Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_4103_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
101
Бигелоу стал третьим человеком, которому пришла в голову эта идея. На тот момент он уже
несколько лет занимался исследованием гипотермии и добился существенного прогресса –
он охлаждал собачьи тела до температуры значительно ниже нормальной и проводил
экспериментальные операции на открытом сердце. Его коллеги, однако, столкнулись с
неприятной проблемой. Иногда при охлаждении собак до желаемой температуры их сердце,
ни с того ни с сего, останавливалось, и его никак не удавалось запустить снова. Однажды
утром это произошло прямо на глазах у Бигелоу в его, расположенной в подвале,
лаборатории. Первым делом его охватило чувство раздражения: вместо того чтобы
оперировать собаку, он с коллегами был вынужден провести день, пытаясь (причем явно
безуспешно) ее оживить. Наблюдая за неподвижным сердцем, Бигелоу был поражен тем,
насколько здоровым оно выглядело. Он ткнул в него пальцем, и, к его удивлению, оно вдруг
ответило энергичным сокращением. Заинтригованный, он ткнул еще и еще, и каждый раз
сердце реагировало обычным, казалось бы, ударом.
Бигелоу пришел к тому же заключению, что и Хайман: возможно, небольшой разряд
электрического тока окажет такой же эффект. Он обратился в Канадский национальный
научно-исследовательский совет, который свел его с инженером-электриком Джеком
Хопсом. Хопс занимался разработкой нового метода пастеризации пива – темой, которая
была близка его сердцу, – и с неохотой согласился ввязаться в новый проект. Вскоре, однако,
идея Бигелоу его заворожила, и когда другой его коллега-хирург Джон Каллахен наткнулся
на описание кардиостимулятора Хаймана, они поняли, что были на верном пути. Хопс
посетил лабораторию Кувенховена, чтобы разузнать про его дефибриллятор, а также про
исследования проводящей системы сердца. Вскоре после этого визита он сконструировал
импульсный генератор – настольный модуль, который вырабатывал регулярные
электрические импульсы. Бигелоу надеялся, что этот электрокардиостимулятор поможет
поддерживать жизнь в собаках, находящихся в состоянии глубокой гипотермии. Первый
эксперимент, однако, закончился неудачей: при температуре 17°C у животного остановилось
сердце, и все попытки оживить его не увенчались успехом. Разочарованный, Бигелоу стал
тестировать прибор на кроликах и собаках при комнатной температуре и обнаружил, что
кардиостимулятор прекрасно справляется с задачей запуска остановившегося сердца. Когда
же сердце снова начинало биться, прибор мог корректировать его естественный ритм, давая
хирургу возможность контролировать сердцебиение и задавать частоту ударов между 60 и
200 в минуту.
В своих первых опытах они пользовались электродом в виде иглы, похожим на тот, что
был у Хаймана. Но довольно быстро Бигелоу и его коллеги поняли, что такой метод был
неоправданно трудоемким. Они смастерили катетер-электрод, представлявший собой
провод, вводимый через вену и проталкиваемый по кровеносным сосудам к сердцу. Таким
образом кардиостимулятор можно было использовать, не вскрывая грудную клетку, а это
значительно упростило проведение данной процедуры. Бигелоу решил, что прибор можно
использовать и на людях, и Каллахен воспользовался им при лечении пяти пациентов с
сильной сердечной аритмией. К досаде врачей, добиться какого-либо результата не удалось –
позже Каллахен понял, что электроды нужно было вводить в другую часть сердца. Попади
они на пять сантиметров ниже, у них бы все получилось – вот, оказывается, какое небольшое
расстояние разделяет жизнь и смерть.
В октябре 1950 года Каллахен на собрании Американской коллегии хирургов выступил с
докладом о своей работе. Неделю спустя он получил письмо от Пола Золла, кардиолога из
больницы Бет-Изрейел в Бостоне, в котором тот просил подробней рассказать ему об
устройстве кардиостимулятора. Золл увидел в этом приборе потенциальное решение одной
проблемы. Ранее в тот год он лечил женщину с частыми приступами Морганьи – Адамса –
Стокса – обмороками, вызванными временной остановкой сердца. Эти обмороки были
симптомами блокады сердца – сбоя проводящей системы, из-за которого электрические
сигналы от водителя ритма не доходят до мышечных волокон. Золл не смог помочь той
женщине, и, к его огромному сожалению, три недели спустя она умерла.
102
Во время Второй мировой войны Золл работал вместе с Дуайтом Харкеном в полевом
госпитале в Глустершире. Наблюдая, как тот вынимает осколки снарядов из сердца раненых
солдат, он заметил, насколько чувствительна сердечная мышца к внешнему воздействию. А
раз так, значит, электрическая стимуляция может помочь предотвратить скоропостижную
смерть у пациентов с блокадой сердца – то есть она сможет поддерживать сердцебиение в
периоды, когда естественный сердечный ритм пропадает. В ходе экспериментов на
животных с использованием генератора электрических сигналов, похожего на прибор Хопса
и Каллахена, Золл пришел к выводу, что размещать электроды прямо на сердце не
обязательно: если повысить напряжение, то их можно прикладывать к коже на груди. Это
был гораздо более быстрый и безопасный способ, который к тому же давал полный контроль
над сердцебиением.
