上海医院
年10月16日威廉莫顿医院公开演示了乙醚麻醉，成为现代外科发展史上的标志性事件，同时也拉开了现代麻醉学神秘的面纱，“在那以前，手术是一种酷刑，从那一天起，人类第一次战胜了疼痛”。为了纪念这一事件，每年的10月16日被定为“世界麻醉日”。
在这个特殊日子里，本期的“醉仁心胸”我们就来回顾一下胸科麻醉医师最常用的技术“肺隔离技术”之前世今生，以纪念世界麻醉日和那些在麻醉学发展道路上做出重要贡献的先驱们。
胸科麻醉对麻醉医生来说是充满挑战的工作，在肺隔离技术发明之前胸外科手术一直是外科的禁区。早在年，一些从事支气管肺测量学研究的生理学家就产生过单肺通气的想法，但直到上世纪30年代一些初始的设备才开始逐渐应用于临床。双腔管(DLTs)、单腔支气管导管、支气管堵塞器等的陆续出现，使得麻醉科医生能够采用单肺通气并隔离双肺，避免健侧肺受到对侧肺的污染。如今单肺通气麻醉技术已广泛应用于肺、食管、胸壁和纵隔等胸外科手术，大大提高了麻醉安全性，同时也极大地促进了胸外科发展。
肺隔离技术--早期生理学的发展
Pflüger是德国波恩大学的生理学教授，他当时正在研究气体是如何从肺中进入血液的。他设计了一种导管（这也是年Wolffberg使用的，本质上是一个早期的单腔支气管导管的原型）从狗肺的隔离区域取样。年，Loewy和vonSchrotter第一次将气道分离装置用于人类，对35位志愿者进行实验，测量了心输出量，同时验证Fick原理和Bohr方程。图1显示了支气管镜通过一个专门的气管造口(A)和通过支气管镜的过程(B)。
图1-Loewy和vonSchrotter的实验。(FromLoewyAandvonSchrotterH.ZeitschrExpPath;1:-31)
生理学家Head,Wolffberg和Werigo进一步研究了狗的呼吸生理学。起初他们使用单腔导管分别进行左或右主支气管插管来测定单肺的肺量。年发明的Head管被证实为双腔管的原型(图2)。即一根短的气管导管和一根具有可充气气囊的较长的支气管内导管合并使用。年，Werigo又提出了一种用于狗的同轴双腔气管插管，后来成为人类使用的第一个双腔支气导管。
图2-Head’s管(fromWhite,BJA;32:)
年诺贝尔医学奖获得者WalterHess曾在年对兔子进行的生理学实验中使用过Head管的衍生装置，首次使用隆突钩来阻止导管过深进入到单侧支气管。
套囊气管导管的发明先驱者是IvanMagill和StanleyRowbotham，他们是第一次世界大战期间的军医。战后，他们在锡德卡普的Queen’s医院做面部和下颌伤的治疗，他们麻醉的病人大多是遭受了严重面部创伤的患者，需要接受整形手术。他们采用单腔气管导管通气，但必须防止口内血液或碎片的吸入，于是想了许多办法，最初是咽部插入卫生棉条填塞，后来用到FreidrichTrendelenburg设计的充气套囊，采用双层橡胶管围绕气管导管开口处(图3)。早期的这个导管虽然减少了血性分泌物的进入，但气道并发症很多。直到年，美国的ArthurGuedel和RalphWaters正式报道了我们今天所熟悉的带套囊的气管内导管。
图3-Trendelenberg的套囊管(fromWhite,BJA;32:)
虽然支气管插管可追溯到年的Head’s管，但第一个用于人类支气管内麻醉是在年。美国威斯康星州的Gale和Waters借鉴了早先的套囊气管导管，设计出可以被盲插进左、右主支气管内的支气管导管，隆突处放置套囊提供气体密封，但也阻塞了对侧支气管(图4，左)。由于气体的吸收，手术侧肺可以慢慢萎陷，但没有办法从萎陷的肺里吸引分泌物，而且在手术过程中，导管很容易移位，或者阻塞右上叶支气管开口。
年，Rovenstine对这个导管进行了改进(图4，右)，气管和支气管部分分别使用两种套囊，从而不需要重新定位就能实现两肺通气(图4右的a和b)，但由于缺乏吸引孔道，导管固定也不够稳定，仍然不够理想。
年，Magill设计了带套囊的左和右支气管导管(图5)。首次兼顾到右主支气管比左边短这一特点。左侧导管有一个可充气气囊，右侧导管远端有个螺旋圈，以允许右上叶支气管通气(图5)，他还主张精确插管，而非盲插技术。设计了一种硬质的支气管镜，导管充分润滑后可以在直视下插管。不久后Magill还发明了支气管阻塞器，成为另一种单肺通气的替代办法。
