Уильям Б. Коувенховен

Уильям Б. Коувенховен
Рожденный	( 1886-01-03 )3 января 1886 г. Бруклин, Нью-Йорк , США
Умер	10 ноября 1975 г. (1975-11-10)(89 лет) Балтимор, Мэриленд , США
Альма-матер	Политехнический институт Бруклина
Известный	Изобретение электрического дефибриллятора сердца
Награды	Медаль Эдисона IEEE (1961) Премия Ласкера-Дебейки — клинические медицинские исследования (1973)
Научная карьера
Поля	Электротехника
Учреждения	Университет Джонса Хопкинса

Уильям Беннет Кувенховен (13 января 1886 г. – 10 ноября 1975 г.), также известный как « Отец сердечно-легочной реанимации », известен своим вкладом в развитие закрытого массажа сердца и изобретением сердечного дефибриллятора. Получив докторскую степень по инженерии в Высшей технической школе Карлсруэ в Германии, Кувенховен начал свою карьеру в качестве декана в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе . Кувенховен сосредоточил свои исследования в основном на улучшении и спасении жизней пациентов с помощью применения электричества. С помощью и сотрудничеством хирургического отделения Медицинской школы Джонса Хопкинса и грантом Института электричества Эдисона Кувенховен смог разработать закрытый дефибриллятор. За свой вклад в область медицинской науки он стал первым в истории получателем почетной степени, присуждаемой Медицинской школой Джонса Хопкинса . За два года до смерти Кувенховен был также удостоен премии Альберта Ласкера за клинические медицинские исследования .

Уильям Беннет Кувенховен родился в Бруклине, штат Нью-Йорк, 13 января 1886 года. Кувенховен учился в Политехническом институте Бруклина, начиная с 1903 года. Будучи первокурсником колледжа, Кувенховен был заинтригован связью между электричеством и медициной, которая позже стала темой его английской диссертации. Три года спустя он получил степень бакалавра в области электротехники. Затем в 1907 году он получил степень магистра в области машиностроения и начал преподавать физику и электротехнику в институте. В 1910 году Кувенховен женился на Эбигейл Бакстер Ремсен и отправился в Германию, чтобы учиться в Высшей технической школе Карлсруэ. ^[1] У Кувенховена был только один ребенок, которого он назвал Уильямом Г. Кувенховеном. Получив докторскую степень в области инженерии в 1913 году, Кувенховен вернулся в Соединенные Штаты. Затем он в течение года преподавал инженерное дело в Университете Вашингтона в Сент-Луисе . ^[2]

В 1914 году Уильям Кувенховен был нанят в качестве профессора в Школе инженерии Университета Джонса Хопкинса. Его исследовательские интересы включали в себя влияние электричества на организм человека и остановку сердца. К 1919 году он работал доцентом в Университете Джонса Хопкинса, а затем был повышен до полного профессора в 1930 году. Кувенховен смог занимать эту должность в течение 24 лет во время своей работы в Университете Джонса Хопкинса. ^[3] Благодаря успеху своих исследований Кувенховен был повышен до административной должности декана Школы инженерии Университета Джонса Хопкинса с 1938 по 1954 год. Во время своего пребывания на посту декана Кувенховен разработал и усовершенствовал свой самый известный проект по электрическому сердечному дефибриллятору. В возрасте 68 лет Уильям Кувенховен ушел с поста декана, но продолжил сосредоточиться на своих медицинских исследованиях в Университете Хопкинса после выхода на пенсию. К концу своей карьеры в больнице Хопкинса Кувенховен был удостоен двух наград за свою работу в этом учреждении: медали Эдисона (1961) и премии Альберта Ласкера за клинические медицинские исследования. ^[1]

Коллеги и члены семьи Кувенховена вспоминают его как «увлекательного парня. По словам Гая Никербокера, одного из студентов-электриков Кувенховена, прозвище Кувенховена «Дикий Билл» «вызывало некоторое доверие. Воспитанный в Бруклине, он был колоритным. С другой стороны, у него [также] была щедрая сторона». ^[3] Один из внуков Кувенховена, Ник Кувенховен, который в настоящее время работает в Tessco Technologies в Балтиморе, вспоминает, что его дедушка был «чрезвычайно настойчивым и конкурентоспособным человеком. Как учитель, он был известен своей требовательностью, но... он тайно платил за детей, которые показывали надежды, чтобы пойти в школу». ^[1] Дальнейшие заявления Ника показывают, что Уильям Кувенховен «был сложным человеком; он мог быть обаятельным, а затем обнаруживать свою скрытую упрямую натуру. [Однако он] всегда пытался улучшить свою работу. На многих семейных ужинах присутствовали его аспиранты, и разговор часто возвращался к теме их работы». ^[3] Джил Кайслер был одним из этих аспирантов и помог разработать оригинальный портативный генератор переменного тока, который использовался для создания закрытого дефибриллятора. По словам Кайслера, Кувенховен был «мастером, строителем вещей с нуля. Он также преуспел как учитель и администратор, но в гораздо более крупном масштабе он сделал что-то, чтобы помочь бесчисленному количеству людей». ^[1]

