Дело сердца. 11 ключевых операций в истории кардиохирургии — страница 60 из 80

отяжении девяноста минут[27] — это был первый случай, когда подобного результата удалось добиться за пределами СССР.

Кольф и его коллеги из Кливленда обозначили вектор, показали, в каком направлении следует работать, и вскоре разработкой искусственного сердца занялись ученые по всему миру. Так, исследователи из Токио создали сердце с гидравлическим приводом, которое поддерживало в собаках жизнь до пяти часов, а ученым из Аргентины удалось увеличить этот показатель до тринадцати часов. Поначалу не было какого-то единого представления о внешнем виде или принципе работы искусственного сердца. Кто-то пытался копировать желудочки настоящего сердца, используя сдавливаемые жидкостью или газом пластиковые мешочки. В одной оригинальной модели использовался маятник, в ходе своих колебаний поочередно сжимающий левое и правое предсердия. В другой был позаимствован насос, применяемый в аппарате искусственного кровообращения, — кровь проталкивалась по пластиковой трубке с помощью установленных на вращающемся колесе роликов.

Выбор источника питания тоже был очень важен. В состоянии покоя сердце среднестатистического человека перекачивает порядка 7200 литров крови ежедневно. Стало ясно, что для того, чтобы перемещать столь большие объемы жидкости, потребуется значительное количество энергии. Очевидным было также и то, что ни один из существующих источников электропитания в организме не поместится, поэтому без внешнего питания не обойтись. В качестве одного из вариантов рассматривали имплантируемый в грудную полость электромотор, подсоединенный к внешним аккумуляторам с помощью пропущенных через кожу проводов. В других прототипах использовался пневматический или гидравлический привод: подвижные части искусственного сердца приводились в движение сжатым маслом, водой или газом, которые закачивались в грудную клетку через трубки из внешнего модуля.

С учетом того, сколько выдающихся ученых занялись разработкой искусственного сердца, было довольно неожиданным, что первый патент на него был выдан человеку, у которого не было даже базовых знаний по медицине или физиологии. Пол Уинчелл — чревовещатель, прославившийся в начале 1950-х годов на всю страну благодаря собственному телешоу, а затем ставший голосом Тигры в диснеевском мультфильме про Винни-Пуха. На досуге любил что-нибудь изобретать и запатентовал немало довольно полезных вещей — например, «невидимый ремень для подвязки» или «электросито». Его модель искусственного сердца, созданная в 1963 году, состояла из четырех полимерных мешочков, причем «желудочки» сдавливались нажимной пластикой с питанием от электромотора, который предполагалось носить снаружи на ремне. Устройство, которое так и не сделали, было бы, вероятно, совершенно непрактичным в использовании, однако то, что на него выдали патент, сослужило хорошую службу, так как тем самым Уинчелл получил права на ряд конструкционных особенностей, которые другие разработчики намеревались использовать в своих собственных приборах. Узнав про существование патента, Уильям Кольф был так взволнован, что связался с Уинчеллом, чтобы договориться насчет создания собственного искусственного сердца без нарушения каких-либо прав.

Если одни пытались создать прибор, который полностью заменил бы собой человеческое сердце, то другие пошли в ином направлении. В 1957 году Берт Куссеров из Йеля разработал вспомогательную желудочковую систему (ВЖС) — небольшой имплантируемый кровяной насос, предназначенный для увеличения производительности одного из желудочков сердца. Результаты были не очень впечатляющими — собаки жили не более десяти часов, — однако сама идея была крайне важной: такой насос можно было теоретически использовать для помощи все еще функционирующему сердцу, которое из-за сильных повреждений не могло работать на полную мощность. Гораздо большего успеха удалось добиться Эдриану Кантровицу из Нью-Йорка, который использовал ВЖС простой конструкции для увеличения сердечного выброса левого желудочка у собак, многие из которых прожили с имплантированным устройством несколько месяцев. На человеке данная технология была применена в Хьюстоне, где Майкл Дебейки в конце 1950-х начал работать над созданием устройств вспомогательного кровообращения. В 1961 году он нанял на работу молодого аргентинца Доминго Лиотта, который сконструировал у себя в Кордобе несколько прототипов искусственного сердца.

Первый рабочий ВЖС Дебейки и Лиотта назвали дополнительным насосом левого желудочка. Их прибор представлял собой трубку с двойными стенками из полиэфирной ткани с клапанами на концах: один конец крепился к левому предсердию, а другой подводился к нисходящей дуге аорты. Когда в пространство между стенками трубками закачивался воздух, ее просвет сжимался, проталкивая кровь в аорту. Ритмичные сжатия воздуха проводились за счет внешнего компрессора, который с помощью электрокардиографа синхронизировался с собственным сердцебиением пациента. Девятнадцатого июля 1963 года коллега Дебейки Стенли Кроуфорд установил это устройство 42-летнему мужчине, который не смог поправиться после установки ему протеза аортального клапана. ВЖС взяла на себя большую часть работы неисправного левого желудочка пациента, ежеминутно перекачивая до двух с половиной литров крови. Прибор работал идеально, однако пациент был уже в слишком плохом состоянии, когда его запустили — мозг был поврежден, а большинство органов отказывало, — так что четыре дня спустя он умер. Результат, конечно, печальный, однако это был исторический момент: впервые кровообращение человека поддерживалось с помощью имплантированного внутрь организма устройства.

