编者按：我们发布这篇来自2003年6月刊的故事，是因为一项关于此现象的新研究。
核心概念
我记得的最后一件事是冰冷的房间和不锈钢天花板。我即将接受开胸手术，美国每年约有50万人有相同的经历。在麻醉生效后，外科医生在我的腹股沟做了切口，以便触及我的股静脉和股动脉。他们通过静脉将一根称为套管的管子插入右心房，这是我心脏内部的上腔室。这根管子，以及另一根连接到动脉的管子，连接到一个心肺旁路泵，也称为泵式氧合器或心肺机。肝素阻止了我的血液在流经机器内部时凝结。当静脉血通过氧合器时，它被冷却以防止组织损伤。我的体温降至25摄氏度（77华氏度）——深度低温。外科医生在我的主动脉中插入一个充气夹以将其封闭。两升冷的钾溶液使我的心脏停止跳动，在接下来的两个小时里，机器接管了心脏的功能。在我的右乳房下方八英寸的切口使医生能够将摄像头和器械穿过我的肋骨之间，然后修复我先天性心脏瓣膜缺陷。
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一周后我离开了医院。切口愈合得很快，而且没有疼痛。几周后，我开始外出散步，速度很慢，但距离逐渐增加。一个月内我就回到了健身房。然而，在精神上，我感到有些茫然，有点脱节，有时甚至迷失方向。我很快了解到，医生的警告“术后你可能会有一点抑郁一段时间”并不能充分描述与似乎突然发作的、在51岁时出现的注意力缺陷障碍或初期老年痴呆症作斗争的漫长而令人困惑的过程。我漂泊在茫然的无人区，感到自己的情绪从抱怨到沮丧不等。我无法集中注意力来处理这个问题。我只是想能够思考。思考任何事情。
当时我并不知道，但我患有所谓的“泵脑”，这是外科医生之间对患者在连接心肺机进行开胸手术或（在我的情况下）瓣膜手术后似乎长期处于的愚笨状态的一种非常贴切的称呼。其他症状包括零星的记忆力衰退、社交困难和性格变化。“泵脑”长期以来一直受到怀疑，这来自患者在手术后不久进行的测试的轶事和期刊报告。但直到最近，一项为期五年的关于搭桥手术患者的研究表明，在最初几个月精神能力初步恢复后，病情往往会恶化并在多年后持续存在。每年在全世界范围内为90万例冠状动脉搭桥手术提供救命氧气的常见心肺机是否有问题？
机器的诞生
五十年前，费城杰斐逊医学院的约翰·海舍姆·吉本（小约翰·海舍姆·吉本）使用心肺机成功完成了首例人体手术。他早在 1930 年代就开始研发这种设备，当时他是哈佛医学院的外科研究员。经过多年的动物试验，并在 IBM 董事长小托马斯·J·沃森和其他人士的工程建议和资助下，吉本解决了当时心脏手术的主要障碍——为医生提供足够的手术时间。
在吉本的泵投入使用之前，诱导或冷却患者的身体以减缓新陈代谢和血液循环，使外科医生有 15 分钟的时间来完成他们的工作。时间再长，身体和大脑就会因缺氧而受损。吉本的机器将通常流向心脏和肺部的血液取出，进行氧合，然后通过主动脉泵回动脉系统。如今，泵的使用已经变得司空见惯。外科医生进行了如此多的冠状动脉搭桥术（或 CABG），以至于他们通常将它们称为“卷心菜”。但在几十年里，这些手术的长期影响很少受到认真研究。
近年来，这种情况发生了变化。在2001 年《新英格兰医学杂志》上，杜克大学医学中心麻醉学系主任马克·F·纽曼和他的同事发表了一篇文章，揭示即使在五年后，许多冠状动脉搭桥手术患者仍然在严重的精神障碍中挣扎。
之前的研究只对受试者进行了长达六个月的跟踪。“诸如‘细微’、‘短暂’和‘亚临床’等形容词已被用来描述 CABG 后发生的认知能力下降，但这些描述淡化了这些变化对临床医生、患者及其家属的重要性，”文章总结道。纽曼补充道：“研究发表后的一个月，我们收到了 4,000 封来自搭桥手术患者的电子邮件。很多人很高兴知道自己并没有疯。”
在该研究中，纽曼和他的小组对 261 名心脏搭桥手术患者进行了五项认知测试——短故事回忆、数字序列重复、视觉保留、数字与符号配对以及数字和字母系列连接——在住院前一周、手术后一周、六周后和六个月后。手术后，53% 的受试者无法达到他们之前的认知水平。六周后，36% 的人仍然受到影响，六个月后，这一数字降至 24%。
这些结果并没有让任何人感到惊讶。自一开始，文献中就报道了涉及心肺机的手术后短期精神功能下降，这些下降通常被归咎于手术带来的总体创伤。然而，在第一轮测试五年后，纽曼的团队再次对他们的受试者进行了检查。他们中的一些人表现得与最初差不多，但 42% 的人表现如此糟糕，以至于他们再次被宣布为认知障碍——即使在控制了年龄增长的情况下也是如此。
罪魁祸首是什么？