图5-Magill的支气管导管（）。(fromWhite,BJA;32:)
双腔管--从实验室进入临床实践
生理学家HansChristianJacobaeus于年开始使用硬质的金属支气管进行支气管插管。后来还发展到使用Frenckner发明的同轴双腔支气管镜插管，年ClarenceCrafoord等更是设计出一种类可以进行正压通气的麻醉机，可将麻醉气体通过此装置送入患者肺部，这种硬质金属导管插管在文献中并未报道如何麻醉，但想必在那个年代是非常痛苦的一件事。
图6-Frenckner的同轴双腔支气管镜。(FromPaulFrencknerandStigBj?rkman()
后来橡胶和塑料等成为新的替代材料，从而可以在较浅的镇静下完成插管，甚至是局部麻醉下插管。PaulGebauer医院胸外科的一名外科医生，他在年设计了一种左侧的双腔管用于支气管肺气量测定法，纽约的WilliamZavod在年设计了一个类似的导管，它的顶端有一个钢板，用来帮助透视下定位，然而，这两种管子都非常难用。
直到年，胸科麻醉的一个里程碑事件发生了，一位斯德哥尔摩内科医生EricCarlens报道了他的“双腔管肺隔离技术”。他发明的Carlens管(图7)最初也是设计用于支气管肺量测定。导管的气管部分是圆柱状，气管和支气管部分(并列)，有一个“D形”横截面。Carlens管由红橡胶制成，为右侧长管插入右主支气管型的导管，右侧长管套囊的中间带有裂隙，以避免充气后堵塞右肺上叶支气管开口；在左侧管口的远侧设有隆突钩（carinalhook），以限制导管向远侧推进。这种导管可以在不依赖x光定位的情况下有效的进入左主支气管，且其具有更粗的管径，气流阻力较先前的Zavod和Gebauer管更低。有三种尺寸可供不同体型的成人使用。
图7-Carlens双腔管显示左侧支气管套囊和隆嵴钩
在患者坐位时，Carlens使用局部麻醉下插管。他将一个可弯曲的金属导芯放入支气管腔内来引导它，并将隆突钩用线以滑扣形式缝合在管上，防止陷入声带。使用间接喉镜将导管插入喉，打开滑扣，取出金属导芯，将导管推进到左主支气管，直到隆突钩卡在隆突上。在多次支气管肺量测定法中重复使用Carlens管，其用于麻醉的潜力被发掘，并且首次在年11月在结核性脓肿切除手术中成功应用。他与瑞典胸外科医生Bj?rk（著名的Bj?rk瓣气管切开术实施者）合作，于年一起报告使用Carlens管成功完成了20例肺切除术。虽然取得了重大进展，但Carlens管并未被胸部麻醉普遍接受。因为隆突钩有可能引起插管困难、可能损伤喉头、隆突钩与右侧管可能一并进入右主支气管腔，可能干扰全肺切除术和隆突部位手术的操作，且早期呼吸的气流阻力很高，吸引不足等问题存在。这些促使其他麻醉师也在不断改善Carlens管的设计。
支气管阻塞器
20世纪20年代，正压通气部分地解决了手术期肺萎陷的问题。但如果存在支气管胸膜瘘等情况，支气管分泌物主要靠吸引和术中体位引流，虽然支气管插管可以实现单肺通气，但分泌物控制的问题由于体位引流依然严峻。
年，Magill研发了早期支气管阻塞技术（图8左），其阻塞器是一个末端带有用钢丝加强的，光滑的橡胶球囊的吸引器导管。经硬质支气管镜直视下将其阻塞器放入支气管，然后将带套囊的导管插入阻塞器旁的气管中。但套囊容易移位而且吸引孔过小引流不足。尤其是当时抗生素尚未广泛使，患者常患肺脓肿使这些问题更加复杂。VernonThompson在年发明了一种纱布覆盖的阻塞气囊，他觉得可以更安全的保护支气管壁（图8，右）。年Crafoord发明，年Nosworthy描述了使用硬质支气管镜插入的丝网纱包裹的支气管导管。通过一个标准气管内导管，可防止对侧肺的污染和允许非阻塞肺通气，但缺点是不利于手术肺的萎陷或允许任何形式的吸引。
图8-年的Magill的支气管阻塞器（左），年VernonThompson的纱布覆盖了气囊阻塞器（右）(fromWhite,BJA;32:)
年Stürtzbecher改进，他的导管基本上是一个标准的气管内导管，延伸7或9cms（图9），并使用金属管芯引导。充气时，置入支气管的导管可作为支气管阻塞器，并允许远端的吸引。7cm型号用于阻塞主支气管，更长的型号用于阻塞肺叶支气管。
图9-年，Stürtzbecher管。(fromWhite,BJA;32:,)
