中国心脏起搏事业50年
目前全球累计共有500多万病人接受了心脏起搏器治疗，其中中国大陆有20万人。每年全球新植入起搏器40万台，国内约5万台。并且以每年15％的速度递增。起搏器已成为心律失常，特别是缓慢心律失常的首选治疗方法。1984年，美国职业工程师协会将心脏起搏器与半导体、激光等并列为20世纪上半世纪最杰出的十大发明。2001年，心脏起搏器与因特网分获美国国立工程院最高奖。心脏起搏器已得到了世界公认与肯定。
心脏起搏的创立与发展
1930年Hyman医生制作了首台脉冲发生器，用针刺心房肌进行电刺激使心脏跳动，并命名为人工心脏起搏器(artificial pacemaker)。1947年Sweet，1951年Gellaghan和Bigelaw分别经开胸与经静脉导管电极刺激窦房结区获得起搏成功。1952年Zoll等首先报导应用体外心脏起搏器起搏心脏，挽救了2例濒于死亡的房室阻滞、心脏停搏患者，人工心脏起搏开始应用于临床，Zoll因此被尊称为“心脏起搏之父”。1958年Furman等从静脉插入导管电极进行心内膜起搏，由于不需要开胸安装电极导线，使心脏起搏器的植入术简化，并克服了胸壁刺激的缺点，从而促进了心脏起搏技术的临床应用。至60年代大量埋植式心脏起搏器应用于临床。这些早期的起搏器结构比较简单，以固定频率发放脉冲(VOO)起搏心室。
我国于60年代进行心脏起搏器的研制与临床应用。1960年上海市第一人民医院霍銮锵等与上海继电器厂合作自制心脏起搏器，并用杂种犬进行了实验研究，开创了我国自行研制心脏起搏器的先河。1962年他们应用研制的心脏起搏器抢救1例46岁女性Adams-Stokes综合征(阿-斯综合征)反复发作的病人。这是我国第1例临床应用起搏器，可惜并没有抢救成功，病人于植入起搏器6 h后死亡。1963年5月，上海市第一人民医院再次应用自行研制的经胸固定频率式心脏起搏器，成功抢救了1例窦房结功能衰竭反复阿-斯综合征发作患者，延长了患者的生命达12年之久，这是国内第1例应用起搏器抢救成功的患者。
1964年江苏新医学院与南京幸福无线电厂，成功研制了“南京JP-1型”固定频率心脏起搏器，并采用经胸放置心外膜电极方法治疗1例房室阻滞病人，获得成功。1971年又成功研制了可调频率和输出强度的“南京JB-2型”心脏起搏器，以及宽频可调试心脏起搏器，均应用于临床。1974年上海医用电子仪器厂与上海第一医学院附属中山医院合作研制AMQ-1型按需埋藏型起搏器，并于1977年10月试制出正式样机，经上海第一医学院附属中山医院首次植入人体，这是第1台国产体内植入按需起搏器。
1960至1970年，尽管我国起搏器临床应用刚起步，但国外起搏器的应用发展却很快。此间有2700多篇文献报告起搏器的应用与研究状况，起搏器的应用范围与数量都有大幅度提高。在国内，北京阜外医院自1965年始至1975年4月，应用起搏器治疗严重心动过缓患者48例。江苏新医学院第二附属医院黄元铸等也在同时应用国产按需型心脏起搏器治疗病态窦房结综合征与房室阻滞病人。
1970至1980年，国外共有5200余篇研究报告心脏起搏器的应用，起搏适应证扩大，起搏器类型增多，且多为生理性起搏器。1975年6月，国内在南京召开了心脏起搏、转复座谈会。会上讨论提出有关心脏复律、起搏的五年规划。70年代中期起搏方面的工作发展较快，临床应用起搏器例数增加，起搏范围扩大，1973年前全国共植入起搏器80余例，至1975年起搏器例数即达273例。同时我国自己已能研制生产固定式、可调式、感应式、按需型、房室同步式按需型、埋藏式等各种类型起搏器。起搏适应证也有所扩大，起搏途径以心内膜起搏为主，永久起搏器的选择倾向于体内埋藏式。
据孙瑞龙等报告，至1980年2月仅阜外一家医院已植入临时起搏器120例，永久起搏器患者110例，某些患者植人1次以上。1985年阜外医院王方正等报告了208例埋藏式起搏器的临床经验，对病人的年龄、病因、心律失常类型、手术方法、并发症等作了详细分析。
