1956年,美国一名科研人员在进行实验时,错误地将1兆欧的电阻器当成了1万兆欧的电阻器,装在了记录器上,结果记录器电路产生了节奏如同人体心跳的信号,自此全球十个最伟大的工程学发明之一诞生了…… 在这个发明出现之前,心律失常的患者面对的是一台让人望而生畏的机器。1952年,波士顿贝斯以色列医院的心脏科医生保罗·佐尔研制出了人类历史上第一台体外电起搏器,并在当年11月用它救活了一名心脏完全停跳的病人。 这件事发表在《新英格兰医学杂志》上,震动了整个医学界。但这台机器必须连着交流电源,哪儿也去不了,更要命的是,它需要75到150伏特的高压穿透皮肉去刺激心脏,患者每次"被救活"都要承受剧烈的肌肉痉挛和皮肤灼伤。 能活下去,但活得很痛苦——这就是那个年代心律失常患者的处境。 正是在这个背景下,1956年的那个冬天,工程师威尔逊·格雷特巴奇在布法罗的实验室里拿错了一枚电阻。他本来要装1万欧姆的,结果装了1兆欧的,阻值整整差了一百倍。 通电之后,示波器上出现的不是预期波形,而是一组缓慢、稳定的脉冲信号,每秒大约一次。格雷特巴奇按了按自己的手腕,沉默了片刻——那个节奏,和心跳一模一样。 他没有把那块电路板拆掉。 彼时晶体管技术刚刚兴起,格雷特巴奇意识到,真空管时代的笨重电路完全可以用晶体管来替代,体积能压缩到前所未有的程度。他开始思考一个在当时看来近乎荒唐的问题:能不能把这套模拟心跳的电路做得足够小,密封起来,直接放进人体? 1958年,格雷特巴奇带着他那个用金属罐粗糙封装的原型机,去敲了布法罗退伍军人医院外科主任威廉·查达克的门。 查达克听完之后,第一反应是将信将疑,但他没有把格雷特巴奇打发走。面对病房里那些几乎无计可施的心脏病人,查达克决定试一试。 接下来的两年,两人在狗身上做了超过50次实验。密封材料从最初的金属罐换成了环氧树脂,电极设计一改再改,每一项参数都经过反复调整。 他们要验证的不只是装置能否起搏心脏,还要确认它能否在体内温暖潮湿、充满腐蚀性体液的环境里长期工作而不失效、不引发排异。 1960年6月6日,77岁的患者亨利·汉纳菲尔德被推进了手术室。汉纳菲尔德患有完全性心脏传导阻滞,心脏自然电传导系统彻底失效,心室无法自主跳动,随时可能猝死。 查达克将那个仅重约59克、涂有环氧树脂的金属小盒植入汉纳菲尔德的腹部皮下,电极导线沿静脉通向心脏。装置启动的瞬间,心跳恢复了规律。汉纳菲尔德脸上重新有了血色。 手术结果令人振奋,但故事并没有就此结束。汉纳菲尔德体内的汞锌电池寿命不到两年,意味着他迟早要再挨一刀。 而对于每一个植入起搏器的患者来说,频繁的更换手术都是真实的威胁——感染风险、麻醉风险,对已经心脏衰弱的老人而言,每次开刀都是一场赌博。 格雷特巴奇把这件事当成了下一个必须解决的问题。他创办了Wilson Greatbatch Ltd.公司,把精力押注在电池化学体系的革新上。 锂碘电池进入了格雷特巴奇的视野——这种电池以金属锂为负极,以碘化聚乙烯吡啶为正极,两极反应生成的碘化锂会自动形成固态电解质层,结构稳定,自放电率极低。 1972年,格雷特巴奇率先将锂碘电池引入商业化心脏起搏器,电池寿命直接跳到了8至10年,此后改进型号更是突破了15年。那把悬在患者头顶的手术刀,终于可以收起来了。 这项电池技术的意义远不止于起搏器。植入式除颤器、神经刺激器、药物泵,几乎所有需要长期植入人体的电子医疗设备,都从中受益。 格雷特巴奇由此被誉为医疗电池领域的奠基人,并于1986年入选美国发明家名人堂。2011年9月27日,格雷特巴奇在布法罗去世,享年92岁。 而他一手推动的这项事业,此刻仍在全球数百万人的胸腔里,一下一下地跳着。