年牛津大学的Macintosh和Leatherdale进行最后修正，他们改进了两根导管，用于左主支气管插管。左肺手术的支气管导管的标准气管部分和置入左主支气管的支气管内堵塞器（图10，右）。用于右肺手术的导管带有气管阻塞器的左侧支气管导管。（图10，左）
图10-Macintosh＆Leatherdale-用于左主支气管，支气管插管的两根导管。(fromWhite,BJA;32:,withpermission)
现代的支气管阻塞器是一次性产品，带有低压高容气囊。通常用于术中临时需要单肺通气或手术结束后需要呼吸支持的患者不必换管，放入或拔出阻塞器即可。其缺点包括双肺不能独立通气，阻塞导管管径较细，吸引分泌物困难等；此外，应用于肺部手术时，由于阻塞器放在手术侧肺，手术操作容易导致阻塞器气囊移位，尤其是上肺叶手术。
现代双管腔的发展
年Carlens设计的DLT用于肺隔离手术是胸科麻醉的一个里程碑，因为它使麻醉医师仅仅靠喉镜和听诊即可对多数患者实施可靠的肺隔离。麻醉师可以可靠地控制单肺通气，手术侧肺萎陷，极大促进胸外科手术发展。此外，DLT能有效地控制分泌物并防止感染从患肺扩散到健肺。在年，Bj?rk及其同事进一步报告了其在例肺切除术中的应用。
年，医院的VivianJenkins和GordonClarke报告了例使用Carlens管的综合经验。他们认为这是胸部麻醉的重大进展。可以使用局部麻醉和间接喉镜行清醒插管或全身麻醉诱导后用Macintosh喉镜插管。缺点是：偶尔可能发生隆突钩折裂甚或断离；套囊容易堵塞右肺上叶支气管开口；隆突钩引起插管困难、喉头损伤、隆突钩与右侧管一并进入右主支气管腔，可能干扰全肺切除术和隆突部位手术的操作等。
年，牛津的麻醉师RogerBryce-Smith应用气管和支气管套囊代替了隆突钩的设计（图11）.Bryce-Smith的左侧DLT使气管和支气管导管部分前后排列，分别在解剖位置呈圆形横截面。这个设计更加光滑，并且在插管时对声带创伤更小。双腔导管的前端同时设有右侧长管和左侧长管，分别插入右侧和左侧主支气管；在右侧管套囊中带有裂隙，以保证右肺上叶通气。气管导管的开口靠前，位于隆突的前方，而非右主支气管。增加的两个侧向开孔不能改善吸引问题。
图11-年，Bryce-Smith双腔管。（FromRBryce-Smith.BJA;31:）
Bryce-Smith同Carlens都认为DLT是安全管理胸部手术的最佳途径，两肺独立通气对于简单的支气管内插管是一个显着的提高。左主支气管插管更为可靠，并且该管延续先前Carlens和Macintosh-Leatherdale管的解剖曲线。Bryce-Smith取消了隆突钩的设计，并采用了更便宜的复合橡胶。
对于肺部肿瘤需要进行袖状切除术的，由于切除的支气管范围更广，传统的双腔导管可能不便使用。WilliamPallister改进了Magill的左侧单腔导管，同期Machray改进了更小的左主支气管套囊，以避免影响外科术野。他设计了类似于Magill的左侧单腔管，其使用支气管镜尽可能准确地定位。在外侧增加了第二个支气管套囊，以防外科医生术中刺破套囊导致漏气。
右上叶支气管的解剖学问题
左肺和右肺之间的解剖学不同，在隆突处的生理角度，导管更易置入右侧主支气管，而插入右侧时要考虑堵塞右上叶支气管开口的可能性。（图12）
图12-肺的解剖学显示左主支气管和右支气管的差异
医院的外科医师WallyGordon与麻醉科医师RonaldGreen合作。打算设计一个可以允许右肺三个肺叶都进行通气的右支双腔管，以便进行左肺手术。他们利用非常局限的条件，研究了各40名男女的支气管解剖学结构。并研制出Green-Gordon管（图13中）。这种导管在支气管导管的远端的套囊带有裂隙，以避免充气后堵塞右肺上叶支气管开口。Gordon设计是一个重大的进步，并被报道在《柳叶刀》上，而Green的报道出现在两年后出版的麻醉学杂志上。这些DLT基本上是直的，但是它们可以使用支气管镜准确放置，尽管有隆突钩，但是它们的位置并不总是稳定。在靠近隆突的右上叶支气管，只需要稍移位就能产生明显的通气问题。
年，Bryce-Smith和Salt（图13左）以及White（图13右）在同一期《英国麻醉学杂志》中提出了全新的右侧DLT。解决了以前的右侧DLT的一些问题，更适于解剖学结构。
