第2章 医疗卫生大发明
第一 世界科技发明的历史
温度计
1592年，伽利略利用空气热胀冷缩的性质，制造了一个空气温度计。
他将一根细长的玻璃管，一端拉制成鸡蛋一样大小的空心玻璃球，一端敞口，并且事先在玻璃管内装一些带颜色的水，然后将开口一端倒插入一只装有水的瓶子里。当外界温度升高时，玻璃球内的空气受热膨胀，玻璃管里的水位就会下降；当外界温度降低时，玻璃球内的空气就要收缩，而玻璃管中的水位就会上升。伽利略在玻璃管上标上刻度，就可以利用它测量气温了。
意大利托斯卡纳的大公斐迪南对液体温度计的发展起了很大的推动作用。
为了使温度计不受大气压力的影响，斐迪南用各种不同的液体进行试验，发现酒精在受热以后，体积的变化比较显著。1654年，斐迪南制出了世界上第一支酒精温度计。斐迪南往一端带有空心玻璃球的管里注入适量带颜色的酒精，再把玻璃球加热，用酒精赶跑玻璃管中的空气，然后将螺旋状的玻璃管密封，并在玻璃管上标上刻度。于是，第一个不受大气压力影响的真正的温度计就这样诞生了。
酒精温度计构造简单，制作方便，准确度高，一经问世就得到了广泛应用。今天，我们在家庭中通常用的温度计都是酒精温度计。
华伦海特是德籍荷兰物理学家，他发明了水银温度计，并且是华氏温标的确立者。
由于酒精温度计受酒精沸点的限制而不适于较高温度的测量，1714年，华伦海特用水银代替酒精，从而取得了关键性的进展。他发现了一种纯化水银的方法，解决了以前由于水银中常混有氧化物，使水银容易附着于玻璃管壁上，影响准确读取刻度的难题。于是，第一个真正精确的温度计诞生了。1724年，华伦海特所做的关于温度计的报告，使其得到迅速推广。目前，英国、美国、加拿大、南非等国仍在使用华氏温度计，而我们量体温时用的也是水银温度计。
血压计
人们测量血压最先是在动物身上做试验的，英国医生哈尔斯可以说是研制血压计的第一人。1733年，哈尔斯把自己家里饲养的一匹最心爱的高头大马作为测试血压的对象。他将一根2.7米长的玻璃管与一根铜管的一端相连接，接着，他又将铜管的另一端插入马颈部的动脉血管内，然后使玻璃管竖直，让血顺着玻璃管上升，这样测得马的血压为2.1米高。哈尔斯注意到，随着心脏的跳动，血柱上升和下降5~10厘米。但是很明显，这样测量血压既不安全，也不方便，而且对血管的破坏非常严重，根本不适宜用于人类。
1854年，德国一位生理学家提出了可以通过体外测量阻止血流压力来代替直接从血管内测量血压的观点，并据此设计出了一种带杠杆的测量血压装置，但是这种装置相当笨重，而且使用起来也很不方便。
1896年，意大利物理学家里瓦罗基在哈尔斯测量马血压的试验基础上，又进行了深入的分析与研究，经过大胆的试验，终于改制成了一种不破坏血管的血压计——裹臂式血压计。这种血压计由袖带、压力表和气球三个部分构成。袖带是一条可以环绕在手臂上、且能充气的长方形橡皮袋，它一端是接在打气橡皮球上的，另一端则是接到水银测压器或其他测压器装置上的。
测量血压时，将橡皮袋环绕于上臂，然后将空气徐徐打入橡皮袋，压力升高到一定程度时，动脉血管被压扁，造成血液流动停止。然后，慢慢放气。当袖带压力低于心脏收缩排出血液产生的动脉压时，血液便开始恢复流动，用听诊器可听到脉搏跳动，此时水银柱显示出来的压力即为收缩压；当压力继续减少，直到不阻碍心脏舒张状态的血液畅通时，测得的数值即为舒张压。
显然，里瓦罗基的血压计要比哈尔斯测量血压的方法科学、安全得多，因此被世界各国的医生们所广泛采用，成为了重要的血压诊断工具。
1905年，俄国人尼古拉·科罗特科夫对裹臂式血压计稍作改进，使其不用听诊，只用触诊法即可准确测定人的血压。
现在，随着医学知识的普及，血压计早已不再是医院的专用器械了，许多家庭也开始选购并使用血压计。其中电子血压计便是一种非常适合家庭使用的新型血压计，它操作简单，为很多疾病的预防和控制提供了很好的帮助。
阿司匹林
