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2020年04月23日 ，比尔·盖茨在其个人博客上发表了一篇文章，分享了他对全球新冠肺炎疫情的系统思考。
他在文章中提到：几乎所有的呼吸道病毒（包括冠状病毒在内）都是季节性的，但纵观此次全球性的疫情状况，这种病毒不像流感那么具有季节性，即使夏季来临病例会减少，我们依旧要注重防护。
说起呼吸道病毒，这段时间我们经常听到的“呼吸机”究竟是何方神圣，一起来了解一下ta的发展史吧！
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与呼吸机相近的设想，至早可以追溯到安德烈亚斯·维萨留斯（Andreas Vesalius）。维萨留斯是近代人体解剖学的创始人。1543年左右，他在论文里描述了这样一种治疗方法：
“为了使动物恢复生命，必须在气管主干上切口，在其中插入芦苇或者甘蔗管，然后将气吹入。”
遗憾的是，因为对“人为什么要呼吸”、“为什么脉搏会消失”之类的问题尚缺乏正确认知，这种治疗方法在此后的数个世纪里，并没有得到重视。直到拉瓦锡发现了氧气在呼吸中的重要性。
Andreas Vesalius
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世界上的第一台呼吸机，是美国人阿尔弗雷德·琼斯（Alfred Jones）1864年发明的。
这是一种“负压呼吸机”。简单说来，就是让患者坐进一个密闭的箱子里，头部裸露在外，然后在患者的身体周围，制造高低气压，来填补本该由膈肌引起的呼吸运动。
这种机器的大致结构，如下图所示：
Alfred Jones发明的呼吸机
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1876年，法国人尤金·沃耶兹（Eugene Woillez）设计了一种叫做“Spiroscope”的负压呼吸机，它用一个罐体将人的身体全部包裹起来，仅以可调节的橡胶项圈让头部留在外面，患者的胸部放置有一根垂杆，操作者可以通过垂杆的上升与下降，来观测患者胸腔的膨胀与收缩状况。
沃耶兹放弃为该项发明申请专利。他说自己的理想是这种机器可以遍布塞纳河两岸，让所有的溺水者都可以得到及时的救助。但因救治溺水者的效果不佳，该发明未能得到推广。
Eugene Woillez发明的“Spiroscope”
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自19世纪后半期至20世纪上半期，负压呼吸机诞生了许多样式。下图是其中比较著名的几种。它们的特点分别是：（1）利用蒸汽；（2）专供婴儿使用；（3）患者可在机器内自行操作；（4）患者的颈部与四肢获得了自由。
负压呼吸机的多种样式
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上述负压呼吸机有一个共同缺点，那就是医生很难对患者进行护理，尤其是无法对患者实施手术。为了解决这个难题，1908年，美国人彼得·罗德（Peter Lord）设计了一款可供医生、护士进出的“呼吸室”。但这种“呼吸室”实在太过庞大，一般医院无法配备。
其大致结构，如下图所示：
Peter Lord设计的呼吸室
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负压呼吸机在近代的大规模使用，与对抗脊髓灰质炎疫情有直接关系。
为了帮助脊髓灰质炎患者维持呼吸，1928年，菲利普·德林克（Philip Drinker）与路易斯·肖（Louis Shaw）合作发明了一种新的负压呼吸机“铁肺”（Iron Lung）。这种机器可以帮助患者持续正常呼吸几个小时乃至几天。
德林克发明的“铁肺”，是这个样子的：
Philip Drinker与Louis Shaw发明的“铁肺”
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1930年代是脊髓灰质炎全球肆虐的时代。当时的医学对这种疾病的认知还相当有限，误以为它是一种主要经由空气传播的疾病，病毒可以通过鼻咽进入人的体内（实际上主要是粪口传播）。传播机理判断错误，又没有特效疫苗，在这种情况下，使用呼吸机来维持生命正常运转，进而自愈，就成了脊髓灰质炎患者最重要的希望。