К 20 веку электричество постепенно стало частью общества. Благодаря своему интересу к этой области Уильям Кувенховен начал перемонтировать старые дома с помощью электричества, когда он был выпускником колледжа. Однако возникла проблема, когда линейщики коммунальных служб, которые устанавливали линии электропередач, начали умирать от фибрилляции желудочков (ФЖ). ^​​[1]

Исследования Уильяма Кувенховена были сосредоточены на влиянии электричества на сердце, и он хотел разработать инструмент, который мог бы оживлять или шокировать сердце без инвазивной хирургии. Первые процедуры были проведены на крысах и собаках, но оба исследования не дали новаторских результатов. Затем, в 1925 году, Школе гигиены и общественного здравоохранения Джонса Хопкинса была предложена премия в размере 10 000 долларов от Consolidated Edison of New York в сотрудничестве с Саймоном Флекснером и Институтом Рокфеллера для исследования и изучения воздействия электричества на организм человека. ^[4] Главный исследователь этого исследования Consolidated Edison, невролог Джонса Хопкинса Отелло Лэнгворти, привлек Уильяма Кувенховена, который в то время был профессором электротехники, в эту команду. К 1928 году Кувенховен и его команда смогли наблюдать воздействие постоянного и переменного тока на сердце. Они заметили, что когда к сердцу прикладывались разряды низкого напряжения, возникала фибрилляция желудочков. ^[5] Кувенховен также обнаружил, что разряды высокого напряжения от электродов, размещенных на головах крыс, заставляли сердце прекращать перекачивать кровь, поскольку легкие полностью отключались. ^[6]

Другой метод, который Кувенховен использовал для оживления сердец крыс, заключался в проведении СЛР и массаже их грудной клетки. Однако этот метод не удался, поскольку массаж грудной клетки приводил к параличу крыс из-за раздавленных шейных позвонков. К 1933 году Кувенховен переключил свое исследовательское внимание на собак. Он обнаружил, что подача второго импульса электричества, также известного как контршок, приводила к восстановлению синусового ритма и нормальному сокращению сердца. ^[6] Первоначально сердце собаки прошло через фибрилляцию желудочков, которая происходит, когда сердце проходит через быстрые электрические импульсы. Однако с помощью процесса, называемого дефибрилляцией, сердце удалось оживить. ^[6]

Новость о находке Кувенховена начала менять подход к кардиологической помощи. Несмотря на высокие риски процедуры, ее использовали врачи в Медицинской школе Case Western . В 1947 году доктор медицины Клод Бек стал первым хирургом, который поместил электроды непосредственно на сердце, находившееся в состоянии фибрилляции желудочков во время операции. Исследования Кувенховена также оказали влияние на Отделение анестезиологии Медицинской школы Джона Хопкинса . В 1940-х годах исследователи Джеймс Элам и Питер Сафир усовершенствовали экстренный метод искусственной вентиляции легких «рот в рот», который необходим для насыщения крови кислородом, когда сердце больше не функционирует. ^[4]

В 1950 году Кувенховен начал свои исследования по закрытому грудному дефибриллятору. Альфред Блэлок , тогдашний заведующий хирургическим отделением, поначалу с сомнением отнесся к идеям Кувенховена. Однако вскоре он согласился предоставить лабораторное помещение и оборудование для исследований Кувенховена. Сначала Кувенховен и его команда наблюдали за эффектом электродов на противоположных сторонах грудной клетки. Они отметили, что кратковременный переменный ток силой 20 ампер способен вернуть сердце из состояния фибрилляции желудочков в нормальный синусовый ритм. Сэмюэл Тальбот, хирург, который в то время изучал сердечные аритмии у собак, попросил Кувенховена объединить свои исследования по дефибриллятору с исследованиями Тальбота. После этого Кувенховен заметил, что ток лучше всего протекает вертикально, а не горизонтально, когда проходит через сердце собаки. Заметив это, он смог уменьшить интенсивность удара на 50 процентов. ^[5]

К 1957 году Кувенховен и его команда разработали прототип специально для работы с людьми. Это новое устройство весило около 200 фунтов и состояло из небольшой коробки с двумя изолированными кабелями с медными электродами, которые подавали переменный ток. Один электрод должен был быть помещен над надгрудинной ямкой, а другой электрод должен был быть помещен над верхушкой сердца. ^[4] В 1961 году Кувенховен и его команда смогли запустить первый по-настоящему портативный дефибриллятор с помощью и поддержкой компании Mine Safety Appliance Company из Питтсбурга. Это новое портативное устройство весило 45 фунтов и могло поместиться в небольшой пластиковый чемодан.

