保罗曾被吉尼斯世界纪录认定为“在铁肺中存活最长时间的人”。随着他的逝去，全球仅剩最后一台铁肺还在运转。距离铁肺完全退出历史舞台，仅一步之遥。
保罗·亚历山大（Paul Alexander）是一名脊髓灰质炎幸存者。70多年来，他的生命维系于一台名叫“铁肺”的金属桶。当地时间3月11日，保罗病逝，享年78岁。保罗曾被吉尼斯世界纪录认定为“在铁肺中存活最长时间的人”。综合美国媒体报道，随着保罗的逝去，全球仅剩最后一台铁肺还在运转。使用者是美国俄克拉荷马州时年75岁的玛莎·安·利拉德（Martha Ann Lillard）。保罗·亚历山大（Paul Alexander）图片来源：新闻网站截图
那年夏天，美国格外炎热。但整个得克萨斯州的游泳池都关闭了。电影院、酒吧、保龄球馆、教堂等公共场所也相继关门。马路上到处是刺鼻的杀虫剂和消毒水味儿。彼时，美国暴发历史上最严重的脊髓灰质炎疫情。根据记载，感染者达57628人，21269人出现不同程度的残疾，死亡3145人。脊髓灰质炎（以下简称脊灰）是由脊灰病毒感染引起的急性传染病，大多通过粪口传播，5岁以下幼儿是主要感染人群。感染后，病毒会侵入脊髓神经组织，快速引起肢体、肌肉不对称弛缓性麻痹，留下瘫痪等后遗症，因此又称“小儿麻痹症”。一部分感染者会留下一辈子的跛脚问题。有些人的中枢神经会受影响，尤其是控制呼吸的部分，从而导致胸壁肌肉无力，影响上肢和肺功能。还有一些人完全不能呼吸。根据世界卫生组织数据，每200例脊灰感染病例中，就有1例是不可逆转的瘫痪（通常是腿部）。而在瘫痪病例中，5%~10%的患者会因呼吸肌麻痹而死亡。发病1周左右，保罗的情况不断恶化。症状从发烧、脖子疼、疲乏，快速进展至不能站立或用手抓起蜡笔，不能正常说话、吞咽或咳嗽。送至医院后，保罗出现呼吸暂停。一名医生安慰保罗的妈妈，但称回天乏术。另一位医生则在亲人的苦苦哀求下，为保罗做了紧急气管切开术，吸出淤积在肺部的分泌物。术后第三天，保罗醒过来，发现自己被固定在一个铁桶里。脑袋四周罩着一层模糊的塑料布，看不清外面。铁桶像是一台机器，运转时会发出有节奏的嗡嗡声。塑料布挪开后，“放眼望去，是一排排的铁桶，里面都是孩子，和我一样只能冒出个头。”保罗回忆。当时的医疗技术不足以治疗小儿麻痹症。这个名为“铁肺”的金属桶是唯一能让脊灰患儿活下去的手段。铁肺的使用示意丨截图自YouTube@Vernon D. Cole
人的自主呼吸是负压式的。胸腔、肺部体积变化，造成胸腔内负压，促使大气压力将空气挤入肺部。人如果失去对胸壁肌肉的控制力，无法收缩和放松膈肌，压差无法形成、空气就进不去。第一个描绘“体外负压呼吸机”原理的，是1670年的英国科学家约翰·梅奥（John Mayow）。19世纪30年代后，早期的铁肺模型陆续问世，大多有些粗糙。比如1876年，法国医生Woillez绘制一份设计图，设备是手摇的、由风箱驱动。1889年，维也纳医生Braun设计出一款“儿童呼吸机”，就是一个小小的木头盒子，由医生通过管子吹气、控制盒子内的气压。1916年，美国人Severy为一个“站式负压呼吸机”申请专利。患者要把眼睛、鼻子、嘴紧靠在门上的空洞处。从左到右，分别是Woillez、Braun和Severy的设计图。图片来源The Evolution of Iron Lungs
第一个被广泛使用的铁肺，于20世纪20年代末问世，设计者是原哈佛公共卫生学院的工业卫生师菲利普·德林克（Philip Drinker）和路易·肖（Louie Shaw）。因为设计者的名字，它又被称为Drinker呼吸机。设备主体是一个巨大的金属腔，利用外部负压通气的方法将空气推入肺部。风箱会将空气从密封金属腔中吸出，内部空气压力下降，患者肺部会自动膨胀，将新鲜空气吸入横膈膜。然后，风箱会向金属腔内回输空气，内部气压上升，患者肺部被动放气。由此，一呼一吸就完成了。按照最初规划，Drinker呼吸机投入生产后，可用于治疗煤气中毒。但事实上，其第一次发挥临床作用，是在1928年10月12日的美国波士顿儿童医院。一名8岁小女孩因感染脊灰，出现呼吸衰竭、濒临死亡。放进Drinker呼吸机后，不到1分钟，小女孩恢复呼吸。这在当时引起巨大反响。1931年，约翰·海文·艾默生（John Haven Emerson）参照Drinker的设计，开发出一种更轻便的版本。他设计的铁肺是圆柱形的，内有一张滑动床，上部有可以打开的舷窗。这样能方便医疗人员查看、护理病患，包括调整体位、更换床单等。从左到右，分别是Drinker呼吸机设计图和约翰·海文·艾默生铁肺原型。图片来源The Evolution of Iron Lungs
1937，澳大利亚生物医学家兼工程师爱德华·伯斯（Edward Both）面对当地脊灰疫情，革新出一种更轻、更便宜的Both铁肺。次年，英国制造商威廉姆·莫里斯（William Morris）在自己的汽车厂里，生产1700台Both铁肺，免费捐赠给多家医院。20世纪40年代和50年代，全球多地暴发脊灰疫情。不少儿童专科医院的病房里塞满铁肺，甚至还出现多人共享铁肺等。大约在1953年，电影中的铁肺病房。图片来源：wikipedia