Первым пациентом, на котором опробовали внешний кардиостимулятор, был мужчина
семидесяти пяти лет, поступивший в бостонскую больницу 28 августа 1952 года. У него был
нестабильный сердечный ритм и регулярные приступы Морганьи – Адамса – Стокса. Врачам
с трудом удавалось сохранять ему жизнь с помощью уколов адреналина прямо в сердце – за
четыре часа их было сделано целых тридцать четыре. В итоге было принято решение
использовать кардиостимулятор, и электроды разместили на груди пациента. Прибор в
течение двадцати пяти минут поддерживал в пациенте жизнь, но потом его пульс сошел на
нет, и врачам пришлось признать поражение. В следующем месяце в больницу с острой
сердечной недостаточностью доставили второго пациента, которому было шестьдесят пять
лет. На шестой день госпитализации у него случилась первая из целой серии остановок
сердца, и его тоже подсоединили к кардиостимулятору. Через его грудь начали пропускать
регулярные разряды напряжением до 130 вольт. Сначала прибор можно было использовать
по необходимости, лишь время от времени, а на четвертый день естественный ритм сердца
полностью исчез, и теперь кардиостимулятор работал без остановки. Более чем два дня
сердце больного продолжало биться благодаря регулярным разрядам тока – их было
девяносто в минуту, и производила их стоящая рядом с кроватью большая коробка.
То, что этот пациент все же пошел на поправку, стало переломным моментом. И врачи, и
общественность были под впечатлением от случившегося: «Просто подключите
отказывающее сердце к розетке переменного тока», – предлагал один явно упрощавший
ситуацию заголовок. Блокада сердца тем не менее была довольно редким расстройством, так
что поначалу не все поняли, насколько часто кардиостимулятор может оказываться
полезным. Золл этого тоже пока не знал, однако благодаря стремительному развитию
хирургии и, в частности, операциям на открытом сердце его устройству вскоре предстояло
стать незаменимым оборудованием для каждой операционной в отделении кардиохирургии.
Первым человеком, который это признал, стал патолог Морис Лев из Чикаго. В начале
1950-х, как раз когда Лиллехай проводил свою первую операцию на открытом сердце с
использованием метода перекрестного кровообращения, Лев указал ему на то, что подобные
манипуляции с сердцем могут привести к его блокаде. «Что это такое?» – спросил Лиллехай.
Лев объяснил ему, что когда он будет резать и зашивать сердечную мышцу, то может
ненароком повредить проводящую систему сердца, что немедленно отразится на
сердцебиении. Если продолжать нашу аналогию с оркестром, то представьте себе, что
музыкантам приходится репетировать в зале, где освещение работает с перебоями: пока
горит свет, музыканты могут повторять задаваемый дирижером ритм, однако стоит им
оказаться в темноте, они уже больше не могут ничего разглядеть, и музыка затихает.
Практика вскоре показала, что Лев был прав. У большинства первых пациентов Лиллехая
был дефект желудочковой перегородки – то есть лишние отверстия в разделяющей левый и
правый желудочек стенке. Чтобы этот дефект исправить, приходилось накладывать швы в
опасной близости от проводящей ткани сердца, и у семерых из первых семидесяти пациентов
в ходе операции развилась блокада сердца. Все эти пациенты умерли. Лиллехай обнаружил,
что использование препарата изопреналин снижает показатель смертности до пятидесяти
процентов, однако это все равно было слишком много. Узнав про работу Золла, Лиллехай
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
103
понял, что кардиостимулятор может стать решением проблемы, и опробовал этот метод на
нескольких своих пациентах. Прибор действительно не давал человеку умереть, однако
возникала другая проблема – пациент каждую секунду получал удар током в шестьдесят
вольт. Эти разряды причиняли мучительную боль, а ведь пациентам приходилось оставаться
подключенными к аппарату и днем и ночью, так что можно себе представить, что положение
их было весьма незавидным. Так, один из них, которому пришлось терпеть эти удары током
на протяжении нескольких недель, покончил с собой, отключив прибор, – он предпочел
смерть этой бесконечной пытке. У других пациентов там, где к коже прикреплялись
электроды, появлялись ожоги и волдыри. Учитывая, что большинство пациентов Лиллехая
были дети, радости от такого результата было мало. Экспериментируя с животными, его
коллега обнаружил, что если разместить электроды непосредственно на сердце, то
потребуется ток гораздо меньшего напряжения, настолько маленького, что пациент даже не
будет замечать этих разрядов. Лиллехай стал применять эту методику в 1957 году,
прикрепляя электроды к сердцу в конце каждой своей операции. Результаты были
поразительные: показатель смертности из-за блокады сердца уменьшился с сорока до двух
процентов.
Вскоре он обнаружил, что у этой спасающей жизни терапии были и недостатки. Детей,
которые полностью зависели от подключенного к розетке прибора, было не так просто
перемещать по больнице: например, чтобы добраться до кабинета рентгенолога,
приходилось через всю больницу протягивать дополнительный провод питания. Это,
конечно, доставляло немалые неудобства, а после масштабного отключения электричества в
Миннеаполисе, которое произошло 31 октября 1957 года, недостатки питающегося от общей
сети кардиостимулятора стали совершенно очевидными. На протяжении трех часов врачи
носились вокруг пациентов, делая им уколы, в отчаянных попытках не дать их сердцам
остановиться. Каким-то чудом выжить удалось всем, но тем не менее Лиллехай четко
понимал, что нужно найти способ исключить подобный сценарий в будущем.
