维尔纳·福斯曼的胸部X线片上,那道纤细的浅色线条有一种异乎寻常的说服力。它从左臂升起,在锁骨下方隐去,沿大静脉向下弯折,最后停在右心的阴影里。到了 1929年11月,一名25岁的外科受训医师声称,他已将导管从自己的臂静脉一路送入心脏;读者面前除他的陈述外,还有这张让整条通路清楚显现的片子。[1][2][8]
正因图像如此确凿,它后来被写进一个远大于自身的故事。人们常把它当作现代心导管术的出生证:一次违反禁令的实验,一位勇敢的医生,一条直通导管室的历史路线。然而,这张片子只回答了若干必要问题中的一个。它记录了导管进入活人右心的事实。至于操作能否安全地在不同患者身上重复、所取血样能否代表混合静脉血、压力能否准确记录,以及所得数字能否回答临床问题,这几件事均在图像的证明范围之外。
因此,更能揭示这段历史的微观史有多个中心。1929年,福斯曼在埃伯斯瓦尔德让这条通路成为无法否认的事实。布拉格的奥托·克莱因很快把右心导管术用于患者,以估算心输出量。在贝尔维尤,安德烈·库南德与迪金森·理查兹于 1936年 明确了需要解决的取样问题;经过数年准备,他们与合作者在 1940年 末开始实施人体导管术,把零散先例发展为持续运作的取样、压力记录、计算和临床解释体系。[4][11][12] 这种区分没有削弱福斯曼的成就,它说明了他的X线片究竟证实了什么,也标出了任何一张X线片无论多么令人难忘,都无法独自证实的部分。
“第一”之前,历史已经展开
在福斯曼之前,把管子置入心脏早已有其历史。十九世纪的生理学家克洛德·贝尔纳、奥古斯特·肖沃和艾蒂安-朱尔·马雷曾对动物心脏施行导管术,以研究压力、温度与循环。人体血管内实验也早于福斯曼。弗里茨·布莱希勒德(Fritz Bleichröder)与恩斯特·翁格尔(Ernst Unger)曾让长导管穿过外周血管,并于 1912年 报告相关工作;其中一例让他们怀疑导管已经抵达心脏,但缺少X线片或压力曲线确认位置。[2][6]
这为“第一”一词划出了一条有用的界线。福斯曼的主张自有更精确的范围,此前已有导管在人类体内行进很长距离。他的独特贡献,是出于这一明确目的实施人体右心导管术,留下记录,并在发表时用可见证据标明导管的终点。[1][6] 让这一事件长久留在历史中的,是他留下的证据,单凭导管行进的距离还不够。
福斯曼刚完成医学训练,便来到埃伯斯瓦尔德的奥古斯特-维多利亚医院。他设想,经静脉抵达心脏可以提高急救给药的效果,也能辅助心腔造影。他的上级拒绝批准在患者身上实验,于是福斯曼把自己作为受试者。[1][2][6]
后来的复述多循福斯曼回忆录,把这一幕写得近乎电影:一项遭到禁止的计划,秘密取得的无菌器械,以及导管仍留在体内时匆匆赶往放射科的路程。[10] 即使这些细节确实发生过,我们接触到它们也要经过事后回忆,与1929年的论文和X线片相比,离事件现场更远。[1][10] 把同期核心证据与后来的传奇分别置于视野中,这段微观史的轮廓才会更清楚。
1929年,终点是一张影像
福斯曼显露左肘附近的一条静脉,插入一根输尿管导管,向前推进约 65厘米,随后拍下上方所示的胸部X线片。诺贝尔奖传记资料与一部后来的生理学史都称导管位于“右心耳”(right auricle),这是当时用来指称右心房的词语。[2][6] 1929年真正重要的一点很清楚:从外周静脉出发的通路能够抵达右心区域,且没有立即引发许多医生担心的灾难。
那篇短论文还把这项操作与潜在的心内治疗及造影联系起来。福斯曼沿着这条线索继续研究,并在 1931年 报告了活体右心与肺动脉的造影结果。[1][2][6] 他已经意识到,导管置入体内后仍能发挥作用:它可以把物质送到明确位置,让原本隐藏的解剖结构显现出来。
从一次自我实验中活下来,依旧算不上一项安全性研究。这场实验无法估算罕见并发症的发生率,无法揭示重病患者会有怎样的反应,也分辨不出导管、焦虑、身体移动、局部麻醉与静脉切开各自造成的影响。一个人愿意亲自承担风险,也无法证明让他人承担同样风险具有正当性。福斯曼给出了一次有力的可行性演示。可行性之后的工作会更缓慢,需要更多人协作,也更难留下醒目的影像。
X线片的强大之处,也正是它在叙述中的陷阱:一个画面便把结果归结为肉眼可见的“抵达”或“未抵达”。所有使结果能够推广至其他患者的工作,都还留在画框之外。
在布拉格,通路变成一个数字
福斯曼之外,还有研究者迅速把可行性推向应用。1929年,奥托·克莱因在布拉格德意志大学为患者实施诊断性右心导管术;他的论文发表于 1930年。美国心脏病学会的历史年表记录了 11次操作。克莱因取得当时研究者视为混合静脉血的样本,再用菲克原理估算心输出量,也就是心脏每分钟泵出的血液体积。[11][12]
从大胆开辟通路到日后的系统改良,克莱因在这段历史里远比一条脚注更重要。福斯曼证明导管能够抵达清醒者的右心,并留下X线证据;克莱因则展示了早期诊断用途,导管取得的样本可以用于生理学计算。不过,他的病例系列没有孕育出能与后来贝尔维尤研究相比的持续项目,以1956年诺贝尔奖得主为主线的历史也常常略过他。[4][11]
克莱因的位置进一步厘清了这段微观史的核心区别。科学贡献的归属无法排成一架每级只属于一人的梯子,整个过程也远比“壮举之后接着测量”更丰富。它依次包括有文献与影像为证的壮举、早期临床计算,以及随后把结果变得可在不同受试者、测量位置、仪器和疾病之间比较的系统整合。
在贝尔维尤,零散应用成为研究项目
库南德与理查兹则从另一项取样难题出发。他们在贝尔维尤的心肺实验室需要可靠的混合静脉血样本,以便用菲克原理计算心脏泵出的血量。普通外周静脉的血样,会因各条静脉所引流的组织不同而有所差异。1936年,他们决定从外周静脉把导管推进右心房,以直接采集回心血流中的样本。[4][5]
这一取样假设曾发挥作用,后续研究又修正了它。静脉血流在右心房无法完全混合,进入右心室后仍可分布不均。没有血管异常时,肺动脉血后来成为测定真正混合静脉血氧含量的首选样本。[6] 这项修正本身就属于成功史的一部分:有效的测量体系要让自身假设接受检验。
库南德与希尔默特·兰吉斯1941年的论文开篇向福斯曼致意,随即转向一套实用方法必须克服的疑虑。他们逐项列出隐患:异物有诱发血栓或血栓性静脉炎的风险,血凝块也可在导管内形成;操作本身还带来另一项风险,受试者受到的惊扰足以改变正在研究的心输出量。他们用一份操作规范作答:严格无菌操作,明确局部麻醉方式,使用柔韧且不透X线的导管,控制盐水流量,观察受试者,并把测量值与导管位置对应起来。[3]
首份报告涵盖 4人接受的8次导管操作。导管留置约 15至60分钟,期间未观察到不良影响;团队还在其中一例中使用右心房血,以直接菲克法计算心输出量。[4] 这些分母依然很小,论证所回答的问题却已改变。福斯曼追问导管能否抵达,克莱因显示样本能够给出心输出量估值;库南德与兰吉斯进一步追问,操作者能否一次次把导管送到预定位置,在体内留置足够时间,防范可预见的危险,并取得具有生理意义的样本。
此后,这套方法逐步完善。1941—1942年,团队报告了右心房压力测量及21次心输出量估值。到一项较大型研究于 1944年6月 提交时,实验室已经完成约260次人体导管操作。弯曲尖端改善了定位;双腔导管可以同时在两处取样或记录压力;改良后的压力计让记录从平均压力值扩展为波形。[4] 任何一项改进单独看来,都没有1929年那张片子的视觉戏剧性。它们合在一起,才把一条通路变成分析体系。
观察不断积累,带来的变化超过样本量增长本身,各项测量赖以成立的条件也被一起纳入视野。压力数据的效用取决于压力参照基准是否设置正确、导管尖端是否确实位于目标心腔。血气值的效用取决于样本能否代表计算所假设的循环。重复操作的价值则取决于并发症、技术失败,以及操作对测量的影响能否被观察。贝尔维尤的工作把这些相互依赖的条件连在一起。
中间那些年,也要留在画面里
英雄叙述常在X线片之后让福斯曼离场,到诺贝尔奖典礼时再请他回来。传记无法作这样的剪裁。一项依据其私人档案材料的研究发现,他在希特勒掌权前的 1932年 加入纳粹党、冲锋队(SA)与纳粹医师协会。福斯曼后来担任军医。战后的去纳粹化程序禁止他行医三年;研究者将他早期的政治立场描述为认同国家社会主义,人生后期则逐渐拉开距离。[7]
这段记录没有改变导管在X线片上的位置,也没有抹去记录这条通路所体现的技术原创性。它改变的是那则熟悉的勇气故事周围的道德框架。自愿在自己身上实验,有时会被当成人格凭证:研究者拿自己的身体冒险,于是他在伦理上也值得赞许。福斯曼更完整的一生说明这项推论站不住脚。一个人可以在一场实验中承受身体危险,同时与一个具有犯罪性质的政治运动结盟。
另一种简化同样站不住脚。一个人的生平带有道德污点,也不会让实证结果消失。诚实的叙述让两件事实并置,也不让其中任何一件洗白另一件。福斯曼的X线片仍是证据,他的政治归属同样属于历史。严肃的医学史叙述必须同时保留两者。
共同授奖,把一次实验与一套方法并置
1956年,诺贝尔生理学或医学奖共同授予福斯曼、库南德与理查兹,以表彰他们在心脏导管术及循环系统病理变化方面的发现。[2][5] 三人共同得奖这一形式自有意义:一次独特的自我实验,与一项让导管产生科学价值的长期实验室研究被放在一起。不过,这份获奖名单没有完整覆盖该方法的发展,克莱因并未名列其中。[11]
理查兹的诺贝尔演讲细致描述了这场转变。到1940年末,纽约团队已经能够取得稳定一致的右心房血气测定值,用菲克原理估算心输出量,并让导管留置足够久,以持续开展研究。随后又加入压力记录与血容量测定方法。十年后,导管已经成为一整套研究方法的一部分,研究对象也从健康志愿者扩展到患有严重心肺疾病的人。[5]
理查兹还拒绝把这段历史写成另一则诱人的起源神话。先天性心脏病外科手术当时已沿着独立路线发展;导管术之所以成为强有力的辅助工具,在于它可以辨明异常解剖,并在手术前后量化异常血流的压力与流量。[5] 这项工具没有凭一己之力创造现代心脏外科,它让一些问题得到比以往更精确的回答。
福斯曼沿静脉进入右心的操作,也不能同今天导管室里的每一种操作混为一谈。选择性冠状动脉造影、经皮动脉入路、球囊血管成形术和支架置入,各自都依赖后来的研究者、器械、成像系统与证据。[9] “他发明了现代导管室”听来干脆,前提却是从发明史中删去绝大部分内容。
更准确的遗产有着清楚的层次。福斯曼把一条设想中的通路变成有据可查的事件。克莱因很早便显示,导管可以服务于诊断与计算。库南德、理查兹、兰吉斯及其同事把零散应用发展为一套可以检视风险、核查测量的方法。后来的临床医生又从这套方法中发展出多条诊断与治疗分支。1929年的X线片理应享有盛名,因为它让人再也无法否认那道门槛已经跨过。当我们只让它说明自身能够证明的那一部分,它的意义反而更深。
来源
- Werner Forssmann,“Die Sondierung des rechten Herzens”(“右心探查”),Klinische Wochenschrift 8(1929),2085–2087——自我导管实验的原始报告与书目记录。
- Nobel Prize Outreach,“Werner Forssmann — Biographical”——诺贝尔奖官方传记,涵盖他的医学训练、65厘米导管操作、后续工作与1956年获奖经历。
- André Cournand、Hilmert A. Ranges,“Catheterization of the Right Auricle in Man”,Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine 46(1941),462–466——标准化技术、预期风险、设备与取样目的的原始报告。
- 美国国家科学院,“André Frédéric Cournand”,Biographical Memoirs,第67卷(1995)——对贝尔维尤研究项目、早期病例数、测量次序、技术改良,以及从通路到分析体系之转变的重建。
- Dickinson W. Richards,“The Contributions of Right Heart Catheterization to Physiology and Medicine”,诺贝尔演讲,1956年12月11日——亲历者对1940年代测量项目,以及导管在心肺医学中作用与限度的陈述。
- Bobby D. Nossaman、Brittni A. Scruggs、Vaughn E. Nossaman、Thomas J. Murthy,“History of Right Heart Catheterization: 100 Years of Experimentation and Methodology Development”,Cardiology in Review 18(2010),94–101——关于动物与人体先例及后来测量项目的开放获取历史综述。
- Lisa-Maria Packy、Matthis Krischel、Dominik Gross,“Werner Forssmann — A Nobel Prize Winner and His Political Attitude before and after 1945”,Urologia Internationalis 96(2016),379–385——对福斯曼纳粹组织关系、战时通信与去纳粹化经历的档案研究。
- 维基共享资源,“Werner Forssmann.jpg”——随福斯曼1929年论文首次发表之医学X线片的公有领域扫描图来源页。
- Martial G. Bourassa,“The history of cardiac catheterization”,Canadian Journal of Cardiology 21(2005),1011–1014——一篇将右心导管术与后来冠状动脉造影及介入治疗里程碑分开梳理的综述。
- Katharina Schroll-Bakes,“A rubber tube to the heart”,Siemens Healthineers MedMuseum(2022)——依据福斯曼后来的自传叙述重建秘密实验,并辨认已发表X线片的博物馆史稿。
- Pavel Gregor、Pavel Čech、Petr Widimský,“History of cardiovascular research at the Charles University”,European Heart Journal Supplements 22(2020),F1–F5——一篇开放获取的历史研究,记载奥托·克莱因1929年的诊断性导管操作、混合静脉血取样与心输出量估算。
- 美国心脏病学会,“Our History”——机构年表,记录克莱因在布拉格为患者完成的11次导管操作及心输出量测量。