1987年在“心脏起搏与电生理的临床应用”专题讨论会上 ，阜外医院孙瑞龙与解放军总医院朱中林分别介绍了628例及430例起搏治疗的临床经验。这时国内植入技术明显提高，并发症减少，植人例数也逐渐增多。但从起搏器的类型上看，多数仍属VVI型，部分可程控。在有些医院植入了新型起搏器，如双腔程控起搏器，抗心动过速起搏器及频率适应性起搏器。
至上世纪90年代，全球每年新植人或更换起搏器30万台，其中双腔起搏器的比例占10％～14％，美国则达到32％。起搏治疗适应证已扩展到血管迷走性晕厥，肥厚梗阻性心肌病，原位心脏移植术后的窦房结病变或房室阻滞等。脉冲发生器趋于小型化，而功能则趋于多样化，包括可程控电极的极性，可遥测，具备Holter功能等。双腔起搏器和频率适应性起搏器应用更为广泛。
起搏器和电极导线
50年代的早期起搏器结构比较简单，以固定频率发放脉冲(VOO)起搏心室。1963年Nathan等首先应用P波同步起搏器(VAT)是生理性起搏的前奏。1966年Parsonnet首先在临床应用R波抑制型心室按需起搏器(VVI)，因其适应证广泛很快成为临床最常用的起搏器类型。1969年Berkovitz又研制了房室顺序起搏器(DVI方式)。1978年Furman植入了第1台双腔起搏器，1979年在VAT基础上出现了同步心室抑制型起搏器(VDD)，随后Funke在上述模式基础上研制房室全能型起搏器(DDD起搏器)，至此，双腔生理性起搏技术基本成熟。1980年初研制成功频率适应性起搏器(DDDR)，例如：Medtronic公司的Activitrax起搏器问世，使起搏器的生理功能更臻完备。Mirowski等成功研制植人型心律转复除颤器(ICD)。
国内1963年自行研制成经胸固定频率式(VOO) 心脏起搏器。1971年成功研制出可调频率和电流强度的“南京JB-2型”心脏起搏器，以及宽频可调试心脏起搏器，均应用于临床。1974年研制出AMQ-1型按需(VVI)起搏器，并首次植人人体。与此同时天津、上海复旦大学等地研制成VVI型埋藏式起搏器并用于临床。阜外医院王方正等和解放军总医院朱中林等于1983年开始植入双腔DDD起搏器，并介绍了DDD起搏器的临床应用经验。1986年起国内开始植人频率适应性(DDDR)起搏器，阜外医院任自文报道了14例频率适应性起搏器的临床应用经验。
起搏电极的材料应具备稳定的电化学特性，抗电解质腐蚀，良好的导电性与生物相容性。早期的电极都是合金制成的结构紧密的螺圈状，呈圆柱实心状。新型电极为铂铱、Elgiloy合金和活化碳材料制成的多孔表面电极。铂铱合金与Elgiloy合金具有长期的稳定性与耐用性，已成功临床应用20余年，且仍在临床应用，其优点为电极表面积小，极化反应低，较低的起搏电压和电流阈值。
电极导管的绝缘层也有较大的发展。最早的绝缘外层是聚乙烯，有较好的可用性和使用寿命，但长时间与三尖瓣磨擦会造成绝缘层破损，现已废弃不用。后来应用硅胶材料制作电极导管，这种材料能长时间耐受软组织磨损，但少数硅胶电极导管可引起局部静脉钙化，并可累及导管自身。第三种材料是聚氨酯，自上世纪70年代末用于起搏导管以来已被普遍采用。其优点是柔软而耐磨，韧性好且抗拉力强。该材料制作导管直径细而且光滑，磨擦系数小，两条导管间不相互粘附，具有很好的滑动性，易于与心内膜接触，阈值低且稳定。
1972年刘忠豫等研制成聚乙烯包被的心内膜电极并临床应用，此外天津医科大学于1975年4月也开始自制心内膜电极导线 。
起搏器能源
