现代科学技术革命改变了心脏病学面貌

自20世纪以来，医学科学取得的成果，比任何一个时代都多，单诺贝尔奖授予的重大成果就有100多项，其原因之一便是现代科学技术取得的巨大进步。科学技术的许多成果不断在医学上得到应用和推广，从而导致现代医学的重大变化。

现代心脏病学的发展已超出了单一领域，是尖端科学相互渗透和作用，才有了现代心脏病学的蓬勃发展。基础医学科学的发展，能够测量单个心肌细胞跨膜动作电位的离子流态，使心脏电生理研究进入了深刻变革的时代。新型起搏器的出现，新的诊断方法（如冠状动脉造影），心肌代谢研究的革命性措施（如放射性核素心脏显影），以及治疗心绞痛和心律失常的新药物的临床应用等，拓宽了现代心脏病学的研究领域。

40余年来，那些在医学和生理学领域内诺贝尔奖获得者的发现，从表面上看似乎对心脏病学的发展无明显的影响，但若仔细分析，他们的研究成果对心脏病学的发展起着重要的推动作用。如Hodgkin于1963年发现了神经细胞膜的离子转运机制，其原理被应用于心肌细胞膜的研究，从而开创了心脏电生理学研究的新时代。1941年Cournard等发明了心导管，给心血管疾病的诊断和治疗带来了新的方法。1945年Fleming发现青霉素，1950年Kendall发现肾上腺皮质激素，1970年Axelod发现交感神经末梢递质，1971年Sutherland发现激素作用机制，1974年Clarde发现细胞的结构和功能，1977年Yalow发明放射免疫分析法，1979年Cormack发明电子计算机断层扫描（CT），1980年Benaceraf发现组织相容性抗原，1982年Bergston发现前列腺素及其相关活性物质。上述学者的研究成果，对现代心脏病学的发展起着不可估量的作用。

近代医学经历了16～17世纪的奠基，18世纪的系统分类，19世纪的大发展，到20世纪与现代科学技术紧密结合，发展为现代医学。20世纪医学的特点是一方面向微观发展，如分子生物学；一方面又向宏观发展。在向宏观发展方面，又可分为2种：一是人们认识到人本身是一个整体；二是把人作为一个与自然环境和社会环境密切相互作用的整体来研究。20世纪以来，基础医学方面成就最突出的是基本理论的发展，它有力地推进了临床医学和预防医学。治疗和预防疾病的有效手段在20世纪才开始出现。20世纪医学发展的主要原因是自然科学的进步，它是由物理学、化学、生物学、技术科学和工业技术的巨大发展所促成，在已取得的医学成就的基础上又进一步发展而成。20世纪的医学分科越来越细，研究领域广泛深入，各学科专业间交叉融合，形成现代医学的特点之一。

本世纪中叶在世界范围内兴起的科学技术革命，不仅极大地推动了人类社会经济、政治领域的变革，也对医学、心血管病学产生了深远的影响。心血管疾病是人类主要死因之一。科学技术的进步，意味着人类攻克心血管疾病能力的提高。可以说现代科学技术改变了心血管病学面貌。

一、基础医学的发展为心血管医学飞速发展奠定了基础

人类正面临着医学和生物学的一次深刻革命。1953年，Watson和Crick提出脱氧核糖核酸（DNA）模板学说，指出了主要遗传物质DNA的结构及其自我复制模式、基因与蛋白质生物合成的关系。这一学说使生命科学从细胞、染色体的水平深入到分子水平，使人们从分子水平上揭开了基因突变之谜，认识到一切生命现象（生理或病理的）均直接或间接地受基因的控制。20世纪70年代，DNA限制性内切酶的发现和一整套DNA体外重组技术（即基因工程技术）的发展，使分子生物学的研究迅速向深度和广度挺进，并向实际应用方向发展，从而分子生物学的理论和技术迅速向医学科学的各个分支学科渗透，心血管病学亦不例外。

基因克隆是从分子生物学的角度研究心血管系统结构和功能的基础，现已克隆出了许多心血管系统的关键基因，包括结构蛋白、功能蛋白和调节蛋白的基因。这些基因的克隆，奠定了心血管的结构、功能及某些心血管病的分子生物学基础。