Очевидным решением проблемы было создание портативного устройства на батарейках.
Лиллехай попросил одного студента-физика разработать что-нибудь в этом духе, но через
несколько месяцев тот признался, что у него ничего не вышло. Раздосадованный Лиллехай
наткнулся в коридоре на Эрла Баккена, инженера-электрика, который частенько появлялся в
больнице для ремонта и обслуживания оборудования операционных. Лиллехай поведал ему
о своей проблеме и спросил, сможет ли тот изготовить для него желаемый прибор. Баккен
принял вызов и отправился домой ковыряться в своем гараже – скромном небольшом
помещении, оказавшемся штаб-квартирой компании «Медтроник», которую он со своим
зятем основал несколькими годами ранее. Дела шли медленно, и помимо ремонта
сломанного медицинского оборудования Баккен зарабатывал еще и починкой телевизоров.
Копаясь в своей мастерской, заваленной всяким хламом, он откопал старый номер журнала
«Популярная электроника» и вспомнил, что в нем была статья со схемой электронного
метронома – это был простейший контур с несколькими типовыми радиодеталями, который
затем подсоединялся к динамику, чтобы тот через настраиваемый интервал времени
производил регулярные щелчки. Баккен понял – это именно то, что было нужно. Слегка
скорректировав предложенную в статье схему, он поместил устройство в небольшую
коробку и снабдил батарейкой
[21]
. Уже через несколько дней после встречи с Лиллехаем
Баккен представил первый портативный кардиостимулятор. Лиллехай был очень доволен.
Баккен был уверен, что новый прибор будет еще не один месяц тестироваться на
животных, поэтому когда, вернувшись в больницу на следующий день, он увидел молодую
пациентку, на шее у которой висел его аппарат с проводками, уходящими в разрез на ее
груди, он был, мягко говоря, шокирован. Он сразу же разыскал Лиллехая, и тот объяснил
ему, что быстрая проверка на подопытных животных подтвердила работоспособность
устройства, поэтому он не видит смысла ждать, прежде чем использовать его на людях.
Баккена отправили обратно в гараж сделать еще несколько кардиостимуляторов, и уже через
несколько месяцев было довольно привычным делом видеть кого-нибудь из маленьких
104
пациентов Лиллехая прогуливающимся по коридору больницы с этим портативным
прибором в перекинутой через плечо кобуре.
Использование портативного кардиостимулятора дало невероятные результаты. «Мы не
только исключили риск внезапной смерти у таких пациентов, но также кардинально
улучшили их физическое и психологическое состояние», – написал Лиллехай. Дети, которые
не могли обойтись без кардиостимулятора, теперь могли вставать с постели, а некоторым
даже разрешили вернуться домой. Большинство нуждалось в приборе лишь
непродолжительное время – пока не восстановится нормальный сердечный ритм, но если
надо, то устройство можно было не снимать месяцами. Изначально Лиллехай планировал
использовать его в качестве послеоперационной меры, но вскоре обнаружил, что прибор
помогает пожилым пациентам, у которых блокада сердца стала следствием перенесенного
сердечного приступа. Баккену пришлось нанять дополнительный персонал, чтобы успевать
справляться с заказами на новые кардиостимуляторы, и за следующие несколько лет были
проданы тысячи устройств. Пациенты, несколько лет назад ставшие инвалидами, теперь
могли вернуться к работе и вести активную жизнь. Так, в одной газете рассказывалась
история Карла Бейкера, тридцативосьмилетнего инженера, который благодаря
закрепленному на пояснице кардиостимулятору смог снова играть в гольф и ходить в
походы.
Вместе с тем прибор был далек от совершенства. Когда ты постоянно подключен к
коробке с электроникой, ужасно неудобно принимать душ или плавать. Провода
кардиостимулятора были очень хрупкими: так, один пациент регулярно появлялся в офисе у
Баккена по понедельникам, потому что в выходные, на танцах, у него постоянно ломался
какой-нибудь из проводков. Самой же серьезной проблемой были частые инфекции, так как
проводки выводились наружу через незаживающую рану. Единственным способом
устранить этот риск была имплантация всего устройства – электродов, проводов и самого
кардиостимулятора – внутрь тела, хотя в 1958 году мало кто из ученых считал, что это
практично и вообще возможно.
Одним из тех, кто не разделял подобного пессимизма, был швед по имени Оке Сеннинг.
Ученик Кларенса Крафурда, он страстно увлекался инженерным делом и участвовал в
создании первого аппарата искусственного кровообращения и первого дефибриллятора в
Скандинавии. Его первое знакомство с сердечной аритмией было болезненным: в детстве его
ударила током настольная лампа, вызвав непродолжительную фибрилляцию желудочков, и
он почувствовал, как его сердце остановилось. Сеннинг регулярно бывал в США и обсуждал
с Бигелоу и Лиллехаем их работу. Заручившись помощью Руне Элмквиста – инженера из
местной, специализирующейся на электронике, компании, он начал заниматься разработкой
собственного кардиостимулятора в Каролинской больнице в Стокгольме. Первым делом
Сеннинг и Элмквист сделали устройство, очень напоминающее придуманное Баккеном,
однако Сеннинг отчетливо понимал все недостатки внешнего импульсного генератора и
хотел создать прибор настолько малого размера, чтобы его можно было вживлять под кожу.