这期间，许多医生与工程师，比如詹姆斯·威尔逊（James L. Wilson）、约翰·艾默生（John Haven Emerson），都加入到了改进“铁肺”的工作当中。威尔逊与德林克合作，改进了“铁肺”的箱体。艾默生改善了“铁肺”的功能，不但增加了气密的透明圆顶，还使得医生可以打开箱体对患者进行紧急护理，便利了抽血与临床观察，制造成本也下降了一半（当时的售价是1000美元）。艾默生没有给自己的设计申请专利，因为他希望让更多的人可以用得起该设备。
下图是艾默生改进的铁肺：
图：John Haven Emerson改进的铁肺
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中国人第一次见识到“铁肺”，是在1937年。
这一年，一位做环球旅行的美国年轻人“施拿脱”，在从上海前往北平的途中，感染了某种疾病，全身肌肉僵化难以呼吸，被送至北平协和医院，恰好该院有新引进的“铁肺”。经过一番医治，“施拿脱”的病情有所好转，又连人带“铁肺”从北平来到上海，计划乘轮船返回美国。上海媒体追踪这一新奇事物，做了许多报道。
“铁肺”能够在1930年代-1950年代被医院广泛应用，艾默生的改进至为关键。
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20世纪初，因为胸外科手术的需要——尤其是气管切开术可以有效处理患者上呼吸道的阻塞，正压输气技术得以进入了医院的手术室。这一时期，出现了多种样式的正压呼吸设备，比如可以将患者的头安放在柜内的“正压柜”，和各种式样的“正压面罩”。不过，在应对脊髓灰质炎疫情时，这些设备远不如负压呼吸机“铁肺”受欢迎。
正压呼吸机首次被证明优于负压呼吸机，是在1952年。
这年夏天，丹麦的哥本哈根爆发了脊髓灰质炎疫情，每10万人中有105人感染。
疫情最严重时，哥本哈根每天有约50名患者被确诊送往Blegdams传染病医院（也是唯一能收治该病患者的医院），80%的患者死亡。多数医生认为，在已经使用了“铁肺”的情况下，患者仍大量出汗，且临终前有高血压症状，应该是死于病毒全方位感染带来的肾衰竭。
这种意见，遭到了麻醉师比约·易卜生（Bjørn Aage Ibsen）的挑战。他认为这些症状与肾衰竭无关，仍是呼吸衰竭的结果，证据之一是死者血液中的二氧化碳含量很高。他建议对病患实施气管切开术，向肺部做人工输气。
Bjørn Aage Ibsen，当代重症监护医学的创始人
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建议得到了医院首席医师亨利·拉森（Henry Cai Lassen）的支持，尽管他的见解与易卜生不同。
拉森认为，铁肺与胸甲呼吸器已经为患者提供了相当程度的气体输送，问题出在脑干已遭病毒侵袭，改用正压通气也难以挽救患者的生命。易卜生则注意到，当时的美国空军已开始使用更先进的正压呼吸设备，来提升飞行员在高空的耐受能力；1949年的洛杉矶脊髓灰质炎疫情中，也已尝试使用正压呼吸设备。
1955年，“索尔克疫苗”问世，1957年，“沙宾疫苗”问世。这两种疫苗以狂风扫落叶之势，将困扰了人类上千年的脊髓灰质炎消灭殆尽。
在与脊髓灰质炎对抗中发展起来的呼吸机，也在此后与电子技术、计算机技术结合，由机械控制跃升为更精密的自动控制。它们可以被设置成各种不同模式，根据病人的不同需要，在不同的时间，以不同的强度，将气流送入病人体内。
真正意义上的现代呼吸机
Bird Mark系列与Bennett系列早期版本与“负压呼吸机”相比，“正压呼吸机”有许多优点。比如，它轻巧便捷，可以更好地满足新兴的ICU的需求；它削弱了束缚，患者不必再整天被固定在罐状体之中；它也改善了患者的休息与睡眠，胸腔不再频繁受到外力的挤压与扩张。这些，都是“铁肺”在1960年代之后被迅速遗忘的缘故。
罗马不是一天建成的，呼吸机也不是。它的发展演变历时近两百年，是现代医学与诸多其他学科融会贯通后的产物。
在此，再次致敬科学、知识和各位创造者！
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