在1960年，上海市第一人民医院心胸外科霍銮锵、方作平和内科颜和昌、刘忠豫等医师在进行心脏除颤器的动物实验研究发现，有些动物室颤经电除颤后，未能转复为窦性心律而发生了心脏停搏。颜和昌教授查阅国外的文献报道，使用低频电脉冲刺激可以使得心脏起搏；而且1952年已经研制出专门用于起搏心脏的脉冲发生仪器，并成功应用于临床。霍銮锵教授和颜和昌教授即认识到心脏起搏是用于治疗心脏直视手术后引起的完全性房室传导阻滞的唯一有效治疗方法，同时也是治疗其它心动过缓疾病的最有效的方法。此时萌发了研发起搏器的念头，并立即付之于行动。
霍銮锵教授联系上海继电器厂（现上海市继电器有限公司）的屠雨卿工程师，希望能够合作研发起搏器。当时国内还没有任何可以参好的资料，国外可以参考的资料也不多，而且国外不同文章中对起搏器的构造设计并不相同，对起搏器构造的关键问题也都没有详细的叙述。能获知的信息是国外起搏器的脉冲发生元件多采用晶体管回路，并使用汞电池供电；鉴于国内当时的技术条件，这些元件在制造或者获取上都存在极大的困难，另一方面限于当时的技术条件，自制出的此类产品也存在着各种弊端。
其时，国际上的起搏器主要包括两种，一种是埋藏式（美国和瑞士）；另一种是经皮式（德国），即缝至心外膜电极穿出皮肤连接于体外的起搏器。埋藏式采用前述的晶体管回路和高能汞电池，所以整个起搏器体积较小，可以埋藏于体内，避免了皮肤上永久的电极通道的感染问题。但是也存在缺点，当时尽管使用了高能汞电池，但是电池能工作的时间仍为两年左右，而且极不稳定，需要反复手术更换电池或者起搏器，而且起搏器不便于调节频率和起搏电压等。第二种经皮式起搏器只有电极置于体内，刺激仪器置于体外，具有可以随意调节起搏频率和电压。
从1960年底开始，几经修改，继电器厂的工程师们结合医生们提出的需求，最终采用了冷阴极闸流管的辉光放电以及阻容充放电的原理，经过两年多的摸索和十余次的动物实验，终于在1962年10月制成较适合用于临床的两种心电起搏器（经皮式与感应式）。
当时设计采用的冷阴极闸流管比较省电，在耗电方面基本等同于晶体管式；同时电路设计简单，需要的元件很少，故而对技术要求不高，机器的性能稳定；而且寿命较长，能使用十年以上；此外冷阴极闸流管在工作过程中还伴有光辉效应，可用于判断起搏频率和是否正常工作等参数的观察。但是因为冷阴极闸流管需要较高的电压驱动，故而需要较大的电池元件，不便用于埋藏式起搏器。
而设计经皮式和感应式两种起搏器（图一和图二），也是密切响应临床的需求。经皮式起搏器同于国外的经皮起搏器的结构设计，用于需要短时间起搏的患者，待患者心脏恢复正常节律后，可以撤除起搏；类似于目前心外科术后使用临时起搏器。感应式起搏器则是缝至心外膜的电极连接在埋置于胸壁的次级线圈，初级线圈置于体外与次级线圈相对应的位置，初级线圈再连接于起搏脉冲发生器。这样总体的工作原理就是，首先脉冲发生器发送脉冲至体外的初级线圈，初级线圈感应次级线圈，次级线圈再通过连接其上的电极将电脉冲发送至心外膜，从而起搏心脏。1963年2月在国外也有采用感应式起搏的设计，但是我们比之更早成功应用于临床。
图一：经皮式起搏器电路图 R：电阻元件 T：线圈 V：冷阴极闸流管 C：电容 E：电源
图二：感应式起搏器电路图 R :电阻元件 T：线圈，L1为初级线圈，L2为次级线圈 V：冷阴极闸流管 C：电容 E：电源
最初设计两种起搏器能产生的脉冲频率范围0～100次/分，电压可调范围是0～20V，每个电刺激脉冲宽度为2ms。此后根据当时临床的需要，改为脉冲频率为60～130次/分，刺激电压为0～18V，每个电刺激脉冲宽度仍为2ms。最初的机器体积庞大，各种元件平放在桌面上占一整桌面，声响巨大，应用极其不便，此后随着技术改进，机器的体积逐渐缩小，至1963年后期使用的经皮式和感应式起搏器大小约为7.8cm×9 cm×4cm和12.2 cm×9 cm×4.1cm，重量约分别为380g和520g，使用的电极均为24股0.125cm的不锈钢丝组成，即相对柔韧而结实。其中感应式起搏器使用的线圈直径约3.5cm。
