НАСА согласилось на сотрудничество с Университетом Бейлора, но работа с кровью была трудной. Для предотвращения гемолиза требовалось свести к минимуму турбулентность и напряжение сдвига[101]. Ученый НАСА Боб Бенковски отметил: «Перекачивать кровь все равно что перекачивать наполненные жидкостью воздушные шары, плавающие в жидкости. Чтобы они не лопнули, приходиться делать это максимально осторожно». У миниатюрного прототипа насоса была всего одна движущаяся часть – импеллер, приводимый в движение за счет магнитов внутри самих лопастей. Катушка в корпусе насоса создавала вокруг импеллера магнитное поле, благодаря которому он совершал тысячи оборотов в минуту, втягивая кровь и выбрасывая ее непрерывным потоком.
Команда НАСА, назначенная на этот проект, приложила огромные усилия, чтобы минимизировать гемолиз, используя суперкомпьютеры Cray для моделирования поля потока[102]. Они выяснили, что толерантность вокруг импеллера и формы лопасти была минимальной. Изменения в геометрии в размере 10 или 20 тысячных долей дюйма могли создать крайне разрушительные перемены в кровеносном пути, но в итоге ученые смогли добиться удовлетворительныйх результатов. Магнитные лопасти вращались настолько быстро, что эритроциты проносились со свистом. «Это как провести пальцем по пламени свечи: если сделать это достаточно быстро, вы не обожжетесь», – сказал Фрейзер.
Рисунок 13.4: Майкл Дебейки с левожелудочковыми вспомогательными устройствами Novacor и НАСА.
Финальная версия левожелудочкового вспомогательного устройства Дебейки была изготовлена из титана компанией MicroMed Technology. Приточную канюлю, весом менее 113 граммов, вводили в верхушку левого желудочка, в то время как тело насоса через дакроновый трансплантат выбрасывало кровь в восходящую аорту. Устройство легко умещалось в грудной полости. По сравнению с пульсирующими насосами, оно было чем-то новым. Провод все равно выходил через кожу к блоку управления и аккумуляторам, но он был гораздо меньше и не такой неудобный. То же самое относилось и к портативным компонентам.
Колоритный Роб Джарвик переехал в Нью-Йорк, чтобы основать офис и лабораторию своей компании в небоскребе на Манхэттене. Я столкнулся с ним в 1996 году, на конференции торакальных хирургов в Сан-Антонио, Техас, когда представители сердечно-сосудистой компании спросили моего мнения о его вмешательствах, направленных на улучшение кровотока через закупоренные артерии ноги. В конце разговора Джарвик отвел меня в сторону, открыл портфель и достал титановый цилиндр размером с большой палец. Внутри корпуса был осевой насос в форме торпеды. Когда он подключил устройство к розетке и поместил его в ванну, наполненную водой, оно зашипело. Насос не больше морковки перекачивал 6 л/мин.
«Это прекрасный насос для воды, но он повредит эритроциты», – сказал я, еще не зная о разрабатываемом Дебейки левожелудочковом вспомогательном устройстве, и добавил: – Но я бы хотел протестировать его в своей оксфордской лаборатории».
Единственными учеными, сотрудничавшими с Джарвиком при создании его осевого насоса, были Кули и Фрейзер в их животной лаборатории в Хьюстоне. Как обычно, они жестко конкурировали с Дебейки в попытках разработать долгосрочную поддержку кровообращения, и это была моя возможность присоединиться к гонке. В Кембридже работали со свиными сердцами, а я занялся механической альтернативой. Это было похоже на соревнования по гребле, но обо всем по порядку. У меня не было лаборатории в Оксфорде. Мне нужно было основать ее, причем быстро.
Бад Фрейзер присутствовал на конференции в Сан-Антонио, поэтому Джарвик попросил его ненадолго отвезти меня в Хьюстон и продемонстрировать работу устройства на теленке. Впечатляющее зрелище. Небольшой кровяной насос устанавливался непосредственно в полость левого желудочка, и его ротор совершал 8000 об/мин, практически не повреждая кровь. Магия! Загвоздка состояла в том, что телята очень быстро вырастали в коров, слишком крупных, чтобы их можно было держать в стойле. Из-за этого срок использования насоса был ограничен. Хотя мне не хотелось экспериментировать на животных, я понял, что альтернативой могут стать взрослые овцы.
Уникальный аспект устройства, впоследствии известного как Jarvik-2000, заключался в том, что тело титанового цилиндра удерживалось в верхушке левого желудочка манжетой, поэтому приточная трубка между сердцем и насосом отсутствовала. Кровь попадала в отверстие и напрямую сталкивалась с быстро вращающимся ротором. Она поступала в короткую дакроновую трубку, которую я решил соединить с нисходящей аортой в задней части грудной клетки. Более того, я мог провести всю операцию через левую половину грудной клетки без подключения к АИК, поэтому овцы быстро восстанавливались. Некоторые жили абсолютно без пульса целый год, сохраняя нормальную функцию органов. Мозг, почки, печень и кишечник крупного млекопитающего нормально работали при такой странной физиологии. Гипотеза Уомплера оказалась верна. Я же ошибался начет эффекта миксера для яиц и гемолиза. Левожелудочкового вспомогательного устройства размером с большой палец оказалось достаточно для поддержания жизни, поэтому вскоре я отважился испытать его на пациенте.
