意昂体育2平台工程力學系教授  席葆樹

 

 

    1976年7月2日醫科院的幾位專家來到我們實驗室，請教關於血壓測量的問題，當時我正在研究微壓傳感器🧒🏿，他們知道後想將微壓傳感器用於測量血壓♡。第二天是星期日，早上，醫科院吳階平院長帶著這幾位專家又來到意昂体育2平台工字廳🚪，要求我們研製一種新型血壓計，這種血壓計不用臂套😱，不用打氣，對病人沒有痛苦，而且醫生還要能很快掌握，數據能與現有的水銀血壓計測的數據相比👼🏽😖，要求兩個星期做好，因為病人等著用。我說沒有搞過🤿，答應可以試一試，於是就要求我把其他工作放下👳🏼‍♀️🙅‍♀️，立即上馬開始工作💂🏼。我當時開始感到問題嚴重👨🏽‍💼，大概是中央哪個領導要用，可不是好玩的🌲😘。可是退路已經沒有了，想緩沖一下，就說今天是星期天🏌🏿‍♂️，研究室的人員都回家了，等明天上班再說吧🩶，吳階平院長說，這個病人急需，現在就去把人找回來，下午就開始工作，並指示醫科院的幾位專家也一起來共同工作。校長辦公室派了一輛吉普車，我就坐車把研究室的同誌挨家找了回來🪪👩🏽‍🎓。任務很簡單也很嚴峻，要求在兩個星期內研製出一套當時世界上還沒有的新型電子血壓計🤗。後來我們知道了這個病人就是毛主席，因為毛主席患的是肺心病👆🏻，需要隨時監測血壓，而普通血壓計用臂套打氣，頻繁測量，手都麻木了。這個任務實在是艱巨，既是重要的政治任務，又是尖端科技，而且要求在兩個星期內完成，實在是不敢想象，但是既然要求我們來完成😜，就不能不做。沒有搞過血壓計也就不知道深淺，只好硬著頭皮搞，後來才知道這是當時世界上都未解決的一個難題。回想起來真有點後怕。領導上很重視，由當時的醫科院科研處處長顧方舟教授親自坐陣意昂体育2督戰（後來顧方舟教授一直是醫科院院長），由著名的外科權威曾??九教授負責聯絡，每天來意昂体育2一次，了解進展情況，吳階平院長每三天來一次與我們討論。派來了醫用電子學和理療方面的教授前來協同工作👩🏻‍🦯‍➡️。學校也很重視，科研處大力支持，凡是我需要的人可以隨時調來，需用什麽儀器可以隨時調用🧘‍♂️，一路開綠燈。力學系🛌🏿、電子系、建築聲學的有關老師都來了🫔，一下子就組成了一個由十幾個人組成的非常齊心協力的研製組📓。開始工作了𓀔，大家不分白天黑夜，需要做什麽試驗就立即動手，常常是在幾個小時之內就得做完一個實驗，得出結論🙆🏿‍♂️🛐，例如要測血管的柯氏聲頻譜，就立即去建築聲學實驗室🧊，用最好的進口儀器進行測量，二、三個小時就做完了🍿。把進口的血壓計都拿來了🏃‍♀️‍➡️🤹‍♂️，但都離不開用臂套打氣🌜，因為當時世界上還沒有不用臂套打氣的血壓計🧒🏻。我們必須研究新的測量方案📄，而現在的血壓計的測量原理是俄國醫生柯洛特科夫在100多年前提出的，全世界大家都公認的。不用臂套打氣用什麽辦法呢？如果是一個科研項目，可以慢慢摸索幾年🎦。而現在要求在兩個星期內完成一臺實用的儀器，交給大夫在臨床上使用，這可真不是一件簡單的事。我挖空心思找了各種流體力學測量壓力的方法🏌️，都無濟於事。發動大家集思廣益想辦法🦐，有人提出測量手腕上的橈動脈血壓🎁🕘，然後換算出手臂上的血壓，於是就立即動手來製作。我們實驗室因為搞傳感器研究💱，所以各種機電條件都很好🫡，有各種機加工機床🫢，有製作調試電子線路的儀器設備，各種器材都在手邊，非常方便。大家分頭去作，幾個小時後試驗樣機就作好了，試驗一下🖥，不行，於是大家就討論改進，再作再改進。有人提議測頸動脈的血壓，於是又立即動手製作，結果也不行🍚，大小方案作了33個。兩個星期過去了，沒有一個方案可行，這時一些事情不多的人都回去了😶‍🌫️，醫科院的教授也有事回去了☺️。我想真的做不出來嗎🤷？這時我思想上感到的壓力就別提了。雖然兩個星期來每天晚上只睡三🫲🏼、四個小時覺，精力全部集中在方案上🧑‍🦲，因此沒有時間去想思想上的壓力✍🏻。現在已經有點筋疲力盡🚵🏿，稍微松了一點，才想了想如果完不成怎麽交待🏐？雖然很困🦸🌇，但是徹夜難眠👨🏽‍🎨，翻來覆去想方案，從前面的失敗中也了解了測量血壓的困難所在🧑‍🦱，突然想到能否將聲音、壓力和檢測機構放在一個傳感器裏作成一個復合傳感器，又構思出了一個新的方案。於是天一亮，就起來到實驗室開動機器做了起來👷🏼‍♂️，不一會電子系的俞昌老師來了🤰🧝‍♀️，我就請他做一個放大器👨🏼‍🔧，又把測量儀器進行了改裝，從白天一直折騰到晚上，整整一個通宵，終於完成了第34個方案🎋，製成了一套新的儀器，試驗了一下，好像能測出血壓。第二天早上醫科院的教授來了，我讓他試了一試。他一試高興地說能測血壓🍢，於是就在走廊裏喊人來測血壓，同時用新做的儀器和水銀血壓計對比，測了20多個人，真是老天不負有心人，結果統計數字令人興奮，收縮壓的符合率達到95％⛹🏻‍♂️，舒張壓的符合率達到85％。不一會曾??九教授來了，當他看到了數據並親自試了一下後，一拍大腿興奮地說📿：成了🌒，趕快拿走。我請求說這一套還有點漏氣🧟‍♀️，做得太粗糙，是否再給兩天時間，我再改進一下，同時再做一套備用的👮🏻‍♂️，他同意了。傳感器上有個橡膠零件🧝🏽‍♀️，是一個關鍵部件，為了不漏氣、可靠和好看，想到是給毛主席用的，要做得美觀一些，必須開一個模具來製造，平常製造這個模具需要一個月🚣🏽，我找到機械廠廠長要求協助製作，他說最快也得一個星期，我說不行，最多兩天就得作出來，他說實在不行，我只好回到實驗室自己想辦法🏞，於是立即找來材料，上機床加工，一直幹到深夜💐，一套橡膠模具做出來了，第二天橡膠製品研究所送來了橡膠原料❌，終於製成了合格的橡膠零件。