Всего пару лет назад такое было совершенно немыслимо, но теперь в развитии
электроники началась новая волнующая эра. В кардиостимуляторах Бигелоу и Золла
применялись вакуумные лампы – громоздкие и ненадежные детали, которым нужен был
массивный корпус. Изобретенный в 1947 году транзистор – устройство для усиления
электрического сигнала и управления им – был гораздо меньше размером и потреблял
намного меньше электроэнергии, что позволило радикально уменьшить размер электронных
схем. Первый радиоприемник серийного производства на транзисторах – Regency TR-1 –
поступил в продажу в конце 1954 года. Реклама гласила, что по размеру это радио меньше
пачки сигарет или бокала мартини, такое сравнение многое говорило об интересах
директоров рекламных агентств того времени. Используя кремневые транзисторы, только
что появившиеся тогда в Швеции, Элмквист смог создать кардиостимулятор, который
помещался на ладони.
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
105
Сеннинг не торопился опробовать изобретение Элмквиста на ком-то из своих пациентов,
но 6 октября 1958 года у него не оставалось другого выбора. В тот день к нему в
лабораторию зашла «молодая и энергичная» женщина по имени Элсе-Мари Ларссон и
попросила его имплантировать кардиостимулятор ее сорокачетырехлетнему мужу Арну. За
несколько недель до этого Арн заразился гепатитом, поев в ресторане устриц, и инфекция
отразилась на сердце. Теперь он переживал до тридцати приступов Морганьи – Адамса –
Стокса ежедневно, и Элсе-Мари оставалось лишь беспомощно наблюдать за ним, стоя у
кровати каждый раз, когда его пульс падал до жалких двадцати ударов в минуту. Сеннинг
объяснил ей, что все еще проводит тестирование на животных и пока не сделал
кардиостимулятор, пригодный для людей. «Так сделайте тогда», – требовательно ответила
она.
Против такого напора устоять было сложно. Чтобы подстраховаться, Элмквист сделал
сразу два кардиостимулятора, в простенькой схеме которых использовалась всего пара
транзисторов. Он залил их эпоксидной смолой, используя в качестве формочки банку из-под
гуталина марки Kiwi, – получился предмет, по размеру и форме напоминающий хоккейную
шайбу. Вечером 8 октября Сеннинг провел операцию, подведя электроды к сердцу Арна и
спрятав кардиостимулятор за мышцы живота. Поначалу казалось, что все хорошо, однако в
два часа ночи кардиостимулятор внезапно перестал работать. В спешке съездив в
лабораторию Элмквиста, чтобы взять запасной аппарат, Сеннинг на следующее утро заменил
вышедший из строя прибор, и на этот раз проблем никаких не возникло: кардиостимулятор
работал как полагается, и Ларссона перестали мучить приступы. Примерно раз в неделю
аккумулятор садился, и его приходилось перезаряжать. Делалось это фантастическим по тем
временам способом – беспроводным: на груди Ларссона крепилась катушка, через которую
пропускали электрический ток, и благодаря электромагнитной индукции в катушке
поменьше, что находилась у него под кожей, также возникал ток, заряжавший аккумулятор.
Кардиостимулятор проработал всего полтора месяца, однако этого оказалось достаточно,
чтобы помочь Ларссону преодолеть самый тяжелый период болезни. Он поправился и смог
спокойно прожить без кардиостимулятора следующие три года, хотя блокада сердца, которая
и стала всему причиной, никуда не делась. В 1961 году ему опять стало хуже, и Сеннинг
установил ему третье по счету устройство. За десять лет счет пошел уже на десятки, а когда
Арн Ларссон в 2003 году умер, ему было установлено в общей сложности двадцать два
кардиостимулятора, благодаря которым он смог пережить спасшего ему жизнь хирурга.
Ларссон благодаря своей болезни не только подтолкнул врачей к усовершенствованию
кардиостимулятора, позволив проводить проверку эффективности новых аппаратов на своем
организме, но и сам, будучи по образованию инженером-электриком, тоже приложил руку к
разработке прибора.
Людей, которых называли изобретателями кардиостимулятора, можно насчитать не
меньше дюжины, однако у Руне Элмквиста, без сомнения, есть все основания претендовать
на это звание в одиночестве. Простое устройство, созданное им, пусть и проработало всего
месяц, было все же первым кардиостимулятором, который имплантировали внутрь
человеческого тела. Более того, своему первому пациенту Элмквист подарил
дополнительные сорок четыре года жизни. Несколько месяцев спустя слегка доработанную
модель кардиостимулятора хирург Гарольд Сиддонс имплантировал двум пациентам в
Лондоне: один из них после операции смог работать еще в течение десяти месяцев, а это
было впечатляющим наглядным подтверждением возможностей данного устройства. То, что
официальным «изобретателем кардиостимулятора» позже был назван американский инженер
Уилсон Грэйтбатч (если верить надписи на обложке его автобиографии), нисколько не
умаляет заслуги Сиддонса, но Грэйтбатчу первому удалось создать прибор, срок
эксплуатации которого исчислялся не месяцами, а годами.
