書籍の抜粋: 鉄の肺がポリオケアをどのように変えたか - 江蘇エニグマソリューションズ株式会社

1928 年、2 人のアメリカ人が、後にポリオ治療の代名詞となる大型の金属製呼吸装置を発明しました。

添付の記事は、Hannah Wunsch 著「The Autumn Ghost: How the Battle Against a Polio Epidemic Revolutionized Modern Medical Care」から抜粋して編集したものです。

1920 年代までに、ポリオはさまざまな町、都市、国で毎年世界を脅かしていました。どこに落ちるのか、何個落ちるのか、誰も予測できませんでした。前世紀にはほとんど病気を引き起こさなかったこのウイルスが、今では恐怖を引き起こし、麻痺や死をもたらしました。医師が提供できるものはほとんどなく、ベッド上安静が時代の信条でした。

最も壊滅的なのは、ウイルスが呼吸に必要な筋肉を制御する神経を攻撃したときでした。子どもたちは息を切らし始めます。 1920年代にハーバード大学のレジデント（研修医）だったジェームス・L・ウィルソンは、呼吸ができないポリオ患者のケアの恐ろしさを次のように述べている。ポリオを患う子供の呼吸麻痺を観察してください」と彼は書いた。「首、肩、あごの利用可能な付属筋肉をすべて精力的に使い、沈黙し、話すために息を無駄にせず、目を大きく見開いて怯えて、ほとんど息が止まるまで意識を保っていた。」

1800 年代後半に麻痺性ポリオが到来するずっと前に、あらゆる種類の問題が人々の呼吸停止を引き起こしました。もちろん、肺炎は非常に一般的でした。しかし、溺死やガス中毒などの他の事故も同様でした。溺死や死につながるその他の突然の出来事の犠牲者を蘇生させる方法を見つけようとする試みに大きな関心が寄せられました。

通常、体は横隔膜が腹部に押し下げられ、胸の筋肉を使用して肋骨が拡張するときに肺に空気を吸い込みます。これにより胸腔内に陰圧が生じ、肺が拡張して空洞を空気で満たし、その空気が口や鼻から声帯を通って気管や気管支を通って、肺の組織である肺胞に流れ込みます。小さな空気の袋のこと。肺胞では、ガスが空気と血液の間で拡散します。空気中の酸素は血流に送られ、体の老廃物である二酸化炭素は血液から空気中に移動します。

息を吐くとき、体はただリラックスします。肺は、空気を閉じ込めていた結び目が解けた後の風船のように、自然に元に戻ろうとします。横隔膜が元に戻り、胸壁の筋肉が弛緩し、肋骨が自然な安静位置に戻ります。空気は気管から口と鼻を通って押し戻されます。

解剖学と生理学についてある程度の理解が進むにつれて、肺に空気を取り込む方法が 2 つあることが明らかになりました。1 つは肺の周囲の陰圧を高め、外力によって肺が引っ張られて開く方法で、もう 1 つは通常の呼吸が行われる方法です。風船を膨らませるような、陽圧で空気やその他のガスを肺に直接押し込む方法です。これは「不自然」と考えられています。

1800 年代から 1900 年代初頭にかけて、多くの人が両方のオプションを試しましたが、大きな成功はありませんでした。 1800年代初頭の科学者らによる一連の試みでは、遺体を箱やチューブに入れて周囲にシールを作り、ベローズやポンプを使ってチャンバー内の空気を除去し、強制的に強制するのに必要な陰圧を作り出すことで人工陰圧を作り出した。胸郭が拡張し、肺が開きます。これらの装置はいずれも、扱いにくく、漏れが発生しやすく、誰かがベローズやポンプを継続的に操作する必要があるため、あまり人気がありませんでした。

その後、子供たちがポリオで亡くなり始めました。

ポリオ患者のケアにおける最初の大きな進歩は、ハーバード大学公衆衛生大学院の産業衛生学の教授という、思いがけない情報源によってもたらされました。フィリップ・ドリンカーは、ポリオ患者のケアを変えようとしたわけではありません。ドリンカー氏が最も興味を持ったのは、工場の大気汚染や労働災害などの問題だった。

ドリンカーは、米国で初めて大規模なポリオ発生があった年である 1894 年 12 月 12 日にペンシルバニア州ハバフォードで生まれました。彼はリーハイ大学で化学工学を学び、1917 年に陸軍に入隊しました。飛行機の胴体塗装の仕事に就き、戦後は産業技術者として工場や造船所の大気汚染に伴う健康問題の理解と、作業環境の安全性を向上させるアプローチの考案に注力しました。