早在公元前400多年的古希腊，被尊为“西方医学之父”的希波克拉底就曾提出用柳树皮的浸泡液来缓解产妇的阵痛。1758年，英国神父爱德华·斯通无意间扯了一片白柳树皮咀嚼起来。出乎意料的是他的关节痛和发热都减轻了。他用同样的方法对50名病人进行治疗，发现这种汁液对治疗发烧非常有效。他把实验结果报告给了英国皇家协会，但却没有得到足够的重视。后来经研究发现，这种汁液中的有效成分是水杨酸。
19世纪20年代，一位瑞士科学家从一种植物的叶子内提取出了水杨酸。不过，它虽然有镇痛解热的功效，但对食管和胃部有强烈的腐蚀作用，只有那些疼痛很剧烈的人才服用它。1853年，法国化学家夏尔·弗雷德里克·热拉尔将从另一种植物绣线菊中提炼出来的水杨酸与乙酸和乙酰结合起来，解决了这个问题，但他还没有来得及对这种合成药物进行进一步的验证，就去世了。
德国拜耳制药公司的化学家霍夫曼，在前人探索开拓的基础上，1895年他研制出了一种经过结构转换的水杨酸的类似物，该物品与其他水杨酸药品相比，副作用要小得多。霍夫曼和同事海因里希·德雷泽一起对这种药进行了大量试验。在对这种物品命名的过程中，他们认为应该在药名中反映它与绣线菊的关系——于是，阿司匹林（Aspirin）就诞生了：A代表了乙酰，spir是绣线菊（spiraea）的前四个字母，in则是拜耳公司特有的、在每一种药名上加的后缀。大写A字当头的阿司匹林成了拜耳公司100多年历史上最大的骄傲和对世界最大的贡献。
1899年3月6日，霍夫曼所在的拜耳公司向柏林皇家机构申报了这一专利。3年之后，这种新药的第一粒片剂诞生了，1903年4月，拜耳公司进入美国市场，并最终在美国扎下了根。
阿司匹林一问世，就立即成为治疗感冒、头痛、发烧、风湿病和缓解、治疗关节及其他部位疼痛的最畅销的止痛药，而且1969年7月，阿司匹林还随宇航员阿姆斯特朗登上月球，以治疗宇航员们的头痛和肌肉痛。
霍夫曼和当时的拜耳公司肯定没有料想到：100多年来，无数新药在风靡一时后又消失得无影无踪，而这种价格低廉、毫不起眼的白色小药片却能够久盛不衰。据有关资料统计，目前全世界每年消耗的阿司匹林达5万吨，约600亿片。仅美国和英国，一年就消耗1.1万吨。
青霉素
19世纪下半叶，法国人帕斯特发现有些细菌虽然能置人或动物于死地，却很容易被其他的细菌所抑制或消灭，这种现象就是生物学和医学上通常说的“抵抗作用”。据此人们自然想到，如果能将对人体无害而对病源菌有抵抗作用的细菌引入体内，不就可以防治病菌感染了吗？
20世纪30年代，德国研究人员发现了一种重要的杀菌药物——磺胺类药物。但人们逐渐发现，磺胺类药物只对少数几种疾病有较好的效果。而且，对于许多病人还会产生严重的副作用。于是人们愈来愈强烈期盼着一种有效而无害的杀菌剂的问世。
1928年，英国细菌学家亚历山大·弗莱明从青霉菌的原液里发现了青霉素。
弗莱明发现青霉素，一半靠的是机遇，而另一半则靠他聪明的头脑和严谨的科学作风。一次，弗莱明在实验室里研究葡萄球菌后，忘了盖好盖子，一个星期后，他突然发现培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌，原来，这是从楼上一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。令他惊讶的是，凡是培养物与青霉菌接触的地方，黄色的葡萄球菌正在变得透明，最后完全裂解了，培养皿中显示出干干净净的一圈。毫无疑问，青霉菌消灭了它接触到的葡萄球菌。随后，他把剩下的青霉菌放在一个装满培养菌的罐子里继续观察，几天后，这种特异青霉菌长成了菌落，培养汤呈淡黄色。他又惊讶地发现，不仅青霉菌具有强烈的杀菌作用，而且就连黄色培养汤也有较好的杀菌能力。于是他推论，真正的杀菌物质一定是青霉菌生长过程的代谢物，他称之为青霉素。而在当时的技术条件下，提取的青霉素杂质较多，疗效不太显著，人们没有给青霉素以足够的重视。但弗莱明坚信总有一天人们将用它的力量去拯救生命。因此，他没有轻易丢掉所培养的青霉菌，反而更耐心地培养它。