经过动物实验验证成功后，于1962年10月应用于第一位患者，其为46岁女性，因为反复发作阿斯综合征第四次入院。入院后意识清楚，血压140/100mmHg，心电图提示三度房室传导阻滞，平均心室率为40次/分。入院后仍反复发作晕厥，伴有指端紫绀，晕厥发作时心电图提示为室速或者室扑，多能自行终止；入院后使用药物治疗效果不佳，仍反复发作晕厥。入院后第二天（1962年10月4日）决定行起搏器植入术，在转运至手术室的途中突发心脏停搏，故立即行开胸手术，并将一根电极缝至右室心外膜，另一根电极缝至胸壁皮下，两根电极均连接至体外的起搏器上，起搏器开始工作后，设为2.5V刺激电压和100次/分的频率后，心脏成功起搏（图三）。脉搏恢复且血压恢复至120/100mmHg，且手术结束时已经恢复自主呼吸，但是终因脑缺氧时间过长而仍没有恢复意识，至术后六小时死亡。尽管患者死亡，但是植入起搏器后心脏成功起搏，并能引起有效的心脏机械活动和血压，被认为是中国第一例起搏治疗。
图三：A 患者手术前的心电图。 B 患者起搏后心电图。
1963年5月6日，广慈医院（现瑞金医院）收治一名三度房室传导阻滞的患者，有心动过缓和反复晕厥病史13年；入院前4个月开始晕厥发作频繁，乃至10次/天，入院时平均心室率为30次/分。需异丙肾静滴维持而无法停药；且用药的过程中也有晕厥发生，晕厥时曾心电图记录提示为室扑，经药物和心脏按压等抢救予以成功复苏。此时，上海市第一人民医院成功开展起搏治疗的消息已经被上海各兄弟医院获知。这名患者由于使用药物治疗效果不佳，故请我院霍銮锵和内科颜和昌教授会诊后决定行起搏器植入术，手术于1963年5月11日进行，仍由霍銮锵教授主刀。首先经手臂静脉送一根电极至右室心腔内，另一根电极缝至右胸壁皮下组织中，两根电极再被连接至经皮式起搏器，设起搏电压为4V，心脏起搏成功，设起搏频率为85次/分左右。经起搏治疗后，患者未再发作晕厥或者阿斯综合征，血压恢复正常，患者趋于稳定；但仍表现为起搏器依赖。故再予以开胸，把连接于次级线圈的起搏电极缝至右室心外膜，再把次级线圈缝至腹部皮下；再把连接于脉冲发生器的初级线圈固定在次级线圈对应的腹部位置。确认感应式起搏器起搏功能良好后，予以停用并撤除经皮式起搏器的电极（图四）。至1964年4月患者未再发作阿斯综合征，一般情况良好。此时已经有了临时起搏向永久起搏的过渡策略。
图四：A：阿斯综合征发作时的心室停搏（III度房室传导阻滞）。
B：经皮式起搏器分别发送2.5V和4V电脉冲时的心电图。
C：经皮式起搏器置入术后心电图，提示起搏功能正常。
D：感应式起搏器置入术后心电图，起搏功能正常；停止起搏后可见心室停搏。
E：术后26天的心电图提示起搏功能正常。
1963年7月，上海市第一人民医院收治了一位41岁的窦性停搏的男性患者。患者于1960年夏被外院诊断为胸膜炎，当时体检发现患者心脏增大、肝脏肿大、颈静脉怒张以及下肢凹陷性水肿，静脉压为20cm水柱；心电图提示室性逸搏心律，36次/分。患者从1961年秋天开始反复发作阿斯综合征，并且发作频率逐渐增高，多种药物治疗均无效。此次入院心电图仍提示为室性逸搏心律，30次/分。反复尝试药物治疗无效。故于1963年9月5日予以行起搏治疗。仍行开胸手术，使用感应式起搏器，次级线圈缝至左下腹皮下组织内；不同于以往的是，两根电极均缝至右室心外膜，相隔1.5cm左右（图五）。起搏器安装后，起搏功能正常，而且心衰症状和体征都得到不同程度的改善。患者此后多次更换起搏器，存活了12年余，后于1977年罹患肺炎而死亡。
图五：A：患者平素为室性异搏心律。
B：阿斯综合征发作时的心室停搏。
C：感应式起搏器置入术后即时心电图，提示起搏功能正常。
D：术后56天的心电图提示起搏功能正常。
1963年9月霍銮锵教授等在北京召开的第八届全国外科学上发表专题论文报导。此后霍銮锵教授等再次在中山医院进行了一例临时起搏治疗，患者在经皮式起搏器治疗三天后顺利撤除起搏器，心脏恢复正常窦性心律。由上海继电器厂和上海市第一人民医院合作研制的起搏器，几经修改和更新，在多家医院使用，并经过上海市卫生局、上海市电气工业公司、上海市医疗器械公司、广慈医院、仁济医院、中山医院、第二军医大学附属第一医院、胸科医院、上海市第一人民医院等11个单位进行鉴定获得认可，认为该类起搏器符合技术要求，具有一定的临床疗效，建议在具有一定条件的医疗单位进行重点试用。上海市第一人民医院霍銮锵、颜和昌和刘忠豫教授等一方面继续加强起搏治疗的研究，于1964年在《中华医学杂志》英文版上发表了相关文章，描述了起搏治疗的动物实验和初步临床应用的结果，开启了中国研究起搏治疗之门；另一方面与上海多家医院的反复合作和进行起搏治疗技术的推广，上海多家医院开展了起搏治疗，而仁济医院和中山医院等在此后的起搏技术上也有了自己的发明和创新。
图六：中国第一台起搏治疗研究发表于《中华医学杂志》英文版的文章。
图七：1964年上海继电器厂起搏器发明的鉴定相关文件。
（上海市第一人民医院心内科 刘少稳 孙宝贵 刘忠豫 杨文艺）