1921 年、ドリンカーはハーバード大学医学部の応用生理学講師として着任し、1923 年にはハーバード大学の新しい公衆衛生大学院で換気と照明の講師になりました。

1920年代初頭、米国では毎年2,000人以上が「ガスや蒸気による中毒」で死亡していた。そこで 1926 年、ドリンカーはロックフェラー研究所に新設された委員会に任命され、ガス中毒や電気ショックからの蘇生方法の改善を任されました。この研究は、そのような技術の改善に既得権を持っていたニューヨークの統合ガス・電気会社によって支援されました。

同じ頃、フィリップ・ドリンカーの弟セシルは、同僚のルイ・アガシ・ショー・ジュニアとともに、猫を含むさまざまな動物の呼吸を測定する方法を考案していた。彼らは、麻酔をかけた動物をプレチスモグラフ（圧力を測定する肺活量計と体積の変化を測定する装置が取り付けられた金属製の箱）の中に入れました。

ショーが 1928 年の出版物で答えた質問の 1 つは、猫、そして哺乳類全般が皮膚を通して呼吸できるかどうかというものでした。 1904 年、オーガストクローグは、ハト、カメ、カエル、ウナギが皮膚から酸素を吸収し、二酸化炭素を放出すること、つまり皮膚呼吸と呼ばれる現象を示しました。ウナギはこれを非常に効率的に行うためえらを必要としませんでしたが、カメやハトではガス交換が少なすぎて生き続けることができませんでした。哺乳類はまだ研究されていませんでした。

ショウは猫を頭だけ出した状態で封印した。その後、半分水が入ったU字型の管を見て、猫が呼吸するときに肺に出入りする空気の量を測定できました。猫が息を吸い込むと水位が変化し、猫の肺に入った空気の量を計算することができた。プレチスモグラフが猫の体の周囲を密閉したため、ショーはボックス内のガスをサンプリングすることで、ガスが肺だけではなく猫の皮膚を介して交換されているかどうかを判断することもできました。彼は、猫は呼吸するために皮膚を使っていない、と結論づけた。

ドリンカーはこれらの実験を見て、人間とその呼吸への応用の可能性に気づいたようです。彼は、クラーレで猫を麻痺させ、箱に密封し、注射器を使って手動で空気を入れたり出したりして、猫を数時間生かし続けるという独自の実験を行った。彼は、以前に他の人たちが行っていたように、箱から空気を取り出すことで負圧を生み出し、空気を猫の気管から肺に吸い込みました。彼がボックス内に空気を押し戻すと、圧力が再び増加しました。肺が胸郭とともに後退し、猫が息を吐き出す可能性があります。

興味をそそられたドリンカーとショーは、実験に猫を使ってさらに実験を開始し、猫の代わりに呼吸することで、そのような麻痺した動物を無期限に生かし続けることができることを示しました。

麻痺した猫を何時間も生かし続けることができると確信したドリンカーさんは、このことを「ガス会社の友人」に伝えるためにニューヨークへ旅行した。彼は彼らに、自分を支えられるくらいの大きさの「人間サイズの機械を作るための資金」をくれるように頼んだところ、彼らは「もちろん」と答えた。

妹によると、ドリンカーさんはそのお金を家に持ち帰り、「ブリキ細工師に男性が入れるのに十分な大きさの箱を作ってもらうことから始めた。学校のクローゼットには、ニューヨーク州の製造会社が廃棄した中古の掃除機が多数保管されていた」という。産業用ファン。これらのクリーナーモーター 2 つと大量の粘着テープを使って、フィルはポンプを作り、箱に取り付けました。」患者をタンクに滑り込ませるために、彼らはガレージ整備士が使用する「クリーパー」、つまり車のシャーシの下に人を滑り込ませる車輪付きのボードを使用した。

猫での実験が終了し、人間サイズのバージョンが完成すると、ドリンカーとショーは自分たちでの実験に移った。最初にドリンカー自身が箱に入り、次に彼らを手伝っていたハーバード大学の遺体安置所職員ルイス・フレニが入った。

ドリンカー氏は医師ではなく、ポリオ患者のことには詳しくありませんでした。彼は当初、事故に遭った労働者の蘇生を考えていました。しかし、猫を使った実験と同じ時期に、ドリンカーは当時ボストン小児病院と呼ばれていた病院の主治医であるケネス・D・ブラックファンから、未熟児のケアを手伝ってほしいと打診された。

ブラックファンは、未熟児は体温を調節できず、周囲の空気によって体温が変動し、死亡のリスクが高まることを認識していました。彼は、これらの乳児を一定の温度に保つことが彼らの生存に役立つことを知っていました。ドリンカー氏は、現代の保育器の先駆けとして、さまざまなガス会社や電力会社との関係を通じて、ファン、送風機、その他の必要な機器を調達し、気温を厳密に制御できる「条件付き保育園」を設計しました。