图13-Bryce-SmithSalt管（左），Green-Gordon（中）和White管（右）。（AdaptedfromRBryce-SmithandRSalt,BJA;32:andWhite,BJA;32:）
Robertshaw管的发展
下一个DLT发展史中最重要的突破是已成为金标准的Robertshaw管发明。年代末期FrankRobertshaw曾经使用Carlens管进行一次肺部手术的麻醉。不过，他很快意识到，它有很多缺点，于是设计了他的自己的DLT（图14）。他的导管设计刊登在年《英国麻醉杂志》，题为《低阻力双腔支气管导管》。关于管腔和导管（图15），借鉴了同期其他的支气管导管有用的设计特征。他利用右侧Green-Gordon管的带有裂缝的支气管套囊，取消了隆突钩，将两个半圆形“D形”管腔并排而不是前后放置改善原始Carlens管的管腔（图16）。新的导管是由一种新的橡胶混合物制成的，比其他材料更加坚硬，不易损坏，且更低廉。并为他的两个套囊采用了不同的色彩编码方案。当使用纤维支气管镜进行检查时，蓝色与支气管粘膜相区分比较容易，后来这种颜色被采用至今。他设计了左主支气管和右主支气管，并设想左侧最常用，左主支气管在隆突处具有45度的角度；右侧管在隆突处具有20度的角度，并且具有Green-Gordon管的裂缝套囊。
年，得到EricCarlens批准，Robertshaw发表了他的产品。他是一个非常谦逊的人，因此他没有对他的任何导管进行专利，因为他认为他只是修改了EricCarlens的导管，并借鉴其他的导管的优点。他使用一个既定的制造工艺来降低成本，这却在大约30年后留下争议，在他去世后，在德国生产Carlens管的Rüsch在20世纪90年代早期买下并关闭了Leyland橡胶公司。当Rüsch随后开始营销自己版本的“Robertshaw”导管时，这导致了对设计所有权的激烈争论。
Robertshaw管迅速进入广泛的临床实践，并成为胸科麻醉师的流行。9年发表的一项评论显示，Robertshaw管是目前在英国当时最受欢迎的DLTs。尽管有其他的发展，年证明，在市场上所有可用的DLT中对右上叶通气，采用右侧的Robertshaw管最安全。
图14-左侧Robertshaw管的气管和支气管套囊（Robertshaw,BJA;34:）
图15-三个DLT在横截面上的比较（JournalofAnesthesiaHistory,,3(3):76.）
图16-Phoenix-Robertshaw管和充气的支气管套囊（JournalofAnesthesiaHistory,,3(3):76.）（目前全球使用最广的设计）
结语
这篇长文从肺隔离技术的萌芽到发展进行了阐述，虽然故事并不精美，但从这篇非常朴素的纪事文中，我们看到了肺隔离技术的前世今生，这些技术的发展离不开既往那些麻醉先驱们的远见卓识和奉献精神，正是由于他们的点滴探索和改进，才有了我们今天这样一种非常顺手的工具。
（黄成娅编译吴镜湘审校）
注：（以上图片均引自文献，文字翻译节选后编辑，仅用于内部学习）
参考文献：
McgrathB，TennuciC，LeeG,etal.TheHistoryOfOneLungAnaesthesiaAndTheDoubleLumenTube.JournalofAnesthesiaHistory,,3(3):76.
“醉仁心胸”系列回顾
点击标题，温故知新醉仁心胸——开篇辞
胸科麻醉那些年那些事--年胸科麻醉的一些亮点
心脏手术后动脉乳酸峰值可预测患者近期及远期预后吗？
心脏手术相关急性肾损伤的诊断：从功能性指标到损伤性指标
食道多普勒监测指导液体管理能否减少肺切除术后的肺部并发症？
单肺通气期间采用保护性肺通气能否减少肺切除术后肺部并发症
心脏手术--栓塞--认知功能下降？
食管癌外科的发展及麻醉进展
危险因素分析—胸科手术后深静脉导管相关性血栓形成
大面积肺动脉栓塞(MPE)与ECMO
为小儿心导管室保驾
液体管理是否影响急性肾损伤的发生？
胸科手术快速康复的相关进展
普胸手术术后房颤与术中房颤
呼末正压：如何实现个体化
一项胸外科术后慢性疼痛的前瞻性研究
醉仁心胸之国庆中秋寄语
压力控制，还是容量控制？哪种通气模式更有利于减少术后肺部并发症？
