低于97%。国内射频消融治疗术的发展是赶超世界发达国家的一个成功范例

先天性心脏病的介入治疗近年来发展较快。1966年,罗斯坎德(Rashkind)和米勒(Mill-er)首先提出应用球囊导管行房间隔造口术姑息治疗大动脉错位。波斯特曼(Porstmann)于1971年开发了动脉导管未闭介入治疗;1974年,金(King)通过动物试验发明了经静脉关闭房间隔缺损技术的双伞闭合器。1977年,雷斯坎德(Rashkind)成功实现了经导管房间隔封堵术。1987年,Rashkind 改进释放系统,并设计新的双伞闭合器,以关闭开放的动脉导管。1988年,洛克(Lock)又发明了关闭心室间隔缺损技术。1990年,斯德恩(Sideris)研制成可用8F 导管推送的闭合器置入系统。1992年,凯姆比尔(Cambier)首先应用弹簧栓子封堵动脉导管未闭取得成功。1997年,Amplat2 开发了新一代封堵器用于临床,使室间隔缺损、动脉导管未闭、房间隔缺损等常见先心病介入治疗进入成熟的阶段。

美国心脏病学会主席斯蒂文·尼森(Steven Nissen)在2000年10月北京召开的长城国际心血管会议上曾打过这样一个形象的比喻:心脏外科医生就像是“凶神恶煞”,开胸剖肚,直面人心,而心脏内科医生则像是“儒雅秀士”,穿针引管,曲径通幽。心脏介入技术以其安全有效的独特优势必然会得到迅速的推广,进而不断提高。

(三)外科治疗

19 世纪中叶,解剖学的发展和麻醉法、防腐法和无菌法的应用,对外科学的发展起了决定性的作用。1897年,德国医生舍恩(Rehn)用丝线为一例心脏刺伤患者将创口缝合,从而挽救了其生命,这是心脏外科诞生的标志。

1923年,卡特勒(Cutler)首次进行二尖瓣狭窄手术治疗,将一瓣膜刀插入左心室,切除狭窄瓣膜的瓣尖。1925年,塞特玛尔(Sotmar)将手指经左心耳插入狭窄的二尖瓣口,对黏连的瓣膜交界进行分离,手术十分成功。这种闭式二尖瓣分离术沿用了相当长的时间。1953年,吉波恩(Gibbon)发明体外心肺机(Extracorporeal Heart Lung machina)。20 世纪50年代后期,拜恩松(Bahnson)和布朗沃尔德(Braunwald)等开始了人工瓣膜置换术的探索。1963年,斯达尔(Starr)等首先报道了使用人造瓣膜置换主动脉瓣。这是瓣膜性心脏病外科治疗的重要里程碑。1965年,莫尔瑞(Murray)等将同种异体主动脉瓣置于降主动脉位置治疗主动脉瓣关闭不全。罗斯(Ross)于1967年发明并成功地实施了世界首例自体肺动脉瓣移置于病变的主动脉位以治疗主动脉瓣病变获得成功,此手术被称为Ross 手术。但由于该手术方法复杂,变单纯主动脉瓣置换手术为双瓣膜置换手术,加之体外循环技术的限制,造成当时手术死亡率较高,因此未能被广大医生接受。直到1991年唐纳德(Donald)报道了Ross 手术的20年随访结果(存活率达80%以上),广大心外科医生认可了该手术,Ross 手术才在全世界范围内得到大力推广。

1907年,门罗(Munro)为一例患者开胸结扎开放的动脉导管,拉开了先天性心脏病外科治疗的序幕。1944年,布莱洛克(Blalock)采用锁骨下动脉与同侧肺动脉吻合法,缓解肺动脉瓣狭窄或闭锁患者的发绀,此即后人广为应用的Blalock—Talaing 手术。20 世纪50年代,采用心脏表面低温技术,使心脏暂停数分钟,完成房间隔缺损修补术、肺动脉瓣狭窄和主动脉瓣狭窄切开术。1953年,奇勃(Gibb)第一个采用体外心肺机完成房间隔缺损修补术。从此,直视心脏手术矫治先天性心脏病迅速取得进展。至今,大多数先天性心脏病均可通过外科治疗获得根治或缓解。