20世纪30年代，澳大利亚病理学教授霍华德·弗洛里组织了一大批专家专门研究溶菌酶的效能。1935年，29岁的生物化学家厄恩斯特·钱恩的加盟使这个小组的科研力量立刻强大了起来。1939年钱恩等人在一本积满灰尘的医学杂志上意外发现了弗莱明10年前关于青霉素的文章。弗莱明关于青霉素具有良好的抗菌作用的阐述极大地鼓舞了弗洛里和钱恩。不知经过了多少个不眠之夜，到了年底，钱恩终于成功地分离出像玉米淀粉似的黄色青霉素粉末，并把它提纯为药剂。在军方的大力支持下，青霉素开始走上了工业化生产的道路。
CT扫描仪
CT扫描仪的直接发明者是豪斯菲尔德，但是它的发明过程却凝聚着多位科学家艰辛的探索和不懈的努力。
在医学上，人们弄清了为什么用X射线透过人体，荧屏上会显出骨头的黑影。因此，通过X光片，医生可以了解到病人骨头的情况以及体内的一些硬质异物。X射线诞生3个月后，就被维也纳医院首次用于为人体拍片。在这之后，世界各地的医院都开始了X射线的应用。
1955年，美国物理学家科马克受聘到南非开普敦市一家医院的放射科工作。在医院中，科马克很快便对癌症的放射治疗和诊断产生了兴趣。当他发现当时的医生们计算放射剂量时是把非均质的人体当作均质看待时，“如何确定适当的放射剂量”就成了科马克决心攻克的难题。最后，科马克认为要改进放射治疗的程序设计，必须把人体构造和组成特征用一系列切面图表现出来。他运用了多种材料、多种形状的物体直至人体模型做实验，同时进行理论计算。经过近10年的努力，科马克终于解决了计算机断层扫描技术的理论问题。1963年，科马克首次建议使用X射线扫描进行图像重建，并提出了精确的数字推算方法。他为CT扫描仪的诞生奠定了基础。
与科马克不同，英国科学家豪斯菲尔德一直从事工程技术的研究工作。他于1951年应聘到电器乐器工业有限公司从事研究工作，尝试将雷达技术应用于工业生产、气象观察等方面。不久，他又转向电子计算机的设计工作。
当时，他任职的电器乐器工业有限公司除计算机外，还生产探测器、扫描仪等电子仪器。豪斯菲尔德的目标是要综合运用这些技术，生产出具有更大实用价值的新仪器。科马克的研究成果给了他很大的启迪和信心。在科马克等人研究的基础上，豪斯菲尔德选择了CT机作为研究的课题。好在他对计算机技术的原理和运用驾轻就熟，CT图像重建的数学处理方法可以恰当地与他熟悉的计算机技术结合起来，所以研制中的一个个难题很快便迎刃而解了。
1969年，豪斯菲尔德终于设计成功了一种可用于临床的断层摄影装置，并于1971年9月正式安装在伦敦的一家医院。10月4日，他与神经放射学家阿姆勃劳斯合作，首次成功地为一名英国妇女诊断出脑部的肿瘤，获得了第一例脑肿瘤的照片。同年，他们在英国放射学会上发表了论文。1973年，英国放射学杂志对此作了正式报道，这篇论文受到了医学界的高度重视，被誉为“放射诊断史上又一个里程碑”。从此，放射诊断学进入了CT时代。
试管婴儿
早在19世纪70年代，就有科学家提出了人工授精的建议。
1878年，一些生物学家曾对家兔和豚鼠进行体外受精的试验，但是直到1951年以前，所有在哺乳动物身上进行的体外受精试验均以失败告终。1951年，一位名叫奥斯蒂恩的生物学家推测，精子似乎需要在雌性生殖管道中停留一段时间，才能穿过卵子的透明带。通过长达一年的实验，奥斯蒂恩又进一步明确地提出：精子在具备穿入卵子的能力之前，必定要经过形式的变化，这一变化可能是形态上的，也可能是生理上的。
在奥斯蒂恩的基础上，美国人洛克和门金从1944年开始进行人卵的体外受精实验。他们先从卵巢中取出卵子，经过24小时的培养后，将精液加入其中，又经过45小时的培养后，洛克和门金发现133个卵子中出现了4个受精卵，每个受精卵又继续卵裂到2~4个分裂球时期。虽然他们只得到了极少数的受精卵，但是却为试管婴儿的诞生点燃了希望之火。