По образованию Грэйтбатч тоже был инженером-электриком. Он начал свою карьеру с
изготовления кардиомониторов для лаборатории Корнельского университета, где
проводились эксперименты на животных. Он заинтересовался проблемой сердечного ритма в
106
1951 году после случайного разговора с двумя нейрохирургами и тут же пришел к выводу,
что найти решение поможет электроника. Несколько лет спустя, собирая устройства для
мониторинга сердечной деятельности у животных, он по ошибке вставил не ту радиодеталь и
обнаружил, что получившаяся схема с определенной периодичностью создает импульсы
тока. Вообще-то цель работы Грэйтбатча была совсем иной, но он сразу же понял, что
получившуюся схему можно использовать в качестве основы для кардиостимулятора. Но
вплоть до начала 1958 года Грэйтбатчу никак не удавалось заинтересовать врачей, пока он
наконец не познакомился с хирургом, который оценил его идею и увидел в ней потенциал.
Уильяма Чардака, заведующего отделением хирургии в больнице для ветеранов в
Буффало, сразу же убедила уверенность Грэйтбатча в том, что современная электроника
может помочь создать долговечный имплантируемый в тело человека кардиостимулятор.
Чардак полагал, что прибор, работающий благодаря ртутно-цинковому элементу – источнику
питания, изобретенному во время войны, – может прослужить по меньшей мере пару лет,
прежде чем понадобится его заменить. Вдохновленный энтузиазмом хирурга, Грэйтбатч
ушел с работы и вложил в проект все свои сбережения – две тысячи долларов. Первый
сделанный им кардиостимулятор напоминал – во всяком случае, внешне – устройство
Элмквиста. Шесть сантиметров в диаметре и всего полтора сантиметра в толщину – этот
прибор был залит эпоксидной смолой, а затем покрыт тонким слоем силиконовой резины.
Первый успех пришел в июне 1960 года, когда Чардак имплантировал одно из таких
устройств Франку Хенефелту, мужчине семидесяти семи лет с полной блокадой сердца. В
месяцы, предшествовавшие операции, пульс Франка падал до тридцати двух ударов в
минуту, что приводило к регулярным обморокам. Одно особенно неудачное падение привело
к черепно-мозговой травме, после которого он стал носить футбольный шлем. После
имплантации кардиостимулятора Франк полностью поправился, и его пульс поднялся до
пятидесяти пяти ударов в минуту. Шлем был уже не нужен, и он вернулся к нормальной
жизни. Следующие два пациента продемонстрировали похожий результат, а вскоре отбоя от
пациентов не было – все стремились попасть к Чардаку с просьбой поставить им одно из его
устройств. Широкое медицинское сообщество, прежде не спешившее признавать полезность
подобных технологий, быстро осознало, что полностью имплантируемый кардиостимулятор
был значительным шагом вперед, позволявшим пациентам вернуть здоровье, утраченные
месяцы, а то и годы назад.
В октябре 1960 года Грэйтбатч продал патент на свое изобретение компании Medtronic,
основанной Эрлом Баккеном. Это был рискованный шаг, так как незадолго до этого
независимый эксперт сделал заключение, что потенциальный рынок для продажи прибора
очень маленький – во всем мире потребуется не более десяти тысяч кардиостимуляторов. Но
к концу тысячелетия ежегодно продавалось 600 000 приборов, а дышащее на ладан
производство, которое Баккен организовал в своем гараже, превратилось в успешный бизнес
и доросло до международной корпорации с более чем 85 000 сотрудников.
После многочисленных неудачных попыток и скепсиса, с которым все отзывались о
кардиомониторе, его наконец признали эффективным методом лечения. Были, однако, и
здесь свои недостатки: у первых пациентов случалось, что напряжение, необходимое для
стимуляции сердца, должно было возрасти, чтобы достичь нужного эффекта, а
кардиостимулятор этого сделать не мог и становился в таком случае бесполезным. Эта
проблема была в итоге решена при помощи электрода нового типа
[22]
. Еще одним слабым
местом были провода, которые имели обыкновение ломаться, пока не нашли новые
материалы и методы изготовления. Серьезную проблему представлял также срок службы
аккумулятора: по оценкам Грэйтбатча, его кардиостимулятор должен был работать не менее
пяти лет, однако у первых пациентов он в лучшем случае мог продержаться полтора года.
Прошло еще одно десятилетие, прежде чем появились по-настоящему долговечные
источники питания. Тем временем, однако, нужно было решить еще одну серьезнейшую
проблему.