基因的结构、转录和表达异常是许多心血管疾病发病的基础。心血管疾病大多是多基因、多因素疾病，其基因缺陷（包括基因结构、调控、表达等异常）的种类不是单一的，而是多位点、多种类的。不同的种族、人群均可能存在差异。目前还不能确切地指出某某基因的异常一定引起某一心血管疾病。

尽管目前许多心血管疾病的分子生物学发病机制还不完全了解，但从分子生物学的观点来看，一些基因结构、表达异常是心血管发病的根本原因。因而就有可能应用基因工程和细胞生物学的方法来治疗心血管疾病。目前基因治疗的研究在西方国家已广泛开展，但其还有许多理论、技术、伦理等方面的问题未能解决。尽管如此，可以预见基因治疗是21世纪人类攻克心血管疾病非常有希望的措施。

分子生物学的诞生是生命科学乃至现代科学革命的重要组成部分，它改变了传统的生物学研究模式（整体、器官、细胞），而使人们从基因的结构、转录、翻译的水平来研究细胞、器官、整体的功能和调节，使人们对心血管疾病的研究深入到疾病的本质。

二、诊断技术的进步为心血管病诊断提供了有力工具

从医学史上看，新技术的采用，往往会带来医疗技术的大突破，促进心血管病学的大发展。在新技术革命中，对心血管临床影响最大的是生物技术、信息技术、新材料技术、新能源技术等。下面介绍的诊断设备就是这些技术相互结合的产物，它们在临床的应用，极大地提高了临床诊断心血管疾病的水平。

自1895年，Rontgen发现X线并拍摄下第一张X线照片后，放射线诊断广泛应用于医学。随着工程技术、微电子技术、电子计算机技术的发展，X线技术与之结合产生了全新的放射诊断新技术——电子计算机断层扫描（CT）、数字减影心血管造影（DSA）、核磁共振（MRI）等。1963年数学家Cormack将计算机与X线技术结合在一起，发明了图像重建的数学方法。1969年，Hounsfield设计了第一台CT。早在1946年，Purcell和Bloch等就阐述了磁共振成像原理。直至1977年，Damadian等第一次拍摄了心脏磁共振图像，后经开发，于1979年始用于临床。目前磁共振不仅可清晰地显示心脏形态，还可进一步对心脏功能作出评价，当与核技术结合后（如32P的磁共振图像）可确定心肌代谢水平，有利于早期获得心肌缺血的诊断。

1953年，Edler和Hertz首先将超声应用于心脏，开创了超声心动图检查的历史。1957年里村茂夫利用多普勒研究心脏及血管病变。1968年，Grarniak将靛氰蓝绿注入心脏内，开创了心脏声学造影的历史。20世纪70年代，该技术与数字扫描转换器、电子计算机和微处理机的结合应用，显像质量和分析测量能力有了显著提高。超声心动图已从早年单声束的M型进展到二维成像；多普勒技术与超声心动图相结合，成为超声评价心脏血流动力学特征的一个重要组成部分；多普勒彩色血流显像技术的建立，更是令人兴奋的新进展，它不仅有助于查明心脏疾病的解剖和病理，且能揭示血流特性和评价心脏功能。

高新技术的发展，不仅可进行床旁监测心律、血压等生命体征，而且使医院外心律失常、心肌缺血及血压的动态监测成为现实。动态心电图是用于连续24h描记患者休息或活动时的心电图，监测心律失常和心肌缺血；动态血压监测定期间断测量并记录24h内血压，监测活动时患者血压变化；经电话心电图监测可将患者的心电图经电话线路传送至有医护人员的接收站，当患者有异常时，可立即传送发作时的心电图，亦可定期传送心电图供心脏起搏器功能监测用，必要时医生可通过电话指导治疗。

心导管技术的进步和发展，是20世纪医学科学发展的重要标志和象征。到今天为止，由于X线技术、新材料技术、微电子技术的迅速发展，心导管检查在临床上已被广泛应用，并与心血管造影、心电图、心音图、活组织检查等相结合，现已成为诊断心脏疾病和研究心脏生理的重要方法。1959年Sones成功地施行了选择性冠状动脉造影，从而使这一侵入性检查方法成为诊断心血管疾病及研究其血流动力学改变的重要手段；临床心脏内和体表同步记录心脏电活动，以研究心脏起搏传导系统的电生理功能，探讨心律失常的发生机制，寻找最合适的治疗措施。

