摘要:在人类医学发展的漫长历程中,无数的偶然与必然交织,推动着医学不断向前迈进。
在人类医学发展的漫长历程中,无数的偶然与必然交织,推动着医学不断向前迈进。
1869年,一位发烧病人走进伦敦圣巴特医院,这个看似平常的事件,
却意外地开启了人类医学史的一个新时代。
从最初对生物体电信号的懵懂认知,到如今心电图成为心脏疾病诊断的重要工具。
这一路走来,充满了传奇色彩与科学智慧。
发烧病人误撞医学未来,心电图的诞生,是偶然还是必然?
为什么要用“蛙腿”?
是如何检测到心脏的电信号的?
18世纪末,路易吉・伽伐尼用金属刀触碰到青蛙坐骨神经,青蛙腿那一抽抽,
让人类首次意识到生物体的电信号。
这个看似意外的瞬间,却为后来的科学研究打开了一扇崭新的大门。
从此,科学家们踏上了对生物电信号的探索之路。
但在19世纪初,电流表还很不靠谱,测量生物体的微弱电流时,困难重重。
要么测不到电,要么到处都是电。
这并没有阻挡科学家们的脚步。
他们灵机一动,既然蛙腿受到生物电刺激会抽搐,那何不直接用蛙腿来检测呢?
于是,那个时代的科学实验室里出现了奇特的一幕:
每当要研究生物体内电信号时,科学家们就会迅速“嘎”一条蛙腿,剥皮拆肉,暴露出一小节神经,制作成蛙腿“电笔”。
在这群热衷于蛙腿实验的科学家中,卡洛・马泰乌奇是一位极具创新精神的后辈。
他起初也和其他人一样,用蛙腿“电笔”捅各种实验材料,包括电鳗、鸽子肉、人腿等。
但他的好奇心和创新精神促使他不断思考,难道青蛙身上其他部位就不能拿来做实验吗?
于是,他大胆地将青蛙腿接在青蛙的心脏上,这一尝试带来了惊人的发现。
心脏每搏动一次,蛙腿就抽搐一次。
经过多次实验,马泰乌奇确定了青蛙的心脏不仅有电活动,而且心跳很可能是电力驱动的。
这一发现为人类探索心脏电传导系统奠定了基础。
心脏主要由心肌构成,心肌的收缩产生心跳。
而心脏分为四个腔室,血液从外周血管先进入心房,再进入心室,最后加压泵出。
为了保证血液的顺畅流动,每个腔室的收缩必须讲究先后顺序。
那么,人体是如何给心脏各个腔室发号施令,协调心肌有序运动的呢?
答案就是电信号。
在心脏右心房顶部附近有一个特殊结构叫窦房结,由脂肪和胶原蛋白包裹着一撮特殊细胞。
这些细胞被称为起搏细胞,它们的形态和功能有点像神经细胞,但又有独特之处。
一般的神经细胞放电后会慢慢充电,恢复到静息状态,等待下一次刺激再放电。
而起搏细胞则是自己刺激自己,只要恢复静息状态就立刻放电,每次充电都需要一些时间,这样就形成了一种自动的节拍。
起搏细胞每次放电,就会有一股电信号从窦房结发给心肌,引发左右心房的收缩。
电信号接着顺着信号纤维向外传,到达房室结时会延迟一下。
等心房收缩完毕后,再传入心室肌肉上面的信号纤维,刺激心室收缩,从而保证心房和心室依次收缩,血液顺利流动。
从伽伐尼的偶然发现到马泰乌奇的大胆尝试,科学家们对心脏电信号的初步探索,充满了好奇、创新和勇气。
他们用简陋的工具和无限的智慧,揭开了心脏电传导系统的神秘面纱,为后来的医学发展奠定了坚实的基础。
心脏电信号的发现,让人类对心脏的运作机制有了更深入的了解。但如何检测到心脏的电信号呢?