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
107
* * *
Первые имплантируемые кардиостимуляторы представляли собой незамысловатые
устройства, способные выполнять лишь одну-единственную функцию: где-то раз в секунду
они создавали электрический импульс для стимуляции желудочка, задавая, подобно
метроному, равномерный темп, пока батарейка не садилась. Частота импульсов
программировалась заранее, и менять ее было нельзя, так что как во время отдыха, так и при
физической нагрузке сердечный ритм пациента оставался одним и тем же. Кроме того,
прибор никак не учитывал индивидуальный ритм сердца, из-за чего возникала вероятность,
что кардиостимулятор начнет «соперничать» с сигналами, посылаемыми собственным
водителем ритма сердца. В худшем случае это могло привести к фибрилляции желудочков и
даже смерти. Был нужен кардиостимулятор, который никак не препятствовал бы
естественным сокращениям сердечной мышцы. Решением стало хитроумное устройство,
которое не только посылало сердцу инструкции, но еще и прислушивалось к нему. Основной
механизм этого устройства был изобретен еще в 1942 году, хотя изначально он и не
предполагался для использования стимуляции сердца. Два кардиолога из Нью-Йорка,
занимавшиеся исследованием блокады сердца, поместили электрод в предсердие, чтобы
отслеживать электрические импульсы естественного водителя ритма сердца. Этот сигнал
усиливался, а потом возвращался через другой электрод в желудочек. В случаях полной
блокады сердца – когда электрический сигнал от предсердия не доходил до желудочка – этот
прибор позволял ему добраться до цели обходным путем.
В 1957 году два исследователя из Бостона, Мозес Джуда Фолкман и Элтон Уоткинс,
попытались найти этой идее клиническое применение. Они провели опыты на двадцати
четырех собаках, хирургическим путем вызывая у них блокаду сердца, чтобы сигналы из
предсердия не доходили до желудочков, в результате их пульс сильно падал. После этого они
подсоединяли их к миниатюрному транзисторному усилителю – устройству, которое
улавливало слабенький электрический сигнал предсердно-желудочкового узла и
увеличивало его амплитуду в пятьдесят раз. Этого усиленного сигнала было достаточно,
чтобы спровоцировать сокращение желудочков. То есть это было похоже на вручение очков
ночного видения музыкантам из оркестра, пытающимся играть в полной темноте: очки
позволят снова видеть движения дирижера и следовать его ритму. Прелесть устройства была
в том, что оно не задавало искусственный ритм, а помогало сердцу работать в своем
собственном: сердцебиение увеличивалось при нагрузке, достигая от 90 до 130 ударов в
минуту. «Собака игривая и хорошо ест», – сообщили ученые. Подопытное животное
полностью выздоровело.
Это, однако, не полностью решало проблему, так как прибор мог стимулировать работу
желудочков только в случае, если водитель ритма сердца регулярно вырабатывал
электрические импульсы. Но у некоторых людей повреждения сердца были настолько
обширными, что синусовый узел не справлялся с выработкой собственных импульсов.
Чтобы помочь пациентам с данной проблемой, кардиолог из Майами по имени Дэвид Нэйтан
разработал прибор, в котором кардиостимулятор сочетался с усилителем естественных
импульсов предсердий. Помещенный в предсердие электрод постоянно «прислушивался» к
сигналам, усиливал их и передавал в желудочки. Если никакого импульса не
обнаруживалось, искусственный водитель ритма стимулировал сердечную мышцу до
возобновления собственных сигналов сердца. Хирург из Нью-Джерси Виктор Парсоннет три
года спустя придумал решение еще лучше: его кардиостимулятор «по требованию»
отслеживал работу желудочков, а не предсердий, и активизировался только тогда, когда
частота сердцебиения падала ниже 69 ударов в минуту. Для крепления электродов аппарата
Парсоннета к сердцу не требовалось серьезной и потенциально опасной операции: они
вводились в вену через небольшой надрез в области паха. Эта методика, описанная еще
коллегой Бигелоу Джоном Каллахеном, была повторно открыта в 1960-х годах и вскоре
стала предпочтительным методом имплантации кардиостимуляторов.
108
Еще один шаг в усовершенствовании кардиостимуляторов был сделан в 1971 году, когда
инженер-электрик Барух Беркович разработал устройство, которое воздействовало не только
на желудочки, но и на предсердия. Этот так называемый «двухкамерный» кардиостимулятор
отслеживал активность сердца и в случае необходимости стимулировал обе камеры сердца
по очереди. Благодаря этому с каждым ударом сердца перекачивался больший объем крови,
что повышало эффективность его работы. Менее чем за десять лет кардиостимулятор из
обычного метронома эволюционировал до прибора с гораздо более сложным устройством.
Вместе с тем у этого механизма по-прежнему оставалось уязвимое место –
недолговечность. Грэйтбатч оценил срок службы первых имплантируемых
кардиостимуляторов в пять лет, однако такой прогноз был слишком оптимистичным.
Слабым звеном оказались ртутно-цинковые батарейки, которых, как правило, хватало не
более чем на полтора месяца. Большинство пациентов обнаруживало, что батарейка села,
только тогда, когда возвращались прежние симптомы их заболевания, при этом врачи никак
не могли предсказать, когда именно прибор прекратит работать. В одной из лондонских
больниц врачи придумали прикладывать к груди пациентов радиоприемник, настроенный на
средние частоты: если динамик регулярно щелкал, значит, кардиостимулятор все еще
работал должным образом. Были испробованы всевозможные альтернативы
ртутно-цинковым источникам питания: так, в 1960 году хирург из Бирмингема Леон Абрамс
разработал кардиостимулятор с внешним беспроводным блоком питания, от которого
электроды питались через катушки. Другие пробовали задействовать естественные движения
человеческого тела, чтобы получать электроэнергию по принципу работы механизма
самозаводящихся часов. Наконец, поиск идеального источника питания привел к самому
невероятному в истории медицины нововведению: создали кардиостимулятор с питанием от
атомной батареи.