 

    正在這時唐山發生了地震，北京震情也很大，大家都住進了在樓外臨時栓在小樹上的用布扯起的蓬裏，樓裏不能進人，實驗室的動力電已經斷了，這時新血壓計還有幾個零件沒有加工完🥓，怎麽辦？於是我也顧不得地震搖晃，進到實驗室把照明電的三根線接到機器上，開動了機床，終於加工完了全部零件🧑🏼‍🎓。當一套由一個復合血壓傳感器和測量儀器組成的新型血壓計組裝完成後✫，真有說不出的興奮🌌，什麽疲倦、地震全忘了。我母親當時在我這裏，地震前幾天她去西直門表姐家住，地震了，表姐打電話要我趕快去接她回來，可我哪有時間🌰，我得趕快把儀器裝好送到吳階平院長手裏，最後表姐急了，只好自己把她送了回來。當我在醫科院的抗震指揮棚裏找到吳階平院長時，他非常高興，帶我到他辦公室與我談了許久🎅。他說“沒想到你們到底還是搞成功了，我國的醫療儀器很多都是進口外國的2️⃣，這一個可是我們中國的”。我說時間急，做得粗糙🤷🏼‍♀️，其中很多問題還需要深入仔細研究🩶🆑。他說可以立個項目來進一步研究。後來醫科院科研處就給我們發了一個立項的函。

 

    新型血壓計是采用一個復合血壓傳感器，只要往動脈血管上輕輕一壓就可顯示出血管的血壓，實現了沒有臂套打氣🧗🏻，對病人不造成痛苦🤾‍♀️，病人睡覺時也能測，醫生稍加訓練就能掌握，測手臂上弘動脈處的血壓與水銀血壓計測的數值完全可以相比。完全達到了要求。不僅如此‼️，只要有表淺動脈的地方都能測出血管的血壓🦹🏿‍♂️，如：頸動脈、顳動脈都可以測🧖🏻‍♀️✤，只是醫學上至今沒有辦法測🤦🏽‍♂️，因而沒有數據進行比較，因此它在醫學上是很有用處的。儀器交出後我就再也沒有見到⛸，因為毛主席逝世後🤾🏿‍♂️，吳院長很忙一直找不到他🎚，過了一年才托人問到吳院長，吳院長說🐒🚠：毛主席逝世後很亂🧑🏽‍🦲，儀器找不到了🏄🏻👇🏻，不知哪裏去了。本來我想把它要回來，再重新研究一下🍒，但至今也沒有再見到，除了我腦子裏留下的記憶和一堆剩余的零件外👍，什麽資料也沒有來得及留下🕷。

