В тот же день, когда Браунвальд провела знаковую операцию по замене митрального клапана, в Бостоне Дуайт Харкен осуществил первую в мире замену аортального клапана. Протез представлял собой люцитовый шарик в капсуле из нержавеющей стали с кольцом, имеющим тефлоновую подложку. Пациента с тяжелым стенозом аортального клапана подключили к АИК и охладили до 26°C. Формирующие обструкцию кальцинированные створки вырезали, а на их место к фиброзному кольцу пришили шелковой нитью имплант. Несмотря на все риски, первый пациент из Джексонвилла, штат Флорида, выжил, а искусственный клапан работал хорошо.
6 июня Харкен прооперировал второго пациента, из Массачусетса, благополучно прожившего с шаровым протезом клапана на протяжении 22 лет. Этому мужчине провели операцию на предстательной железе без профилактического курса антибиотиков, и несколько недель спустя он умер от инфекции протеза. К сожалению, следующие пять пациентов, которым Харкен заменил аортальный клапан, скончались, и ему пришлось приостановить программу. В то же время первоначальную конструкцию шарового протеза немного модифицировали для митрального клапана.
Операции Браунвальд и Харкена активно обсуждались на симпозиуме в Чикаго. Альберт Старр из Портленда, Орегон, поздравил единственную женщину-хирурга с ее смелостью и достижениями и сам начал готовиться к имплантации нового протеза, вдохновением для создания которого послужила обычная винная пробка. Это искусственный клапан был результат коллаборации усилий врачей и инженеров и использовался на протяжении десятилетий.
Рисунок 8.3: А. Альберт Старр. Б. Лоуэлл Эдвардс.
Осенним утром 1958 года инженер на пенсии Лоуэлл Эдвардс пришел к Старру в кабинет. На Эдвардсе был костюм для гольфа и кроссовки, и он пожал Старру руку с тремором, характерным для болезни Паркинсона. Эдвардс был талантливым изобретателем, получившим 63 патента в различных областях. Одной из его разработок стал топливный насос для самолета, который широко использовался во время Второй мировой войны. Эдвардс, родом из семьи выдающихся инженеров, всегда был обеспеченным человеком. В пожилом возрасте он мечтал создать искусственное сердце, и, хотя открыто он о своих мотивах не говорил, причиной тому была потеря близкого родственника, скончавшегося из-за сердечной недостаточности.
К вопросу о кровяном насосе Старр отнесся скептически, но, отдавая должное инженерному гению Эдвардса, отметил, что в этом, вероятно, есть смысл, раз уж люди потратили столько лет на попытки создать искусственный сердечный клапан. В свои 32 года Старр был уже опытным хирургом общего профиля: он обучался у Блэлока и оперировал раненых во время Корейской войны. Роскошный «кадиллак» Эдвардса, припаркованный снаружи, заставил его повнимательнее присмотреться к эксцентричному пожилому инженеру. Так Старр и Эдвардс приступили к созданию собственного механического митрального клапана.
Сначала они воспроизвели концепцию Браунвальд, смоделировав из гибкого пластика анатомическую копию клапана с двумя створками. Однако из-за быстрого образования сгустков крови и тромбоза устройства результаты тестирования на животных оказались неудовлетворительными. Старр пришел к выводу, что синтетические поверхности и кровь – это плохое сочетание, как и АИК без гепарина. Однако гепарина в таблетках не существовало, поэтому пациенты не могли принимать его на постоянной основе. Даже если закрыть глаза на риск кровотечения, пациенту пришлось бы делать внутривенные инъекции каждые несколько часов. В 1950-х годах появился антикоагулянт варфарин, что послужило значительным вкладом в хирургию. Но обратимся к интригующей истории этого изобретения.
В 1920-х годах крупный рогатый скот в Канаде и приграничных штатах США поразило странная болезнь, которое вызывала спонтанное кровотечение. Позднее выяснилось, что виновником был заплесневелый силос из донника, который содержал вещество, инактивирующее протромбин – фактор свертывания крови. Коровы в буквальном смысле умирали от плохой коагуляции, но лишь в 1933 году висконсинский фермер Эд Карлсон отправился в Мэдисон, чтобы убедить ветеринара взяться за это дело и диагностировать загадочное заболевание. В субботний день большинство веткабинетов оказались закрыты, поэтому он случайно забрел в лабораторию профессора биохимии Карла Линка.
Только в 1940 году Линку удалось изолировать дикумарол, который являлся корнем проблемы, а к 1948 году он синтезировал варфарин – агент мощнее дикумарола, изначально применявшийся в качестве крысиного яда.
Название «варфарин» произошло от первых букв Исследовательского фонда выпускников Висконсина (WARF) и части – арин от кумарина.
С 1954 года, после того как витамин К стали применять в качестве антагониста, варфарин начали использовать для профилактики инсультов у пациентов с фибрилляцией предсердий.
Отказавшись от дизайна митрального клапана, созданного Богом, Старр и Эдвардс вырвали страницу из книги Хуфнагеля и взяли за основу шарик в клетке.