这成为了摆在科学家面前的一道难题。
1869年,一位发烧病人走进伦敦圣巴特医院,这个看似平常的事件,却意外地开启了人类医学史的一个新时代。
这位病人遇到了机电工程专业的博士生亚历山大・缪尔黑德。
缪尔黑德是一名电报机爱好者,他将发烧病人的手腕插进汤姆森虹吸式电报记录机的线圈里,
意外地发现病人手腕的微弱电流让电报记录机画出了有规律的波形。
后来人们才知道,这就是人类历史上的第一张心电图。
但当时的缪尔黑德并没有意识到这一发现的重大意义,他一心扑在电报机上,没有继续研究下去,
也没有发表论文,以至于我们至今都不知道这第一张心电图到底长啥样。
在之后的几十年里,心脏电信号一直没有得到足够的重视。
一方面,检测心电信号存在困难;另一方面,患者也不愿意在体检时被“挖心扎腿”。
命运的齿轮,在1887年再次转动。
伦敦另一家医院的讲师奥古斯塔斯・德西蕾・瓦莱,借助科技进步带来的更靠谱的立普曼静电计,开始思考如何从体表检测心电信号。
他把被测者手脚泡在盐水里,成功地测量到了心脏电信号。为了记录下这些信号,他想出了一个巧妙的办法:
用玩具小火车拉着感光的照相机底板经过水银柱,水银柱在电流作用下的高低变化会在底板上留下光影,
这就是心电图的曲线。
这一方法虽然有点奇特,但已经具备了现代心电检测的基本框架。
但可惜的是,瓦莱却认为自己的新发明没啥用,他无法想象心电图在医院里有什么广泛应用价值。
尽管如此,他还是靠着心电图赚了不少钱,带着检测设备四处巡游表演。
在表演过程中,他的狗吉米似乎很享受做心电图,每次都很配合地把爪子泡在盐水里,让演出大获成功。
直到1889年,一位年轻人威廉・埃因托芬的出现,改变了心电图的命运。
埃因托芬是第一个认真分析心电图含义的科学家。
他经过大量的解剖研究,理解了心脏的运作机制。
他发现心脏里传输电信号的细胞虽然像神经细胞,但本质是心肌细胞,传输信号的原理更像机电信号,
会在身体不同部位产生电压,检测心电图的本质就是检测这种电压。
埃因托芬根据心脏中不同信号纤维的空间走向,设计了检测心电图时电极的安置位点,发明了埃因托芬三角。
这一方法一直沿用到今天,我们现在做心电图时,胸口和四肢都要贴上一堆检测点。
但在埃因托芬那个年代,技术还很简陋,电极泡在盐水桶里,电阻大,信号弱。
为了解决这个问题,埃因托芬想出了“大力出奇迹”的办法。
他安装了两块巨大的电磁铁,增强磁场,让极细的镀银石英丝在磁场中受力运动,即使是纳安级别的电流也能被检测到。
虽然整套装置重达270公斤,需要五个人同时操作,但产生的心电图质量已经和现代相差无几。
威廉・埃因托芬
随着电子技术的不断发展,心电记录得以最终普及。
这一技术的普及反过来改变了心脏医学。
在1909年,英国医学家托马斯・李维斯就首次使用心电图来检测病人的心房颤动,让这种曾经如迷雾般的疾病变得可以轻易诊断。
心脏电信号的发现和心电图的发展,让人类对心脏搏动异常有了更本质的认识。
比如心室颤动和心房颤动,以前医生只能等到病人心脏出现明显异常才能发现问题,现在通过监测心电活动,就能实时了解心脏健康状况。
心室颤动是极其凶险的情况,通常由巨大的冲击力导致心脏信号纤维或心室肌肉变形,产生混乱信号,使心室搏动不再规律,心脏功能直接停摆,能否救回来只能看运气。
心室颤动
触电死亡的直接原因大多也是电流刺激心脏信号纤维引发室颤。
心房颤动虽然不像室颤那样瞬间致命,但也会带来严重后果。
现代生活中的长期精神压力、酒精肥胖、熬夜等因素会导致激素等生理环境紊乱,进而影响窦房结调控,使起搏细胞的节拍混乱。
心房肌肉会因此摇晃、颤动,活动变得过快且不齐。每次房颤时,心脏内部血液流动不佳,可能形成微小血栓。
虽然大部分血栓会被人体降解吸收,但长期积累下来,就可能有血栓飘到关键部位,引发中风等问题。
心脏电信号的发现和心电图的发展,是医学史上的重大突破。
从最初的蛙腿实验到如今先进的心电图技术,这一路走来,充满了无数科学家的智慧和汗水。
他们的努力不仅让我们更好地了解了心脏的奥秘,也为心脏疾病的诊断和治疗提供了强大的工具。
在未来,随着科技的不断进步,相信心脏医学将会取得更加辉煌的成就。
我们可以期待更加精准、便捷的心电图检测技术,以及更加有效的心脏疾病治疗方法。
同时,心脏电信号的研究也将不断深入,为我们揭示更多关于心脏健康的奥秘。
文本来源 @芳斯塔芙 的视频内容
来源:贾老师说的不假