20世纪60年代初期，英国的两位妇产科专家帕特里克·斯蒂托和罗伯特·爱德华兹开始密切合作，他们共同向千百万年来亘古不变的人类生育史发起了挑战。
1965年，他们提出了人卵在玻璃管内可能受孕的证据，特别明确地描述了雄性配子与雌性配子的成熟过程。此后十余年，俩人都致力于试管内受孕的实验。实验包括两个主要部分，即体外受精和胚胎移植。前者在试管内进行，后者将胚胎移植到母亲的子宫中发育长大，其经过有以下几个过程：首先，用一些促使妇女卵巢排卵的药物，使妇女的卵巢按要求的时间排出卵子，然后再用特殊的器械插入妇女腹腔中将卵子取出，放入培养液中孵育，等到完全成熟后，再加入经过处理的精子，让精子和卵子在器皿中形成受精卵。浸在培养液中的受精卵逐渐开始产生细胞分裂，一个受精卵分裂成两个、两个变四个、四个变八个……渐渐发育成幼小的胚胎。这时，它就可以被移入母亲的子宫腔中，慢慢长大，直至变成婴儿。
1978年，斯蒂托和爱德华兹的智慧终于结出了硕果。7月25日这天，全世界的新闻媒体都将镜头对准了英国奥尔德姆市医院，23时47分，人类历史上第一例试管婴儿路易斯·布朗健康地来到了人间，与所有正常婴儿一样，她既可爱、又美丽。
自此，试管婴儿技术成了不育症患者的最佳选择。目前，第二代、第三代试管婴儿的研究正在不断地进展当中。
人造心脏
自从1967年11月南非医生克里斯蒂安·尼斯林·巴纳德博士开创了心脏移植手术以来，心脏移植手术所遇到的难题就是：可供移植的人的心脏得之不易，而需要做心脏移植手术的病人却越来越多。因此，心脏移植手术必须另找出路，而人造心脏则成为一个良好的选择。
1982年12月2日，美国犹他大学的杜布利兹医师为患有心肌病的巴尼·克拉克装上人造心脏，这位美国西雅图62岁的退休牙科医生有幸成为了世界上第1个接受人造心脏移植手术的人，这颗塑料心脏在他的胸腔里跳动了将近1300万次，维持了112天的生命。他的去世是由于多种器官功能衰竭造成的，与人造心脏无关。
这颗心脏是第一代人造心脏，它是由犹他医疗小组成员罗伯特·贾维克设计的。它通过两条2米长的软管连到体外的一部机器上，压缩空气维持着人工心脏的跳动，但缺点是需要由体外装置提供动力能源。
后来又陆续给另外4名病人移植了JARVIK-7型人造心脏，结果都没有活得太久，其中活得最长的一个是620天。从此，人造心脏移植处于停滞阶段，医学界认为，这种技术还不成熟和完善，暂时不能用于人体。但是，人造心脏的研究工作并没有停止，而是继续摸索前进。
1993年，巴黎东南郊克雷泰伊市亨利·蒙道尔医院的医生在世界上首次成功地将一个轻便的电动心脏，植入一位44岁的病人体内。这种被叫作诺瓦科尔的电动心脏是第二代人造心脏，它是由金属材料、塑料合成品和牛心包组织制成的，由于胸部无法安装人造心脏，故将此心脏植入病人腹部肌内槽。它有一只气泵和一个驱动装置，蓄电池和控制器装在病人体外的包内，由一根导线与腹内相连。它只有左心房的功能，因此只是一个人造的“半心脏”，通过气泵将血液输送到全身。
这种电动心脏价格约10万美元，一般病人可望而不可及，而且它的缺点是气泵噪声较大，通过该心脏循环的血液容易造成凝结，从而导致供血不足及心肌梗塞，因此病人必须长期服用抗凝血药物。
1995年10月，英国牛津史蒂夫·韦斯塔比医生给患有严重心脏病的古德曼实施了永久性心脏移植手术。
这颗植入的永久性电动人造心脏是由美国得克萨斯心脏研究所设计、美国热动力心脏系统公司制造的。这颗价值8万英镑的电动人造心脏大小如同拳头，两侧安装有两条导管。其中一条与古德曼的右心房相连，另一条与左心室相连。血液从左心室流出，经电动人造心脏加压后流入右心房，这样就帮助心脏完成了血液循环的任务。
古德曼接受手术后情况良好，在他手术初步成功的鼓舞下，当时英国很多心脏病患者都开始跃跃欲试了。