尽管这个想法尚未得到证实，但心肺机是认知能力下降的嫌疑对象，原因有几个。医生推测，泵可能会通过改变血流或将微小的碎片——脂肪颗粒、血凝块、气泡——释放到患者的血液中而造成损害。或者，红细胞在通过机器的过程中可能会受损，从而失去向大脑和身体其他部位输送足够氧气的能力。在吉本的原始设计中——经过改进后，该设计仍然经常使用——机器通过弯曲在连接到旋转臂的滚轮周围的管道泵送血液。当手臂以打蛋器的方式转动时，滚轮将血液推过管道。
即使在今天的机器中，与管道的接触也会损坏细胞，或者它们可能会被滚轮泵剪切或压碎。在吉本的模型中，血液滴过金属丝网以使其暴露于氧气中。但是这种直接接触常常导致吸收过多的氧气，并导致氧中毒。气泡也很常见，它们可能会在机器中流动，并在动脉中造成阻塞。为了最大限度地减少这两个问题，研究人员最终开发了一种更接近肺部的装置：透气合成膜。
尽管进行了这些和其他改进——例如防止血细胞粘附在其上的聚乙烯醇管道、更温和地处理细胞的离心泵、减少气泡尺寸的气体交换器以及更好的温度控制——但一个棘手的问题仍然存在。整个系统和手术本身仍然会产生各种碎片。除了气泡外，血细胞的凝结碎片、腐蚀的管道颗粒和动脉斑块——统称为栓塞——可能会通过泵和套管进入体内。泵的工作可能会松动碎片；当外科医生夹紧主动脉以连接管道时，也可能会释放出一些这些物质。如果由此产生的栓塞物被困在小血管中，它们可能会阻塞血液流动，类似于微型中风，使附近组织饥饿甚至死亡。
技术几乎消除了这些栓塞中最大的部分。放置在机器中的编织聚合物线网可过滤掉血液中尺寸为 0.2 至 5.0 微米的颗粒。无缝线连接器减少了对主动脉的操作，减少了可能进入血液的微粒。多普勒超声检测器搜索游离的微气泡。如果它们确实出现，控制机器的专家（称为灌注师）可以调整通过气体交换器的血流。但是微栓塞——只有可检测到的栓塞十分之一大小，每小时有 200 到 300 个——可能仍然会逃脱发现，并可能损害身体或脑组织。
纽曼和其他人认为，手术期间的这些类型的异常可能会导致患者出现认知问题，但一些研究人员仍然持怀疑态度。例如，由沃尔夫冈·米尔格斯领导的德国维尔茨堡大学对 52 名搭桥手术患者进行的一项为期五年的研究（去年秋天发表在《神经病学》杂志上）发现，与受试者的基线（术前）测试表现相比，认知能力基本上没有“总体下降”。
尽管如此，外科医生对该机器日益增长的担忧导致了对其技术和操作改进的需求，以及对替代方案的 खोज。
离泵选项
一位外科医生说，“跳动的心脏”或“离泵”冠状动脉搭桥术可能看起来“就像在马背上切割宝石”，但新的器械可以稳定马匹，让骑手工作。稳定器类似于带有带衬垫脚的蜘蛛腿，可通过真空吸力抓住心脏。虽然离泵手术可能不适合所有情况（在我的情况下就不是），但对于某些无法承受心肺机压力的患者来说，这可能是一种选择。根据外科医生和医院的不同，离泵手术现在占心脏手术的 20% 到 80% 不等。[有关此替代手术的更多信息，请参阅 Cornelius Borst 的“在跳动的心脏上进行手术”；《大众科学》，2000 年 10 月。]
离泵手术似乎减少了较大栓塞的数量。在檀香山圣弗朗西斯医院的 B. 杰森·鲍尔斯及其同事 2001 年对 40 名患者进行的一项研究中，多普勒超声检测到的栓塞平均只有 27 个，而在体外循环手术中平均为 1,766 个。然而，任何认知益处尚不清楚。其他研究也产生了不太明确——甚至相互矛盾——的结果。
专家表示，之前所有试图确定哪种手术更好的尝试都因参与者太少、设计或目标不同或评估认知质量方面存在挥之不去的复杂性（这些因素使得出有效结论变得困难）的研究而受阻。2007 年，美国退伍军人事务部将完成一项耗资 1000 万美元的广泛调查，比较体外循环手术和离泵手术。该研究由科罗拉多大学健康科学中心外科主任弗雷德里克·L·格罗弗领导，正在监测 17 家退伍军人事务部医院的 2,200 名心脏病患者的认知结果。
考虑到离泵手术更便宜，并且患者可能更快准备好出院，现在是时候淘汰心肺机了吗？没有人准备好这么说。心脏手术期间和紧随其后发生的太多其他因素也可能是导致认知能力下降的参与者：炎症、缺氧（组织供氧不足）、血压降低、心律不齐或体温过高或过低。杜克大学麻醉学副教授希拉里·P·格罗科特发现，在冠状动脉搭桥手术后的 24 小时内出现发烧的患者，在六周后更容易出现认知能力下降；没有人确定发烧是导致功能障碍的原因还是其症状。纽曼说，首要问题是“我们所做的事情中，哪一部分对围手术期影响是重要的？如果不同的干预和改进能够改变早期结果，我们认为我们可以[积极地]改变[认知]下降的斜率。”显然，医学界将继续寻找更好的答案。
与此同时，我已经找到了应对的方法。我已经计划了较短的工作时间。我经常散步，并在离目的地地铁站很多街区的地方下车，以便导航远路返回。我弹钢琴来集中注意力。在我的瓣膜修复手术一年半多之后，我似乎正在恢复到我所知道的生活和智力。“泵脑”患者们，请振作起来：这篇文章是我写的，不是吗？