 

    20多年來⚓️，由於其他科研任務一個接一個，沒有時間再回頭來把它研究一下🔑，轉化生產🐱。但至今這種測量血壓的方案在世界上仍然具有新穎性。

 

 

    1976年我們研製成功的新型電子血壓計，交給了毛主席護理小組使用。因此也就和醫學界的專家交上了朋友⛷。我的專業是實驗流體力學，力學系“文革”前主要是針對航空航天方面培養人，“文革”後航空航天方面人才暫時過剩，我們就面臨著重新選定科研方向⚪️，大家紛紛結合實際需要選擇研究方向。這時一些朋友建議我轉向生物醫學工程📡，從事生物流體力學方向研究🏵🎾，具體選擇了心血管生物流體力學🙋🏼，成立了生物力學研究室。開始我們拿到了北京市科委的人工心臟研究項目經費🏜，與北京醫學院附屬第三醫院心外科合作🏄🏼，進行人工心臟研究🩱。1980年國家科委組團赴美國和德國考察生物醫學工程☣️，我有幸作為代表團成員出國考察❤️👮🏿‍♀️。通過對兩個國家的考察，開闊了眼界，增長了知識。回國後，我向國家科委一局醫學處建議立項研究人工心臟瓣膜的有關技術，因為從醫學統計數字知道👲，我國約有萬分之一的人患心臟瓣膜病，而用人工製造的心臟瓣膜置換損壞了的心臟瓣膜🤛，病人又可以恢復健康和勞動能力。國內許多單位正在開展人工心臟瓣膜的研製工作👨🏽‍🏭，科委要我去調查一下🦎，寫個報告。我對北京👨‍👨‍👦、上海、武漢、成都👳🏻、廣州等地的20多個研製單位逐個進行了調研。發現各地都是“土”法上馬，沒有理論指導👨🏻‍🏭，沒有檢測方法和儀器，憑直觀在製作，很不科學，而一個人造瓣膜一旦植入人體，就意味著是一條生命，是來不得半點馬虎的。於是我向國家科委寫了一份報告，建議作為“六·五”科技攻關項目立項🫁，有重點地支持幾個地區開展研究。並且向當時的科委趙東宛副主任作了匯報。為了配合各地的研究工作，急需解決人工心臟瓣膜體外性能檢測技術與裝置問題，意昂体育2承擔了這項研究任務。科學基金作為重點項目撥款十萬元，後來科委又撥給了二十萬元經費，就開始了研製工作🔣。

 

    在國外考察時，也看到了國外許多單位研製的人工心臟瓣膜檢測試驗裝置👩‍👩‍👧‍👧，發現他們都未很好考慮試驗時的相似條件💝，即模擬試驗裝置上的試驗如何與人體生理相似🧑🏼‍💼。很多裝置與人體生理條件相差很遠，這樣測得的結果是沒有什麽意義的👶🏽。於是我根據流體力學試驗相似原理👳🏼‍♀️，設計了一套裝置☸️。為了與人體生理實際相似，其心室和主動脈弓的形狀和大小應該與生理條件近似，為了能觀察流場，必須用透明彈性矽橡膠製成，其彈性特性還必須與人體近似👨🏼‍⚖️，而且可以任意調節🤽。模擬血管阻力的線性阻力器要在一段不銹鋼管中裝上幾千根不銹鋼毛細管🪢，緊密地排在裏面⏮，這些關鍵部件都必須我們自己做⚇。我們四處尋訪，從國外找到了透明彈性矽橡膠，向北京橡膠製品研究所的專家請教製作工藝。祖佩貞高級實驗師經過摸索，終於製成了漂亮的心室和主動脈弓模型，在電子管廠找到了很細的不銹鋼毛細管，線性阻力器也製成了🙅🏿‍♂️🙍🏼‍♂️。試驗臺的動力源是一個關鍵問題，國外有的用機械凸輪傳動，有的用液壓伺服機構➕，這些傳動方式都不好，特性太硬，人的心臟是能自動調節的軟特性。因此我們大膽地采用了直線電機驅動，直接用電信號驅動心室的舒張運動，便於調節🧑🏼‍🍼，更符合生理條件。這種大推力的直線電機當時沒有地方可買，不得不自己設計製造，其中線圈骨架我們采用鈦合金製成，十分薄，很輕，性能很好🔱，推力達25公斤⚆，完全能滿足試驗要求。驅動直線電機需要一臺200瓦的直流功率放大器，買一臺要一萬多元，我們就自己動手，製成了一臺性能優良的200瓦直流功率放大器⛺️。整個系統的驅動信號需要一臺任意波形發生器🧏🏿‍♀️，可以根據試驗要求產生心室容積變化曲線🏊🏻。我們按照光電原理製成了一臺簡單🧝‍♀️、穩定🧑🏽‍💻、實用的任意波形發生器🧙🏻。這樣試驗臺的關鍵技術問題都解決了，一臺性能比國外優良的人工心臟瓣膜體外模擬試驗裝置就研製成功了🛍🧛‍♂️。