多数情况下，铁肺可以使用两周。大部分患者可以在这段时间内康复，恢复自主呼吸。但是，如果病毒侵犯神经系统、引起不可逆的呼吸肌麻痹，病人将失去自主呼吸的能力，不得不长期依赖铁肺等外界力量、维持生命。保罗就是如此。有一天，他听到医生们在病房里小声议论自己：“他今天会死。”“他活不了。”保罗很愤怒，为了争一口气，他必须活下去。1954年后，保罗在物理治疗师沙利文（Sullivan）的帮助下，学会“舌咽呼吸法”。他要吞下一大口空气，利用咽喉肌肉，将空气挤进喉咙，最终送达肺部。保罗花了1年时间学会这种“青蛙呼吸技巧”。慢慢地，白天时分，他可以短暂离开铁肺，外出上学、工作、谈恋爱。晚上必须睡回铁肺里面。随着年龄增长，保罗身体机能衰落，他在铁肺外的逗留时长慢慢减至5分钟内。70岁时，他开始几乎一直待在铁肺里，因为他需要借助呼吸机来呼吸。图片来源：新闻网站视频截图
有统计显示，1959年，美国共有1200人在用铁肺续命。到2008年，使用人数降至30人左右。1951年2月8日，一位名叫Henrietta Lacks的黑人女性因宫颈癌而接受组织活检。8个月后，她不治身亡。看起来风马牛不相干的事却让铁肺走向末路：Henrietta的癌变宫颈组织细胞被证实是人类第一个不死的细胞系，后来被命名为“海拉细胞系”（HeLa Cells）。海拉细胞系因端粒酶基因变异可以无限增殖。这引发了一系列医学研究革命。就在保罗患病后的几个月，美国实验医学家约纳斯·沙克（Jonas Salk）利用海拉细胞系，培养出全球首个灭活的脊髓灰质炎疫苗，并首次进行临床试验。这被称为“沙克疫苗”，通过注射接种。1957年，全球首个活脊髓灰质炎疫苗（沙滨疫苗）问世，需口服接种。此后，这两个疫苗在全球推广、“截杀”脊灰。根据WHO数据，1988年，全球有35万人感染脊灰。截至2023年10月，全球仅剩两个野生脊灰病毒流行国家，感染病例数减少超过99%。这张照片展示了一个打开的“铁肺”。图片来源：wikipedia
其次，“铁肺”存在诸多无法补救的缺陷。除了体积大、笨重、使用不便等，其疗效低，治疗呼吸衰竭的总死亡率高达80%。而且，患者被封闭在铁桶内，输液、导尿、皮肤护理等操作都存在难度。气道管理也非常困难，很难排出气道分泌物。再次，现代呼吸机快速迭代，正压通气系统（PPVS）被证明具有更好的疗效，使用也更便捷。正压通气系统通过气管插管，将空气直接推入患者肺部。1952年，丹麦暴发脊髓灰质炎。麻醉医生Bjorn Ibsen结合临床感受和1名患儿的临床指标，提出一个假设，脊灰致死率高的主要原因是通气不够。在一片质疑声中，他切开一个14岁濒死患儿的气管，实施正压通气治疗并获得成功。随后，他招募200余名医学生，利用手动泵、不间断地为数百名患者“输气”。通过这一方法，他将医院的脊灰病死率从90%降至25%。截至20世纪60年代，传统的、庞然大物铁肺陆续停产。2015年，保罗曾面临生死危机。他的铁肺出现故障。设备停产、制造商不存在、保险公司不支持、定制零件价格高昂，保罗不得不在社交媒体发布求助视频。最后，一个机械师帮了他的忙，打造了几个零件。曾有人建议保罗使用便携式正压通气呼吸机，被他拒绝了。一方面，他不想在喉咙打洞、身体插管。另一方面，保罗已经耐受铁肺和短暂缺氧，这成为他的“习惯”。2021年，美国国家公共广播电台采访玛莎·安·利拉德也有同样表述。“零件磨损是最重要的问题。我真的很绝望。我生命中最可怕的事是：找不到做这个项圈（用于铁肺颈部位置、形成密封环境）的人。”新冠大流行时，全球多国报告呼吸机紧缺，铁肺曾一度回归公众视野。英国华威大学、英国马歇尔航空航天和国防集团，以及帝国理工学院医疗保健信托等组成联合团队，投入研发新型铁肺。美国一家技术公司对外声称，在升级“全尺寸铁肺”。截至目前，尚无上市报告。
参考资料
[1] 脊髓灰质炎. WHO
[2] Lawyer, Author and TikTok Star Spent 72 Years in an Iron Lung. The New York Times
[3] iron lung. wikipedia
[4] The man in the iron lung. The Guardian
[5] The Evolution of Iron Lungs. J.H. Emerson Company
[6] How one doctor’s risky experiment paved the way for modern intensive care. whyy
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来源丨医学界（ID：yixuejiezazhi）
作者丨燕小六
责编丨王梦如
审校丨徐来 林林