三、新的心血管治疗技术不断出现，使心血管病治疗发生了革命性变化

现代科学和技术革命，尤其是分子生物学和新材料技术的飞速发展使心血管病的基础研究和临床诊断水平有了迅速的提高，从而极大地提高了人类征服心血管疾病的能力，突出地表现在心血管病的基因治疗和心导管介入诊断治疗两方面。

心导管技术不仅是诊断心血管疾病和研究心电生理的重要方法，而且在心脏病的治疗方面发挥着重要作用。经皮穿刺冠状动脉腔内成形术PTCA是一种非外科手术方法用以解除冠状动脉狭窄，改善冠状动脉血流的方法。1977年Gruntzig首先成功地应用于临床，掀起了心脏病学领域的一场革命，从此冠心病的介入治疗迅猛发展。20世纪80年代后期产生了冠状动脉旋切术、经皮冠状动脉腔内旋磨术、冠状动脉内支架、经皮冠状动脉腔内激光成形术等介入性治疗方法。

激光血管成形术是20世纪80年代兴起的一门高新技术，是在X线导引下，借助于心导管，通过导光系统传输激光能，利用激光的生物效应，汽化阻塞的斑块物质，使血管再通。它一经产生，便显示出了巨大的应用潜力。自1992－1993年美国FDA分别相继批准2种准分子激光系统上市以来，这一方法已成为与PTCA配合使用的一种安全有效的方法。

介入性治疗不仅应用于冠心病，还广泛应用于其他心血管疾病。1982年Kan等首先用经皮穿刺球囊导管肺动脉瓣成形术（PBPV）治疗瓣膜型肺动脉口狭窄取得了成功，1984年，Inoue等首先报道经皮穿刺球囊导管二尖瓣交界分离术（PBMVC）治疗风湿性单纯二尖瓣狭窄。由于将电能、激光或射频电波经心导管引入心脏内以消蚀特定部位的心肌组织，使临床上治疗心律失常的面貌大为改观，原来药物治疗无效或不能耐受药物治疗的心律失常都可有效治疗。

人工心脏起搏器通过发放一定频率的脉冲电流，经导线和电极传输到心房或心室的心肌处，造成一个人工的异位兴奋灶，代替正常的心脏起搏点以引起心脏搏动。起搏器于1930年问世，1952年Zoll将其应用于体外，1958年第一例埋藏式起搏器安装成功。20世纪60年代中期，按需心室起搏代替固定频率起搏，70年代由于电极导管制造工艺和造型的进步，出现了心房起搏和双心腔起搏，80年代抗心动过速起搏用于临床，90年代已有双传感器频率反应性起搏器问世。随着医学生物工程学和电子学方面技术的发展，集成电路和微机技术应用于临床，目前埋藏式起搏器已发展到第五代，新的起搏器功能更可靠，更符合生理要求，并能在体外通过程控器改变体内起搏器的各项工作参数，将遥测功能、抗心动过速功能、电复律功能应用于起搏器，能源采用锂系列电池，并采用低功耗的起搏线路和低阈值的多孔甾体电极，使起搏器的预期寿命可达8～10年，起搏器的外形向小、轻、薄方向发展。

20世纪80年代，心脏移植、心肺移植已应用于临床，这是人类应用新科技革命成果向生命科学进军途中迈出的辉煌一步。由于供心困难，人类进行了用机械装置代替心脏的不懈探索。前苏联的Demikov于1937年将人工心脏置于动物体内，Kolff Akutsu于1957年将一气动的人工心脏置入狗的胸腔。之后欧美各国相继在临床上应用人工心脏，作为心脏移植病人在等待供心时的过渡性措施，或作为永久性置入。Cooley于1968年应用人工心脏抢救一室壁瘤切除术后垂危病人。1982年，Devries人类首次永久性地将J－7型人工心脏原位置入一晚期心肌病病人体内，该患者虽只存活了112d，但这一创举在世界医学史上树立了人工器官移植的丰碑。1984－1985年，Devries等又进行了第二、第三次永久性人工心脏移植术。可以预料，随着生物工程技术、新材料技术及基础医学、社会伦理学的进步，人工心脏可望在治疗终末期心脏疾病中发挥重要作用。