19 世纪末是冠脉血运重建手术的萌芽阶段,医生们首先尝试通过降低心肌耗氧量的方法来缓解心绞痛。早期的手术包括切除颈胸交感神经结、切除甲状腺以及结扎冠状静脉窦来减少冠脉血流。20 世纪30年代,在解剖心包炎患者尸体时发现周围脏器包括膈肌、肺,甚至脾脏与心包、心外膜都有着丰富的、细小的侧支血管连接。根据这一发现,勃克(Beck)提出了Beck术式,即在术中切开心外膜与心包,反复给予摩擦,再移植带蒂的胸肌瓣或纵隔脂肪垫或者直接撒上滑石粉等一同来促进炎症性黏连。实际上这样形成的炎症性侧支血管非常细小,所能向缺血心肌提供的血流极其有限,而且很快为继发的纤维增生所堵塞。但由于Beck 手术创伤小,直到20 世纪50年代部分外科医生还将其作为一个补充手术而实施。1955年,威那博格(Vineberg)首先提出将乳内动脉植入心肌内以增加心肌灌注,并期望与冠状动脉间形成吻合交通。后Sones 通过冠状动脉造影证明,这些患者术后确有血流经乳内动脉进入心脏的侧支循环。但该术冠状动脉再血管化不是每例均很确切的,随着直接的冠状动脉外科的出现,人们对Vineberg 手术的热情渐渐消退。初始的直接心肌再血管化是从1958年朗格默尔(Longmire)的冠状动脉内膜剥脱术与1959年西思宁(Senning)的冠脉补片成形术开始的。1964年,葛瑞特(Garrett)和迪拜科(De Bakey)首次成功地完成大隐静脉冠状动脉旁路移植术,手术获得了成功,在7年后的冠脉造影中发现移植的血管桥还保持通畅。1964年,考勒斯沃(Kolesov)在列宁格勒第一次成功地将乳内动脉(IMA)血管蒂与钝缘支做了吻合。次年,Kolesov 将IMA 与左前降支做了端侧吻合,患者术后整整存活了17年也没再发心绞痛。到1976年一共有132 位患者接受了使用IMA 的CABG,奠定了用IMA 移植治疗冠心病的基石。IMA 是左前降支搭桥所需旁路的第一选择。与此同时,对其他动脉移植材料的研究也在进行,如脾动脉(Mueller,1973年)、桡动脉(Carpentier,1973年)、胃网膜右动脉(Edwards,1974年)、肋间动脉(Hartman,1990年)、腹壁下动脉(Mills,1991年)等,并且提出了全动脉化搭桥的概念。介入治疗技术的发展结束了只有心外科医生才能进行血运重建的历史,对CABG 提出了巨大的挑战。面对这种挑战,20 世纪90年代初微创冠脉搭桥(minimally invasive CABG,Ml-CABG)应运而生。它的核心思想便是尽可能地减少手术创伤、减少医疗费用,通过缩短切口如借助特殊体外循环器械的洞穴(port—access)手术。南美的部分医生仍坚持非体外循环下搭桥(off-pump CABG,OPCABG),由于避免了由体外循环可能带来的并发症,到20 世纪90年代中后期OPCABG 也为更多的医生所接受,它也属于MICABG 的范畴。最近还有机器人辅助的胸腔镜下CABG、局麻清醒下CABG 等。

19 世纪的欧洲,人们为了实现用新的器官替换功能低下的器官的愿望,进行了器官移植的实验研究。1905年,凯瑞尔(Carrel)发明了血管缝合术,并和格斯瑞(Guthrie)最早进行心脏异位移植的动物试验。1958年,高尔勃格(Golberg)首次报告实验性常位心脏移植(orthotopic cardiac transplantation)。1964年,哈迪(Hardy)施行了首例黑猩猩到人的异种心脏移植。1967年,勃那德(Barnard)等首先在人体进行同种心脏移植,并获得成功,但大多数患者于术后短期内死亡。20 世纪60年代开始出现了早期的临床移植免疫抑制方法,最初是试用X 线照射并用骨髓移植方法,但由于造成出血和感染导致患者死亡。1960年,卡恩(Calne)在狗的肾移植中用了6—硫基嘌呤。1962年,硫哇嘌呤临床应用使肾移植的成功率大幅度提高。随后淋巴细胞免疫球蛋白制剂的普及,以及使用了脾切除术抑制排斥等方法为移植的成功奠定了基础。1960年,诺贝尔奖获得者梅达沃(P.Medawar)发现了免疫防御系统在对移植物排斥中的作用。几乎同时,多塞(J.Dausset)发现了人类移植抗原而获得1980年诺贝尔奖。希钦斯(Hitchings)和伊莱昂(Elion)由于发现了第一批细胞毒性药物而获得了1988年诺贝尔奖。1980年起,日厄兹(Rietz)和哈姆维(S.Humway)在动物试验方面取得很大成功,加之环孢菌素A 问世,心脏移植术迅速发展。至今,心脏移植术正在从实验性手术逐渐发展为常规性手术。从20 世纪80年代以来世界范围内掀起了器官移植热潮,并由单器官向多器官联合方向发展。