Рисунок 8.4: Типы клапанных протезов: А. шаровой клапан; Б. поворотно-дисковый клапан; В. двустворчатый клапан; Г. свиной биопротез; Д. биопротез из ксеноперикарда.
Лабораторией Эдвардса был сарай в саду его летнего домика в Северном Орегоне. Пара часто встречалась для обсуждения материалов и особенностей дизайна, и в итоге они сошлись на пластиковом шарике в металлической клетке из трех изогнутых прутьев. На круглом основании клапана, или протезе фиброзного кольца, было большое тканевое кольцо, куда накладывали закрепляющие швы. Концепция была простой. Собственный митральный клапан пациента удаляли вместе с сухожильными хордами и сосочковыми мышцами и к краям клапанного отверстия пришивали тканевую манжету. Далее протез пришивали за его кольцо, а потом опускали на его место, и клетка проскальзывала во входное отверстие левого желудочка.
Когда имплант был надежно установлен и сердце заполнялось кровью, мяч смещался в нижний конец клетки во время фазы наполнения желудочков и откатывался назад, закрывая отверстие при сокращении. Именно так происходило у собак.
Жизнь животных, перенесших имплантацию шарового клапана, измерялась месяцами, а не днями. По мере совершенствования дизайна в жертву были принесены более 40 собак – один крепкий лабрадор по кличке Блэки прожил больше года.
Тогда многое зависело от готовности кардиологов направлять пациентов на операцию, ведь собаки не платят по счетам. Старр пригласил Герберта Грисволда, заведующего кардиологическим отделением больницы, посетить лабораторию и послушать клапаны, щелкающие в груди животных. Стетоскоп не требовался, поскольку шум был слышен и так. Пациент и его вторая половина должны были к нему привыкнуть. Протез произвел впечатление на Грисволд, и тот предложил Старру многих пациентов, которым могла помочь операция. На как долго мог продержаться клапан? Старр и Эдвардс тоже задавались этим вопросом. За десять лет сердце делает более 400 миллионов сокращений, при этом кровь будет ударять мяч о стенки клетки. Выдержат ли материалы такую нагрузку? Один из талантливых лаборантов Старра создал акселерометр, имитировавший движение клапана до 6000 раз в минуту при давлении до 150 мм рт. ст. Тестирование заняло чуть более трех недель и было эквивалентно более 40 годам жизни человеческого сердца.
Примечательно, что у материалов Эдвардса и конструкции клапана, придуманного Старром, не появилось значительных признаков износа в таких условиях. Клетка была достаточно прочной, чтобы выдержать удары, а упругий пластиковый мяч практически не изменился. Магия! По мнению Грисволда, протез заслуживал клинических испытаний. Пациенты отчаянно нуждались в помощи, в отличие от собак. К 1960 году ни одна из них не прожила более трех месяцев после замены митрального клапана.
Возможно по глупости, в качестве первого случая Старр выбрал сложную повторную операцию. Прикованная к постели 33-летняя женщина постоянно находилась в кислородной палатке. Ранее она перенесла два неудавшихся ремонта клапана, при которых для поддержки протекающих створок использовалась поливиниловая губка. Несложно догадаться, что операционное поле представляло собой воспаленное месиво – незавидная хирургическая перспектива.
25 августа Старр провел операцию под пристальным взглядом своего приятеля-инженера. Повторное проникновение в грудную клетку с рассечением грудины – неприятное занятие. Из-за сильно увеличенного сердца внизу и тканей, плотно соединенных фиброзными спайками, всегда присутствует риск разрезать правый желудочек. К счастью, этого не произошло. Вскоре женщину подключили к АИК с охлаждением до 32°C, а тонкостенное левое предсердие отделили от приросшего перикарда. После месяцев митральной регургитации полость была сильно расширена, так что подобраться к бесполезному клапану оказалось легко. Старр вырезал большую его часть, а с помощью 20 отдельных швов шелковой нитью зафиксировал шарик в клетке. Белая пришивная манжета, черные швы и блестящий шарик во входном отверстии левого желудочка выглядели впечатляюще. Отключая пациентку от АИК, все ликовали по поводу упешной операции. Но так ли успешно она прошла?
Когда несчастная женщина полностью пришла в сознание в послеоперационном блоке, она смогла общаться с персоналом и даже сесть для проведения рентгенографии грудной клетки. Однако, пристально изучив рентгеновский снимок, Старр не на шутку встревожился. В левом предсердии просматривался большой воздушный пузырь, который, видимо, скрывался в увеличенном искривленном ушке. Устранить его неинвазивным путем не представлялось возможным, и когда через несколько часов пациентка, мучаясь от боли, перевернулась в постели, пузырь сместился. Женщина внезапно потеряла сознание из-за воздушной эмболии сонных артерий.
«Воздух в мозге – конец жизни», – всегда говорил я своим коллегам.
Клапан, через который прошел воздух, радостно тикал, пока женщина не умерла всего через десять часов после операции. Для сложной повторной операции по имплантации инновационного клапана такой исход был настоящей катастрофой. Однако в нашем деле катастрофы развивают устойчивость.