Пока Джарвик продолжал свои исследования, до Оксфорда дошла другая спасительная технология. В 1998 году Ричард Кларк, глава кардиохирургии Национальных институтов здоровья в Вашингтоне, вышел на пенсию и приехал ко мне в годовой творческий отпуск. Ричард участвовал в развитии нового левожелудочкового вспомогательного устройства непрерывного потока для временного использования на пациентах с инфарктом и тех, кого не получалось отлучить от АИК. Было получено разрешение на его использование в исследовательских целях в США, но первые пациенты в Питтсбурге не восстановились, поэтому после трех последовательных смертей программа застопорилась.
В феврале того же года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов пригласило меня в Вашингтон для обсуждения моего опыта с левожелудочковым вспомогательным устройством HeartMate в качестве альтернативы трансплантации. Кларк присутствовал на той встрече.
Он отвел меня в сторону, чтобы показать АВ180, новый вращающийся кровяной насос размером с велосипедный звонок и весом всего 225 граммов.
У него имелся всего один движущийся элемент – шестилопастная турбина, которая пять лет разрабатывалась в лабораториях Джорджа Маговерна, заведующего кардиохирургическим отделением больницы Аллегейни в Питтсбурге. Как и Уомплер, Маговерн уверждал, что, когда кровь проходит по крошечным капиллярам диаметром с клетку, пульсовое давление отсутствует. По этой причине в экстренных ситуациях можно использовать менее травматичные насосы меньшего размера. Однако Маговерн и Кларк хотели создать систему, которая могла бы поддерживать пациента не менее полугода, поскольку многим сердцам требуется гораздо больше времени на восстановление, чем пара дней.
7 августа Ричард прибыл в Оксфорд со своей женой и привез с собой АВ180. Небоскребы и оксфордские шпили резко контрастировали друг с другом. Из лучшей в мире системы здравоохранения в страдающую Национальную систему здравоохранения Великобритании. Тем не менее вот-вот должно было произойти нечто примечательное. 9 августа в 14:00 раздался звонок. Звонила кардиолог Миддлсекской больницы в Лондоне, следившая за нашими приключениями в сфере поддержки кровообращения. Она лечила 21-летнюю студентку Оксфордского колледжа, приехавшую домой на каникулы. Изначально Джули жаловалась на симптомы гриппа, но через несколько дней у нее появились вялость, одышка, потоотделение на фоне озноба и отсутствия выработки мочи. Фактически девушка умирала. Окружная больница признала это и быстро направила ее в кардиологическое отделение лондонской больницы.
Кардиолог диагностировала вирусный миокардит с плохой остаточной функцией левого желудочка, поэтому девушку подключили к аппарату ИВЛ и ввели ей внутриаортальный баллонный насос. Это было лучшее лечение, которое ей могли предложить, но оно не помогало. Более того, произошла закупорка главной артерии ноги, конечность похолодела, посинела и стала сочиться молочной кислотой. Заботливая врач дежурила у постели Джули и в итоге пришла к мысли, что последний шанс пациентки – левожелудочковое вспомогательное устройство. «Есть ли оно у нас?» – спросила она. «Не уверен, – ответил я, – но привозите ее к нам, и мы посмотрим, что можно сделать». После этого я позвонил Ричарду.
Джули привезли к 04:00, и к этому времени у нее было неизмеримое кровяное давление, а также почечная и печеночная недостаточность. Мы подготовили операционную с АИК. В тот момент, когда я провел скальпелем по ее грудной клетке, кровотечения уже не было, и линия ЭКГ замедлялась, собираясь остановиться. Начни мы на пару минут позже, было бы слишком поздно. Попав в оксигенатор, черная кровь снова покраснела. В операционной воцарилась тишина. Я знал, что Ричард готовил свой насос, поэтому просто спросил: «Как нам имплантировать эту штуку?»
Сначала мы ввели жесткую приточную трубку в левое предсердие пациентки. Она направляла насыщенную кислородом кровь из легких в центробежный насос, который, по сути, стал новым левым желудочком. Затем установили гибкий сосудистый трансплантат, чтобы направить кровь к аорте. Все просто. Само устройство находилось с правой стороны груди, между легким и сердцем, и, учитывая жесткость приточной канюли в противовес хрупкости стенки предсердия, я пришил отрезок человеческой аорты, чтобы обеспечить безопасное удаление. Мы хранили человеческие донорские клапаны и сегменты кровеносных сосудов в холодильнике операционной на случай таких экстренных ситуаций. Это были запчасти, законсервированные, благодаря отделению гомографтов[103].