Гай Никербокер, инженер-электрик, работавший в лаборатории Кувенховена, обнаружил, что медные электроды вызывали повышение кровяного давления в остальной части тела, когда их прижимали к груди собаки, даже до того, как через них пропускали ток. Он выдвинул гипотезу, что ритмичный массаж груди заставляет кровь циркулировать. Это наблюдение проложило путь к третьему важному открытию команды Кувенховена: сердечно-легочной реанимации, также известной как СЛР . ^[7]

В 1957 году дефибриллятор был впервые использован для спасения жизни пациента, страдающего фибрилляцией желудочков в операционной больницы Джонса Хопкинса . Около 2 часов ночи пациент поступил в отделение неотложной помощи больницы Хопкинса с жалобами на расстройство пищеварения. Раздеваясь для обследования, пациент упал, когда у него случилась фибрилляция желудочков сердца. Тогдашний ординатор, доктор медицины Готтлиб Фризингер, помогал Кувенховену в его исследованиях, связанных с дефибриллятором закрытого типа. Пока стажер проводил СЛР на груди пациента, Фризингер помчался в лабораторию, расположенную на 11-м этаже больницы. Ему удалось уговорить сотрудника службы безопасности позволить ему взять дефибриллятор, который был установлен на колесной тележке. Вернувшись в отделение неотложной помощи, Фризингер нанес первый разряд, который не смог перезапустить сердце пациента. Однако второй разряд смог вернуть сердце пациента к нормальному синусовому ритму. Позже было обнаружено, что у пациента был передний инфаркт миокарда. Этот случай стал известен как первая в мире экстренная дефибрилляция при остановке сердца. Фризингер позже заметил, что «он был довольно драматичным в субботу утром на Grand Rounds». ^[5]

После назначения на должность заместителя декана Школы инженерии в Университете Джонса Хопкинса, Кувенховену также предложили должность вице-президента Американского института инженеров-электриков (AIEE). Он занимал пост вице-президента с 1931 по 1933 год и два года спустя стал членом Совета директоров AIEE. В 1961 году Кувенховен получил медаль IEEE Эдисона , врученную AIEE (теперь IEEE ) «за его вдохновляющее лидерство в образовании, за его вклад в области электроизоляции, электрических измерений и электротехники, применяемой в медицине». ^[5] В 1969 году Кувенховен стал первым в истории получателем почетной степени, врученной Школой медицины Джонса Хопкинса за его вклад в медицинскую науку. За два года до своей смерти, в 1973 году, Кувенховену была вручена одна из самых престижных биомедицинских премий в Америке: премия Альберта Ласкера за клинические медицинские исследования. Когда он умер в 1975 году, в некрологе New York Times были отмечены достижения и вклад Кувенховена, в котором говорилось, что он «помогал разработке основных устройств и процедур для лечения сердечных заболеваний, используемых во всем мире». ^[8]

В честь и память о Кувенховене Инженерная школа Уайтинга при Университете Джонса Хопкинса учредила в 1981 году должность профессора Уильяма Б. Кувенховена по электротехнике. В настоящее время эту должность профессора Кувенховена занимает Джерри Л. Принс , заместитель директора по исследованиям в Центре компьютерных интегрированных хирургических систем и технологий. Принс работал над совместной разработкой HARP MRI, которая дает врачам возможность оценить состояние сердечных мышц за считанные секунды. В настоящее время он также исследует обработку изображений и компьютерное зрение с основным применением в медицинской визуализации. ^[1]

Хукер DR, Кувенховен WB, Лангворти OR. «Влияние переменного электрического тока на сердце». Американский журнал физиологии 1933; 103:444–454

Джуд Дж. Р., Кувенховен В. Б., Никербокер Г. Г. Внешняя сердечная реанимация. Монографии по хирургической науке 1964; I:65

Кувенховен В.Б., Джуд Дж.Р., Никербокер Г.Г. «Закрытый массаж сердца». Журнал Американской медицинской ассоциации 1960; 173:94–97.

• Биография центра истории IEEE
• Часть его биографии электробиологов