Несмотря на все эти достижения, многие были недовольны тем, как медленно продвигались исследования. Очень немногие учреждения обладали необходимыми для проведения подобных экспериментов оборудованием, подопытными животными и персоналом. Возникла необходимость привлечения дополнительного финансирования, причем в больших объемах. В 1963 году Майкл Дебейки обратился за помощью к правительству США, выступив перед комитетом сената по вопросам здравоохранения. У него были все основания рассчитывать на их благосклонность: председателем комитета был Листер Хилл, сын Лютера Леонидаса Хилла, первого американского хирурга, наложившего швы на человеческое сердце. Как и следовало ожидать, Дебейки выделили на продолжение исследований четыре с половиной миллиона долларов, а еще через два года государство раскошелилось на невиданную сумму — в сорок миллионов долларов[28] — на разработку искусственного сердца, поставив задачу уже к 1970 году имплантировать первое устройство.

К 1964 году команда Дебейки протестировала восемь разных моделей насосов, среди которых были как полностью искусственные сердца, так и ВЖС. Они были двух моделей — в виде пакетиков, которые вставлялись внутрь желудочков сердца, и такие, которые накладывались на сердечную мышцу снаружи, помогая ей сокращаться. Ни один из прототипов, однако, не дал удовлетворительных результатов в лабораторных тестах, и Дебейки понял, что предстоит решить еще грандиозное количество вопросов. Кажущаяся простота модели человеческого сердца дает неправильное представление обо всех тонкостях сердца живого, в частности, о его способности к саморегуляции: если объем поступающей по венам крови растет, сердце реагирует увеличением выброса — эта взаимосвязь называется, в честь обнаружившего ее физиолога, законом Старлинга. При том, что левый и правый желудочки работают при разном давлении, количество проходящей через них крови тщательно выравнивается: в ходе экспериментов на животных Дебейки обнаружил, что отек легких, развивающийся обычно у подопытных собак, связан именно с несбалансированной работой желудочков. Любое искусственное сердце должно было быть мощным, однако при этом от него требовалось бережное отношение с хрупкими эритроцитами — в противном случае эти клетки крови будут лопаться, вызывая серьезные повреждения почек пациента. Еще одна проблема заключалась в имевшихся в распоряжении материалах: существовавшие в то время виды пластика были недостаточно долговечными, к тому же провоцировали появление тромбов, которые попадали в кровоток, вызывая смертельную закупорку сосудов мозга или легких.

Столкнувшись с чередой этих проблем, Дебейки решил временно приостановить изобретение искусственного сердца и сосредоточиться на разработке ВЖС, которые давали более обнадеживающие краткосрочные результаты. За пару лет его команде удалось сконструировать новую модель, работающую на углекислом газе. Они протестировали ее на сотнях телят, некоторым из которых удалось прожить целых три месяца. Данное устройство, если быть более точным, представляло собой ЛВЖС (левостороннюю вспомогательную желудочковую систему), так как задача заключалась в помощи более крупному и более мощному левому желудочку сердца. На собрании Нью-Йоркской ассоциации кардиологов в феврале 1966 года Дебейки выступил с докладом о своей работе, предположив, что мир вскоре будет готов к тому, чтобы имплантировать их новую ЛВЖС человеку. Его слова вызвали неподдельный интерес, и одна телевизионная компания снаружи Методистской больницы выставила дежурить свой микроавтобус, чтобы первой осветить это великое событие, как только оно произойдет.

Им пришлось подождать, так как первое клиническое применение ЛВЖС случилось больше двух месяцев спустя. 21 апреля бывшего шахтера 65 лет по имени Марсель Дераддер забрали в операционную, чтобы заменить пораженный болезнью аортальный клапан. Но когда операция закончилась, его сердце оказалось не в состоянии поддерживать кровообращение. Каждый раз, когда хирургическая бригада пыталась отключить пациента от аппарата искусственного кровообращения, кровяное давление угрожающе падало: сердечная мышца была слишком повреждена, чтобы перекачивать необходимое количество крови. Быстро обсудив ситуацию с коллегами, Дебейки принял решение использовать ЛВЖС в надежде, что через какое-то время ослабленный миокард сможет восстановить свои силы. Устройство было подсоединено одним концом к левому желудочку, другим — к крупной подмышечной артерии. Сам насос, который находился вне тела, представлял собой куполообразную камеру с пластиковой мембраной, по одну сторону от которой была кровь, а по другую — газ. Когда в камеру закачивался углекислый газ, мембрана натягивалась и выталкивала кровь, а когда газ выкачивался, камера вновь наполнялась кровью, и цикл повторялся.