世界上第1台植人型起搏器所使用的电池为镍-镉电池，它需要每周至每月体外充电1次。由于其体积与重量大，输出能量低且不稳定，自放电量大，起搏安全性能低而被弃用。1960年Greatbatch工程师和Chardack医师研制了晶体管电路脉冲发生器，将锌-汞电池作为埋藏型起搏器的能源。此后的10多年间，锌-汞电池一直作为埋藏型起搏器的能源。但该种电池的寿限短(2～5年)，性能也不可靠。1970年以Pu288为核能源的核能起搏器问世，寿命可达20年以上，但因价格昂贵及核防护问题而未能在临床上推广。1971年Greatbatch工程师研制出锂-碘电池，1972年美国CPI公司首先采用锂电池作为起搏器能源，此后完全取代了锌-汞电池。由于锂电池具有能量密度高，自放电小，使用寿命长及性能安全可靠等优点，迄今仍作为起搏器的主要能源。我国最早使用的也是锌-汞电池，1977年天津电子工业部18所成功研制锂-碘电池并应用于起搏器。1981年周金台等报告应用锂-碘电池的寿命观察。目前脉冲发生器的能源基本上采用锂-碘电池。
植入技术的发展
最早是在体外经胸壁局部刺激起搏。由于所需电压高，局部刺激重，病人不易耐受。1957年Shafiroff和Linder通过食管电极导管途径起搏心脏。1957年Lillchei应用开胸手术将电极缝合于心外膜进行心脏起搏。由于脉冲发生器是体外携带式的，心外膜电极导管容易折断与发生感染。1958年Furman等开始经静脉心内膜电极导管起搏。由于不需要开胸植入电极导管，使植入起搏器的方法简化，克服了导管折断和容易感染的缺点，从而促进了心脏起搏技术的临床应用。静脉植入电极导管途径有头静脉、颈外静脉、锁骨下静脉与颈内静脉，目前多采用分离头静脉或锁骨下静脉穿刺技术。我国在70年代曾采用开胸心外膜埋植起搏导线，但很快即被心内膜植入电极导线所代替。开始以切开头静脉为主，从80年代末，锁骨下静脉穿刺技术被广泛采用。
近年来起搏器治疗的适应证拓宽，多部位起搏治疗充血性心力衰竭和防治阵发性心房颤动的起搏器已经问世。为达到双心房和双心室同步目的，经冠状窦放置左心房和左心室电极导线是关键的一步。尤其是将左心室电极导线经冠状静脉窦插入和固定于后心脏静脉或后侧心脏静脉，技术难度较大，需先行冠状静脉窦造影，了解汇入的心脏静脉的走行及粗细，以便选取合适的特殊的导管(如美敦力公司的2187、4189、4191等“左心室”导线)。随着起搏器临床应用范围的扩大，植入技术也得到相应发展。
临床应用的最新进展
50年代至80年代，起搏器的主要功能是起搏心脏，提高心率，治疗房室阻滞、病态窦房结综合征等缓慢心律失常。1980年Griffin等开始发表临床应用抗心动过速起搏器(室上性心动过速)的报告，80年代中期已有大量文献报道。从1985年国内开始应用抗心动过速起搏器，阜外医院孙瑞龙等报告6例阵发性室上性心动过速病人应用抗心动过速起搏器的效果显著。但由于射频消融治疗技术的发展和广泛应用而消弱直至停止了它的临床应用。
国外Antretter等 、Sermasi等从1994年开始临床应用具有自动夺获功能的起搏器，国内从1996年也开始应用具有自动夺获功能的起搏器。自动夺获功能起搏器可定时自动测试起搏阈值，通过特殊的刺激除极波感知系统自动识别并自动调节起搏器输出能量，达到节省能源，延长起搏器使用寿命的目的。阜外医院华伟等 ，北京大学人民医院郭继鸿等与苏州医学院附属第一医院汪康平等于1997年分别报告了自动夺获功能起搏器的临床应用经验。
三腔双房起搏通过特殊设计的冠状静脉窦导线，代替左心房起搏，实现双心房同步、房室顺序的起搏，以治疗有房内/房间阻滞的阵发性房颤患者。三腔双心室起搏通过特殊设计的左心室导线代替左心室起搏，实现双心室同步与房室顺序起搏，以治疗有室内阻滞（左束支阻滞）的心力衰竭患者。国外于1997年开展了这方面的临床应用 ，国内也于1998年进行了此方面的临床应用研究。阜外医院王方正等及北京大学人民医院郭继鸿等在1998年率先报告了三腔起搏器的临床应用方法与效果。
四腔心脏起搏是将两根电极导线插入经冠状静脉窦的一支心腔静脉，以起搏代替左心室，再将另两根电极导线分别植入右心房和右心室，同步起搏心脏各腔室，改善心脏的排血功能，同时也能预防房颤的发生。阜外医院王方正等率先在国内成功植入四腔心脏起搏器，为难治性心力衰竭病人开辟了一条新的治疗途径。