ドリンカーはこれらの温室を調整するために頻繁に呼び出されました。これらの訪問の1つで、ブラックファンと彼の同僚のジェームス・ギャンブルは、ポリオによる呼吸麻痺の末期段階にある子供たちへの支援が必要であると述べた。「若干の不安を抱えながら」ドリンカーさんは小児病棟へ向かった。彼は「不運な子供たちが何人か亡くなった」のを目の当たりにし、それを「悲惨な経験」だったと語った。彼の妹は、「彼は小さな青い顔と空気を求めてひどいあえぎ声を忘れることができなかった」と書いている。

そこでドリンカー氏の計画は、ガスや感電死した作業員の蘇生からポリオ患者への蘇生から思いがけず変更された。彼とショーはさらなるテストを行い、タンクを適切に密閉する方法を見つけ出し、肺を常に吸引して開くためにどれくらいの陰圧を加える必要があるかを決定しました。

彼らはまた、本体が金属タンクに密閉され、ポンプが動作していない場合、タンクがすぐに熱くなりすぎるため、機械の内部を冷却する方法が必要であると指摘しました。彼らは、遺体を収める箱に小型の送風機を取り付け、氷の入った缶を通して空気を循環させ、空気の除湿と冷却を行った。このすべての改良のために、彼らは「建物内の研究室職員から無作為に選ばれた普通の男女」を被験者として使用しました。

新しい機械は最終的に満足のいく準備が整い、1928 年 10 月 13 日に患者に試してみました。バーサ・リチャードは 8 歳で、建設作業員である父親のアレクサンダーと母親のマデリンと一緒にウォルサムに住んでいました。、マサチューセッツ州。彼女は3日間体調が悪く、発熱、頭痛、首と背中の凝りを発症していました。

10月12日金曜日にボストン小児病院に入院するまでに、彼女の左腕は衰弱し、呼吸困難に陥っていた。彼女は脊椎穿刺を受けました。これは、ポリオの診断を確定するために使用されました。バータが生き残る可能性がほとんどないと知った小児科医のチャールズ・マッカーンは、ドリンカーとショーに電話をした。彼らは新しい装置を小児病院まで車で運び、少女の部屋に置き去りにしました。彼女がその音に慣れるように、彼らはベッドの横でポンプをオンにしました。初期に使用されていたポンプは非常にうるさかったのです。

10月13日の午後までにバータさんの呼吸はさらに悪化し、午後4時にバーサさんは機械に入れられたが、これは主に機械が機能するかどうかを確認し、慣れるためのテストのためだった。彼女はよくやった。まだ本当に必要ではないと感じたので、彼らは彼女を連れ出しました。しかし、バータは明らかに悪化していました。最初に彼女の胸と首の筋肉が麻痺し、すぐに横隔膜も麻痺しました。午前6時までに彼女は呼吸困難に陥り、明らかに青い唇と指は体内の酸素不足を示していた。

彼女は再び機械に戻されました。今回、ドリンカーとマッカーンは圧力設定を水柱マイナス 30 cm まで上げ、各サイクルでマシンが彼女の体の周囲の部屋にそれだけの負圧を生成し、肺を吸引して開きました。圧力がゼロに戻り、その後正圧 (水深 15 cm) に変化すると、肺が再び下にへこみ、彼女は息を吐き出しました。わずか 15 分で彼女は劇的に改善しました。話せるようになると、彼女はアイスクリームを求めました。

ドリンカーは安心して泣き始めました。バータさんは一時的に機械から外され、自分のベッドに戻されたが、同日午後４時までに人工呼吸器を装着した状態に戻った。彼女は、この機械の中で「より大きく呼吸できる」と述べた。

住民たちは昼も夜も交代で彼女と一緒に座っていた。機械を使用していたにもかかわらず、彼女は肺炎に侵され、10月19日午後8時にわずか8歳7か月10日で亡くなった。彼女は122時間、呼吸を支えながら新しい装置の中にいた。

それでも実験は成功したとみなされた。肺炎が発症する前、問題がポリオによる麻痺だけだったとき、バータさんは機械の中で快適に呼吸し、話すことさえできた。

次の患者の一人は、ハーバード大学の学生であるバレット・ホイトでした。 1929年9月13日にポリオで近くのピーター・ベント・ブリガム病院に入院したとき、彼は大学アイスホッケーチームのアシスタントマネージャーであり、学位取得まであと1年という学部生だった。巨大なチューブ。数分以内に、彼はただ「息をしている」と言いました。