В 1968 году Виктор Парсоннет написал в Комиссию по атомной энергии США с
просьбой оказать содействие в разработке долгосрочного источника питания. Комиссия как
раз искала способы улучшить имидж ядерной технологии путем ее применения в небольших
масштабах в гражданской жизни, тем самым продемонстрировав ее безопасность, и уже
разработала электрические генераторы на основе плутония для маяков и космических
зондов. Ученые из комиссии подтвердили возможность изготовления атомной батареи
небольшого размера для питания кардиостимулятора. Они разработали простое и
компактное устройство: тонкую проволоку из плутония-238, заключенную в титановую
капсулу. По мере распада плутоний выпускает альфа-частицы, от столкновения которых со
стенками капсулы вырабатывается тепло, преобразуемое затем с помощью компонента под
названием «термопара» в электричество – эта же технология впоследствии использовалась
для обеспечения электропитанием зондов «Вояджер». В 1969 году кардиостимулятор с
ядерным источником питания был успешно имплантирован собаке по кличке Брюнхильда –
исследователи почему-то не подумали, что назвать животное в честь героини оперы Вагнера,
которая погибла в огне, будет плохим предзнаменованием.
После многочисленных тестов ядерный кардиостимулятор в апреле 1970 года во
Франции наконец имплантировали человеку. Три месяца спустя Констанция Ладелл,
пятидесятишестилетняя мать четверых детей из Барнета (район Лондона. – Прим. ред.), стала
первым человеком в Великобритании и третьим в мире, получившим одно из таких
устройств. На следующий день после операции, про которую в газете Evening Standard
вышла статья под заголовком «Названная матерью с атомным сердцем», члены рок-группы
Pink Floyd репетировали в радиостудии BBC перед живым выступлением с новым, пока еще
не выпущенным, альбомом. Обдумывая его название, вокалист группы Роджер Уотерс
листал газету, как вдруг наткнулся на эту историю. «А как вам это, парни?» – сказал он,
показывая на заголовок. Пластинка в итоге вышла с названием «Мать с атомным сердцем» –
это был первый и единственный хит, названный в честь разработанного специально для
сердца устройства.
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
109
К 1975 году было имплантировано порядка 1400 ядерных кардиостимуляторов, и ни в
одном из них батарея не села. Британский научно-исследовательский центр по атомной
энергии в Харуэлле заключил с государством контракт на производство батареек для
кардиостимулятора, и это стало одним из самых масштабных применений ядерной
технологии в гражданских целях. Причем результаты были феноменальными: рассчитанные
на десять лет устройства оказались еще более долговечными. Десятки из них проработали
двадцать и более лет, а один, имплантированный в 1973 году, все еще работал тридцать один
год спустя.
Разумеется, были серьезные опасения по поводу размещения внутри человеческого тела
плутониевого элемента. Попадание в кровоток даже одной миллионной грамма этого
вещества привело бы к неминуемому смертельному исходу, так нужны были строжайшие
меры предосторожности. Разработанная титановая капсула с тройными стенками могла
выдержать авиакатастрофу или прямое попадание пули, а каждый прибор ставился на
государственный учет, чтобы гарантированно знать его местонахождение. Ни один из
вышеперечисленных сценариев так и не был проверен на практике, но когда в 1998 году
ядерный кардиостимулятор случайно сожгли, капсула осталась нетронутой, и никакой
утечки радиации не произошло. Получается, что ядерные кардиостимуляторы оказались
даже безопасней обычных, которые, к несчастью, имели привычку взрываться при
нагревании: в 1977 году крематорий в Солихалле ужасно пострадал в результате взрыва,
вызванного кардиостимулятором на ртутно-цинковой батарее, который по ошибке оставили
внутри трупа. В результате после этого происшествия взяли за правило в обязательном
порядке извлекать кардиостимулятор перед кремацией. И тем не менее, согласно
проведенному в 2002 году опросу, более половины всех крематориев на территории
Великобритании сталкивались со взрывами кардиостимуляторов.
Расцвет ядерных кардиостимуляторов был непродолжительным, но связано это было не с
их безопасностью – она-то была безупречной. В 1972 году Уилсон Грэйтбатч вместе с
коллегами изобрел литий-йодную батарейку, срок службы которой составлял десять лет. Она
была меньше и гораздо дешевле атомного источника питания, а также избавляла от всех
практических трудностей, связанных с применением радиоактивных веществ. Очевидно, это
было оптимальным решением проблемы короткого срока службы аккумуляторов, и
литий-йодные батареи остаются с тех пор стандартным источником питания
кардиостимуляторов. Кроме того, благодаря их появлению стало возможным создание в
1970-х годах другого устройства – имплантируемого кардиодефибриллятора (ИКД).
Методы сердечной реанимации значительно продвинулись с тех пор, как Клод Бек в
1947-м впервые провел пациенту дефибрилляцию. Восемь лет спустя Пол Золл разработал
дефибриллятор, которым можно было пользоваться, не разрезая грудную клетку. Но в этих
первых моделях применялся переменный ток, который повреждал и обжигал здоровые ткани
– настолько, что, как сказал Дуайт Харкен, «можно было учуять, как жарится сердце
пациента». Кардиолог из Бостона Бернард Лоун и Барух Беркович продемонстрировали, что
постоянный ток куда безопасней, и разработанный ими новый дефибриллятор, впервые
использованный в 1961 году, стал значительным шагом вперед. Он мог не только возвращать
к жизни пациентов без пульса (то есть при фибрилляции желудочков), но также и исправлял
менее серьезные виды аритмии, при которых сердце продолжает биться, однако делает это
хаотично.