1972年Mirowski等与Medrad公司合作，研制了植入型自动除颤器(automatic implantable defibrillator AID)。1980年2月，Mirowski 在Johns Hopkins大学医院首次为1位患者植入1台AID。AID是第一代植入型心律转复除颤器(implantable cardioverter defibrillator，ICD)。第一代ICD需要开胸手术将电极片放置在心外膜。1986年经静脉除颤导线首次应用于临床，避免了开胸手术。1988年具有程控功能的第二代ICD进入临床应用。1989年第三代ICD增加了抗心动过速起搏(ATP)、低能量心律转复、高能量电击除颤三个层次的治疗功能，以及抗心动过缓的支持性VVI起搏功能。1993年ICD脉冲发生器小型化，可以埋植于患者的胸壁，植入方法几乎与心脏起搏器一样简捷。1995年问世的双腔ICD，可提供DDD或DDDR起搏功能。且识别持续性室性快速心律失常的特异性提高，显著降低了误识别与误放电。ICD的功能逐步进展与完备，目前更新换代到第四代ICD。同时具有ICD和双腔同步起搏功能用以治疗心力衰竭的起搏除颤器也已问世。
国内汪康平等于1991年经开胸手术植入了国内第1台ICD。1994年深圳孙逸仙心血管病医院衣为民等和上海中山医院童步高等为患者经静脉植入第三代ICD。2001年安贞医院柳弘等报告了双腔ICD的临床初步应用情况。2002年阜外医院华伟等及沈阳军区总医院韩雅玲等开始安装InSync三腔ICD。至1998年8月，全国共植入ICD59台，其中57台为1996年以后植入，这些ICD均具有抗心动过缓起搏、抗心动过速起搏、低能量转复、高能量除颤以及信息储存等多项诊断与治疗功能 。从1996年至2001年底，全国植入ICD总数285台，均属国外产品，国内尚缺。
1975年Hassenstein等 首先应用右心室起搏治疗4例肥厚梗阻性心肌病，发现心室起搏后症状显著改善，左心室流出道压力阶差明显降低。美国国家卫生研究所(NIH)于1992年报道40例肥厚性梗阻型心肌病病人采用起搏治疗的效果。表明左心室流出道梗阻减轻，压差下降，心功能改善。国内于90年代初开始采用右心室起搏治疗肥厚梗阻性心肌病。北京阜外医院华伟等报告了心室起搏治疗肥厚梗阻性心肌病的临床应用情况，认为心室起搏治疗肥厚梗阻性心肌病是一种有效的治疗方法。上海仁济医院黄定九等报告非梗阻型肥厚性心肌病应用双腔起搏器治疗能够改善左心室舒张功能，但DDD起搏对非梗阻型肥厚性心肌病的治疗效果尚难以定论。心脏起搏治疗心力衰竭是心脏起搏适应证的一大突破，1999年，王方正等首先报告了双心室起搏治疗心力衰竭的临床应用经验。
在我国心脏起搏事业创立和发展的历史进程中，我们不会忘记老一代的临床和医学工程专家付出的艰辛劳动和顽强进取的拼搏精神。没有他们当年的开创就不会有今天的发展。在这些事业的开拓者中，有的是组织宣传和推动这项事业向前发展的几届学会专科的主任委员，即朱思明、陈新、蒋文平、胡大一教授；有的是实践能力强，战斗在第一线的医学专家，如朱中林、孙瑞龙、周金台、王方正、黄元铸、朱纯石、钱剑安、汪康平、崔长琮、廖铭扬等教授；有的是吸取国外经验并自行设计、制造中国的起搏器系统，将临床和医学工程密切结合的专家，如黄贻焯、方祖祥、江圣杨、康殿邦、刘忠豫等教授。今天，尽管他们中的多数人已退居二线，但他们在中国起搏界的影响和地位是不容抹煞的。令我们欣慰而高兴的是一代后起之秀脱颖而出，茁壮成长，承前启后，活跃在今天中国的心脏起搏舞台上，为我国起搏事业的持续向前发展作出贡献。他们是郭继鸿、任自文、张澍、孙宝贵、华伟等教授。这里还应该值得一提的是从事于中国起搏事业的各公司一大批管理和技术优秀人才，他们为沟通中外交流，传播先进信息，支持各类医学活动，活跃学术气氛，做出了卓越的贡献，是我们这个大家庭中不可缺少的一员。
回顾过去，展望未来，我们满怀信心。中国的起搏事业前途是光明的，与发达国家的差距也是存在的。因此我们还要不断进取，努力赶上世界先进水平。
（北京协和医科大学附属阜外医院 王方正）