バレットは後にドリンカーによって「マシンの長い包囲」を経験したと説明され、最終的には回復した。ドリンカーとショーは、新しい装置の構造と使用法に関する注意深く観察した結果を The Journal of Clinical Investigation に発表しました。

突然、呼吸不全は死刑宣告ではなくなりました。彼らのバージョンの陰圧呼吸器は医学界で注目を集めました。他の病院もこの機械を使い始め、ニューヨーク・タイムズや他の新聞は、新しい人工呼吸器で治療を受けた個々の患者の様子とその様子を詳細に報道し始めた。この機械は人々の想像力をかきたてました。

ドリンカーとショーの人工呼吸器はドリンカー・コリンズ呼吸器となり、しばしばドリンカー呼吸器と短縮され、哀れなショーは脚光を浴びなくなりました。ニューヨーク・タイムズ紙では「機械の肺」、その後「金属の肺」と呼ばれたが、最終的に定着した名前は「鉄の肺」であった。この用語は、1930 年 10 月 1 日に米国で突然出現した用語であり、の新聞は、ハーバード大学からメイン州までトラックで運ばれ、「ブリッジトンのノーマン・ヒバードの命を救ったと信じられている」「通称『鉄の肺』として知られる飲酒用人工呼吸器」に関するAP通信の記事を掲載した。

モンスターメタル装置はポリオ治療の代名詞になろうとしていた。人間と機械の関係は取り返しのつかないほど変わってしまった。

鉄の肺は驚異的な技術であったが、バレット・ホイトのようにその中に閉じ込められた大柄な患者のケアは特に困難だったとウィルソン氏は指摘した。患者は狭いテーブルの上に横たわり、オーブンに入れるペストリーのトレイのようにチューブに差し込まれました。この時点で、患者の頭の一端が突き出ている状態で、必要なシールを作成するために完全に囲まれており、介護者が患者の体に簡単にアクセスすることはできません。

患者を入浴させるのに6人かかった。臨床チームは、患者が青くなり、目の前でゆっくりと窒息する前に、機械を停止し、患者を滑らせて外に出し、できるだけ早く移動して作業を完了する必要がありました。それが終わるとすぐに患者を押し込み、再び機械を始動させました。

そしてノイズが発生しました。電気送風機会社が供給した人工呼吸器に動力を供給するポンプは信頼性があったが、「病院の業務では騒音が欠点だ」とドリンカー氏とショー氏は最初の論文で指摘した。

ウィルソンは、元のデザイン、特に患者のアクセシビリティを改善する任務を負っていました。彼はボストンのアトランティック・アベニューに行き、舷窓をいくつか購入し、溶接してゴム製のカラーを取り付けました。看護師や医師は、舷窓をパカッと開け、手を突っ込んでシールを作り、陰圧とリズミカルな呼吸を失わずに患者のケアを行うことができます。

まだ面倒ではありましたが、大きな改善でした。後のバージョンは自動車業界から略奪されました。英国のモデルには、チューブの出し入れを可能にするガソリンキャップや、鉄の肺（そして中の患者）をロティサリーチキンのように回転させるステアリングホイールなど、モリスマイナー車の部品が組み込まれていた。

1928 年にはポリオに対するワクチンは存在せず、この病気がどのように伝染するのかについてはまだほとんど理解されていませんでした。感染者が出るのは避けられず、世界中の病院にはポリオ患者が絶え間なく続いた。鉄の肺のおかげで、医師たちはついに病気の自然な経過を変えるために何かをすることができました。呼吸麻痺で死亡していたであろう人々が今では生き残るかもしれない。

両方の発明者は、産業毒素（フィリップ・ドリンカー）と深海ダイビングにおける圧縮空気疾患（ベンド）に関する有名な研究を続けました（ルイ・アガシ・ショー）。しかし、彼らが発明した人工呼吸器は文字通り命の恩人だったため、二人の男が知られていたのは常にドリンカー氏の言うところの「いまいましい機械」であった。

バレット・ホイトは、鉄の肺の中で4週間、ポリオとの闘病で1年を過ごし、1年遅れの1930年にハーバード大学を卒業した。彼はその後、ボストンのリバティ相互保険会社で長年働き、さらには、ゴルフをするために。彼は 1972 年に亡くなりました。その「いまいましい機械」が彼にさらに 44 年間の命を与えてくれました。

ハンナ・ワンシュは救命救急医であり、サニーブルック健康科学センターの研究者です。彼女はトロント大学の麻酔学および救命救急医学の教授であり、カナダ研究委員長でもあります。彼女はオンタリオ州トロントとマサチューセッツ州ウッズホールに住んでいます。

ハンナ・ウィッシュ

この記事は元々、Undark によって 2023 年 5 月 19 日に公開されたものです。