Лоун назвал эту терапию кардиоверсией. Первым пациентом, на котором ее применили,
стала женщина шестидесяти трех лет – ее доставили после сердечного приступа в больницу
Питера Бента Бригхэма. У нее была тахикардия (слишком частое сердцебиение), против
которой лекарства оказались бессильны. Лоун принял решение попробовать провести
кардиоверсию, и пациентке дали разряд электрического тока продолжительностью 2,5
миллисекунды. Ее сердце немедленно вернулось к своему нормальному ритму. «Пациентка
пришла в себя две минуты спустя и была весьма удивлена своим хорошим самочувствием», –
записал Лоун.
110
Другой метод реанимации, появившийся приблизительно в то же самое время, вообще не
требовал никаких приборов. В 1960 году Уильям Кувенховен, изобретатель современного
дефибриллятора, написал, что «теперь кто угодно и где угодно может проводить сердечную
реанимацию. Все, что для этого нужно, – это две руки». Придуманная им и его коллегами
методика – точнее, повторно придуманная, так как похожие исследования уже проводились в
Германии в 1880-х годах, однако впоследствии были забыты – заключалась в ритмичном
сдавливании грудины двумя руками. Это было важное открытие, так как с помощью этого
нехитрого способа можно было вернуть к жизни жертв сердечного приступа, у которых
сердце остановилось далеко от ближайшей больницы. Когда задумываешься над этим
сейчас, кажется немного странным, что настолько простая методика, которой теперь
ежегодно обучают миллионы людей, появилась только через несколько лет после
изобретения дефибриллятора.
Еще одно озарение снизошло на медицину в 1960-х годах: у некоторых пациентов сердца,
как сказал Клод Бек, «были слишком здоровыми, чтобы умирать». «Практически каждый
врач сталкивался с ситуацией, когда пациент умирал, а при осмотре его сердца
обнаруженных повреждений было явно недостаточно, чтобы объяснить наступление
смерти», – написал он. Сердечный приступ не означал неминуемую смерть – это был лишь
процесс, который зачастую можно было обратить. Это была чудесная догадка, которая
сделала переворот в лечении сердечных больных. В 1961 году старший ординатор из
Королевской больницы Эдинбурга по имени Десмонд Джулиан предложил открыть
специальное отделение для людей, перенесших сердечный приступ, с круглосуточным
уходом за ними, а также оснащенное оборудованием для электронного мониторинга их
состояния и проведения реанимационных мероприятий. Вскоре подобные отделения стали
открываться по всему миру: сначала в Австралии, а затем в больницах Америки и Канады.
Опубликованное пару лет спустя исследование показало, что такие отделения кардинально
снизили смертность среди сердечных больных. Это были отличные новости для тех, кто уже
находился в больнице. Но как насчет пациентов с серьезной аритмией, состояние которых
большую часть времени не вызывало опасений, и их было невозможно постоянно держать в
больнице? Как можно было помочь им?
Этим вопросом в 1966 году задался кардиолог Мечислав Мировски, когда его старый
друг и коллега во время семейного ужина упал замертво из-за желудочковой тахикардии.
Проблема, из-за которой он умер, была диагностирована ему несколькими неделями ранее, и
хоть лекарства и помогли, все понимали, что в любой момент может случиться рецидив.
Мировски стал думать над тем, как эту смерть можно было предотвратить без постоянной
госпитализации. И тут ему в голову пришла идея: почему бы не сделать миниатюрный
дефибриллятор, который срабатывал бы автоматически и только в случае необходимости, а
затем имплантировать его пациенту?
Это был крайне амбициозный проект, однако упорства Мировски было не занимать. Он
был польским евреем и вырос в Варшаве. Когда немецкая армия в 1939 году захватила город,
Мировски было пятнадцать. Не желая соглашаться носить на себе желтую звезду Давида, он
отправился в шестилетнее странствие через Восточную Европу и Россию, зарабатывал на
жизнь своим умом и преодолел в общей сложности более десяти тысяч километров. Когда в
1945 году он наконец вернулся в Варшаву, то не нашел там ни своей семьи, ни своего дома.
Впоследствии он изучал медицину в Польше, Франции и Америке, где работал вместе с
Хелен Тоссиг и Джоном Хопкинсом, после чего устроился кардиологом в Израиле. Именно
здесь у него зародилась идея об имплантируемом дефибрилляторе, но в его больнице не
было необходимых технических ресурсов для развития этого проекта. Лишь в 1968-м, когда
он перебрался в Синайскую больницу в Балтиморе, ему удалось хоть как-то сдвинуться с
мертвой точки.
Здесь он объединил усилия со специалистом по электронике Мортоном Моуэром, у
которого, по иронии судьбы, возникла точно такая же идея насчет имплантируемого
устройства. Дефибрилляторы занимали много места, и Моуэр поначалу скептически
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана