医疗器械的发展简史

         在远古条件下，人类的生存条件十分恶劣，经常面临猛兽和自然灾害的侵袭，并受到各种疾病的困扰。我国近代考古发现，早在新石器时期，已出现医用石器，包括热敷、按摩、叩击体表、割刺脓疡、放血等不同的石器工具。其中刺人人体组织的石器叫“砭石”，它是一种 锐利的石块，《说文解字》注：“砭，以石刺病也”，用石为针，这应是我国古代针术的萌芽。 2500年前《黄帝内经》中所述的“九针”，是人类早发明、精心制作的医疗器械；以经络学说为指导的针灸术成为中国医药学这个伟大宝库中重要的治疗手段。但在此之后，直到19世 纪，无论是中国还是世界，除1816年听诊器发明和1850年医用临床体温计的问世外，医疗 器具的发展一直非常迟缓。

         现代医学仪器的诞生和发展应归功于19世纪末20世纪初科学的重大发现（以量子力 学和相对论为代表）和工业文明（以机械制造和电机工程为代表）的出现。具代表意义的伟大成就是1895年德国物理学家伦琴( W. K. Roentgen)在维尔茨堡(Würzberg)大学物理研究所发现X射线，在次年的德国物理学年会上，他宣布并展示了X射线拍摄的人手X射 线照片，由此开创了人体影像诊断的先河。当时的电子变压器高压输出已达lookV以上，满足了X射线产生的条件。伦琴在实验中采用的是William Crookes研制的高真空度的冷阴极 射线管Crookes管。这一里程碑式的发现使得伦琴获得了首届（1901年）诺贝尔物理学奖。 这期间另一个亘大事件是1903年荷兰生理学家艾萨文( William Einthoven)研制成功了台采用弦线式电流计做记录的心电图仪，他所创立的肢体标准导联的测量方法沿用至今。艾萨文因为其开创性贡献获得1924年诺贝尔生理学或医学奖。 肌电图(EMG)起源于19世纪中叶，1851年法国科学家Dubois-Reymond先检测到人体肌肉收缩时能产生电信号，“肌电”概念应运而生。1912年，Piper利用弦线式电流计记 录了不同运动时相骨骼肌的电活动，记录了人体肌电图。1925年Liddell和Shering-ton提出“运动单位”概念，它对肌电的研究是一项重要的理论概念。1928年，Proebster通 过分析患者的肌肉动作电位，研究了周围神经损伤、脊髓灰质炎的肌电图，使肌电图检查技术飞速发展。 1924年法国学者Berger采用头皮电极记录到人脑的电活动，发现人脑活动的d、J3波节律，并次给出了人类癫痫病发作时的脑电图。

         自19世纪末到20世纪初在物理学上发现了压电效应与逆压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此揭开了超声技术的历史篇章。1922年德国出现了首例超声波治疗酌发明专利；1942年奥地利医生杜西克用超声技术扫描脑部结构；到了20世 纪60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医 学诊断不可缺少的工具。目前，临床超声诊断方法主要有A型、B型、M型及D型四大类—— A型(20世纪50年代初期用于临床)是以超声回波波形来显示组织特征，主要用于测量器官的 径线及其大小；B型(20世纪70年代兴起)是用回波幅度调制声束各扫描点的亮度，形成二维显示断面图来显示被探查组织的具体情况。M型(20世纪70年代出现)用于观察活动界面时 间变化，适用于检查心脏的活动情况；D型（20世纪80年代初出现）专门检测血液流动和器 官活动，可确定血管是否通畅、管腔有无狭窄、闭塞以及病变部位等。 X射线投射成像技术在伦琴创立之后近百年间取得了长足的进展，借助于各种影像增强材料和手段，X射线成像早已突破早期主要针对人体骨骼的成像范围，扩展到全身各个部位。但由 于X射线将人体投影到二维成像平面时，反映的是垂直于射线方向上的无穷多个平行截面人体 组织的叠加或平均，常使重要的空间信息模糊或丢失。

         1972年英国工程师豪斯菲尔德 (G.N．Hounsfield)将计算机技术与X射线成像技术相结合，发明了X射线计算机断层扫描仪。 它能从许多不同的投影图，计算出真正的二维切片人体组织图像。此后人们还从获得的连续切 片图通过组合，计算出人体各种角度的切片图直至三维图像。由于美国科学家科马克 (A M Cormack)20世纪60年代的相关工作，使豪斯菲尔德与科马克共享了1979年诺贝尔生理学或医学奖。 核医学影像类仪器，均是基于给患者施加放射性标记药物，在人体外部探测所发射的丫射线而成像的。自从1958年H．0．Anger研制成功医用7照相机后，借助于类似X射线断 层成像技术，单光子发射计算机断层成像和正电子发射断层成像已应用于临床。它们提供 了X射线成像技术不能提供的人体生理代谢方面的重要信息。 磁共振成为一种谱分析方法，早在1946年就由F．Bloch提出并用于化学分析，但直到 1973年才分别由美国科学家保罗•劳特布尔(P．C．I。auterbur)相英国科学家彼特•曼斯菲尔德(P．Mansfield)独立地研制出临床实用的磁共振成像仪。该仪器不仅提供了人体解剖 图像，特别是软组织的图像，而且提供了人体特定部位的生理功能信息。由于这一卓越贡 献，30年后劳特布尔和曼斯菲尔德共同分享了2003年诺贝尔生理学或医学奖。 多生理参数监护系统的发展，可追溯至1962年，北美建立批冠心病监护病房( CCU)。 以后，监护系统得到了迅速发展，随着计算机和信号处理技术的不断发展，以及临床对危重患 者和潜在危险患者监护要求的不断提高，对CCU/ICU监护系统功能要求也不断提高。

         目前，监护系统除具有以前的多参数生命体征监护的智能报警外，还要求在监护质量以及医院监护网络方面有进一步的提高，以更好地满足临床监护、药物评价和现代化医院管理的需要。 治疗类仪器自18世纪美国科学家富兰克林( Franklin)用莱顿瓶放电治疗瘫痪患者以来，直到19世纪末20世纪初才有了长足的进展，利用电磁波谱不同频段（包括非电磁波谱的超声波）的生理效应，研制成功的各种治疗仪器，大量进入临床。具代表意义的有可植 入式心脏起搏器、高频电刀、激光刀、用于癌症治疗的电子直线加速器等。伴随微电子披术和 计算机技术的发展，各种物理治疗类仪器在保健、康复、功能替代中发挥了越来越显著的作用。

         化学分析起源于17世纪，而仪器分析直到19世纪末才出现，20世纪得到了长足发展。用于 医学的分析仪器，主要沿袭了现代化学分析仪的方法和手段，如谱分析方法、电化学方法、各种分离技术等，对人体成分进行离体分析。直接针对活体内成分的测量，是医学分析仪器的特殊之处和极重要的方面，这里存在有创和无创、短时诊断和长期监测之分。如针对糖尿病患者血糖的诊 断与监护，针对呼吸系统患者血氧饱和度的诊断与监护等。20世纪末得益于生物工程技术和微 电子技术的发展，使医用分析仪器在大规模测量和微型化、快速分析等方面均取得了重大进展。