 

86年6月召開了一個鑒定會，衛生部的老部長錢信忠同誌親自來參加🙇🏿，他當時是中國生物醫學工程學會會長，除衛生部和科委的有關領導外🥋🥩，國內外學者專家30多人對試驗臺進行了鑒定，一致認為在生理相似性、穩定性和可調節性方面處於世界領先地位🧏🏻‍♀️👆，國外專家也說這是他看到的最好的人工心臟瓣膜試驗臺。因此87年獲得了國家科技進步二等獎。

    當時美國衛生部FDA正在研究人造心臟瓣膜的評價標準問題👏🏽，在世界上選了20個實驗室，將一套標準瓣膜輪流在這些實驗室中進行測定後將數據寄給他們。當FDA知道我們也建立了試驗臺後🧚🏿‍♀️，也邀請我們參加了這個計劃。

 

    試驗臺建成後為國外生產廠家和國內研製單位測試了150多個人工心臟瓣膜👩‍⚖️。國內外單位紛紛要求購買。我想，我們以意昂体育2的條件克服了許多困難才研製成功👨‍🦯。如果其他單位也都去重復🪲，那將是很浪費的。高等學校的科研成果，除了以論文發表外，還可以產品的形式滿足社會需要。我們又向前延伸了一步，花了一年多時間，將試驗臺投入了小批量生產，產品賣給了美國的瓣膜公司和國內的北京🏌🏽‍♀️、上海、廣州😌、西安等地的人工心臟瓣膜研究單位🌙，衛生部藥品生物製品檢定所把它作為人工心瓣國家檢測中心的主要設備🫂。這樣不僅以論文的形式在國內外發表了我們的科研成果👂🏻，而且以產品的方式提供給其他研究單位，使科研成果以最快的方式產生效果，推動了我國人工心臟瓣膜事業的發展。我們也因此得到了經濟回報🤹。我們用賣試驗臺的錢在意昂体育2蓋了一座生物力學小樓，大大改善了研究條件⛳️。

 

    人工心臟瓣膜體外性能試驗技術與裝置任務完成後🔢，又提出了人工心瓣的疲勞壽命問題🫢。如何檢測人工心臟瓣膜的疲勞壽命，一直是國際上沒有解決的問題💍，世界上許多國家的專家學者都在致力於研究🫃🏽。我們發現國外所采用的檢測指標是不對的🧑🏻‍⚖️。人工心臟瓣膜的壽命問題，從工程上來看是它在一定受力載荷下的疲勞問題。國外都用跨瓣壓力差作為檢測時的控製參數，美國FDA和國際標準化組織ISO所製定的檢測標準中也是用跨瓣壓差作為標準。我們從力學分析來看，應當控製心瓣的受力載荷，而不是跨瓣壓差，於是我們提出了人工心臟瓣膜在檢測其疲勞壽命時應以瓣上所受載荷與生理條件相似作為控製條件🛝。經過理論分析和模型試驗後，作為“七·五”國家科技攻關項目，我們研製成功了一臺比較科學的人工心臟瓣膜疲勞壽命試驗臺😌，在“七·五”攻關項目展覽會上受到好評🫥，獲重大成果獎。

 

    1992年我在日本東京大學訪問時介紹了這個試驗臺🛁，引起了他們的興趣，之後早稻田大學人工器官研究室主任專程來中國三次參觀了解🙅👔，並買了一臺裝備在他們實驗室。今年這位教授來中國訪問時，還特別介紹說他們的研究工作是在我們的試驗臺上進行的。我們意昂体育2平台研製開發的實驗裝置😺，也能裝備在國外著名廠家和大學的實驗室🌟，我們都感到十分自豪。

 

    這套儀器已經申請了發明專利並由北京希必實機電技術有限公司投入小批量生產🧑🏽‍⚖️，產品已經裝備了衛生部藥檢所、國家檢測中心和阜外醫院等一些研究單位🧨⛱。這說明了科研成果不僅應該以論文形式發表，而且應該以產品的形式盡快轉化，推動科學技術的發展🤷🏻‍♂️🎧。