Очень долгий путь<br />(Из истории хирургии)

Весь этот агрегат не должен превышать по размерам нормальное человеческое сердце. Все «сердце» — величиной с кулак. Какой же миниатюрный нужно создать приборчик, снабжающий его энергией! С огромным, почти неисчерпаемым запасом энергии, — чтобы хватило на весь человеческий век! Совершенно очевидно, что энергия должна все время пополняться, откуда-то черпаться…

Профессор В. И. Шумаков, возглавлявший группу ученых, уже несколько лет работающих над созданием сердечного протеза в Научно-исследовательском институте клинической и экспериментальной хирургии, рассказывал:

— Мы постоянно ведем соответствующие поиски. Весьма интересны с этой точки зрения (речь идет об источнике энергии. — М. Я.) изотопы, в частности плутоний-238. Почти фантастически звучит идея использования энергии, выделяемой организмом человека в ходе обменных процессов. Но в общем это вполне реальная вещь…

И, должно быть, заманчивая — человек, ставший обладателем сердечного протеза, сам же и будет «заведовать» его энергетической базой. И уж в этом случае запасов энергии хватит ровно на столько времени, сколько должно «биться» в его груди механическое сердце.

Своего сердца у человека не будет, а протез должен работать в том же ритме, в каком работало живое сердце. Следовательно, надо найти или создать источник информации, который «подсказывал» бы необходимую частоту его сокращений; объем крови, которую он должен перекачивать в минуту; то, как он должен откликаться на все изменения внешней и внутренней среды, на болезни и волнения, на умственную и мышечную работу. Короче говоря, нужно добиться, чтобы искусственное сердце находилось в таких же гармонических отношениях со всем организмом, как сердце живое, тысячами неподсчитанных связей соединенное с ним.

Вероятно, создание сердечного протеза было бы куда реальней уже сегодня, если бы он требовал только конструкторских усовершенствований, т. е., если бы все дело было в «технических причинах». Беда в том, что механическое сердце не только (и не столько) техника, но и физиология. Точнее, физиология плюс кибернетика. То самое «искусство управлять», о котором шла речь.

Протез сердца всегда должен «знать», как ему надлежит работать, чтобы соответствовать жизнедеятельности всего организма. Целостный организм — система саморегулирующаяся; приданный ему искусственный орган — сердце — должен с предельной точностью включиться в эту саморегуляцию. Однако регулировать деятельность будет какой-то механизм.

Каким образом?

Для того чтобы согласовать искусственную и естественную системы управления, нужно досконально изучить процесс управления в организме, понять, каким образом поддерживается в нем относительное постоянство внутренней среды.

Многое уже известно науке, за прежние века накоплено колоссальное количество знаний и у медиков, и у биологов. Но все это по большей части сведения описательные, качественные, относящиеся к отдельным органам и системам. Надо как-то увязать эти разрозненные сведения друг с другом, найти их количественное соотношение, выразить математически весь грандиозный комплекс физиологических процессов.

Человек — идеально организованная система, но еще до сих пор не разгадано, как осуществляется в ней идеальное управление. До сих пор неведомо, каким образом сердце «узнает», как ему надо изменить режим работы, сколько в минуту перекачивать крови, чтобы поддерживать жизнь человека в непрерывно меняющихся внешних и внутренних условиях. Не зная этого, не зная, на чем основываются приспособительные реакции сердца, нельзя научиться управлять механическим сердечным протезом.

Как «угадает» искусственное сердце, сколько надо дать «ударов» в минуту, когда человек бежит или когда сочиняет стихи? Как оно сможет обеспечить более интенсивным кровообращением тот или иной заболевший орган? Какой темп должно оно взять, когда студент, умирая от страха, стоит перед экзаменатором, или как должно сбавить темп, когда отличная оценка уже проставлена в зачетной книжке? С какой скоростью нужно «прогонять» кровь по сосудам отдыхающего старика и по сосудам играющего в «классы» ребенка?

Не счесть вопросов, которые можно таким образом поставить. Немыслимо предвидеть и изучить все возможные ситуации, в какие попадает человек на протяжении жизни. А между тем искусственное сердце нужно приспособить именно к каждой ситуации, к любой потребности каждого человека в каждую единицу времени.

Это, казалось бы, неразрешимое уравнение с числом неизвестных, равным бесконечности, можно решить одним путем: создать модель совместной работы различных частей организма, связанных с кровообращением и дыханием. Математическую модель комплекса физиологических систем, закодированную в виде программы для электронно-аналоговой машины.

Сперва это должна быть модель для изучения процессов контроля и управления в человеке и животных, по аналогии с которыми и создается данная модель. И лишь после нее сотворить более полную и сложную, тоже математическую модель для управления искусственным сердцем.

Первая упрощенная модель подразумевает получение ответов от электронно-аналоговой машины на вопросы: как количественно связаны между собой все характеристики организма и как они связаны с кровообращением? С помощью моделирования можно разобраться в этой взаимосвязи, узнать, что происходит в физиологических системах животного, когда к нему подключено искусственное сердце. В конечном счете, изучая модель, можно найти то минимальное (один-два-три) количество самых главных показателей, по которым следует «настраивать» деятельность сердечного протеза.

Найти алгоритм управления. Только после этого можно будет создать другую программу, заложить ее в другой электронный механизм и поручить ему автоматическое управление искусственным сердцем.

Какое из двух научных направлений победит: трансплантация — пересадка — живых сердец или имплантация — вживление — механических? Или, быть может, оба направления объединятся в одно и будут дополнять друг друга?

Такая «объединительная» попытка была уже совершена в апреле 1969 года доктором Дентоном Кули. Человек, ожидавший донора для пересадки сердца — 47-летний X. Карп, — почувствовал себя так скверно, состояние его настолько ухудшилось, что, по словам Кули, он умер бы, так и не дождавшись донора. Кули решил пересадить ему искусственное сердце, обещая заменить его, как только появится подходящий донор.

Дентон Кули имплантировал больному сердце, состоящее из дакроновых волокон и пластиков и работающее от электрического датчика, к которому подключено проводами. Дакроновый протез бился в груди Карпа 63 часа. Потом его заменили сердцем «подходящего» донора. На следующий день реципиент умер.

Клинический эксперимент не был доведен до конца, поэтому никаких выводов по нему нельзя делать. Однако 63 часа работы полного сердечного протеза в организме человека — это обнадеживающе долго.

По утверждению некоторых ученых, речь о временной замене сердца протезом может идти лишь в том случае, если он безупречно проработает в организме не менее 6 месяцев; а для того, чтобы отважиться на постоянную замену, срок этот должен быть намного большим. Исследователи надеются, что «полноценное» искусственное сердце будет готово к практическому использованию в ближайшие 10 лет.

Сегодня, как мы уже знаем, ни одно из двух направлений не может быть применено для лечения людей, потому что ни в одном из них не устранены самые главные препятствия.

В Канаде подсчитали среднюю продолжительность жизни больных, которым была сделана трансплантация сердца, и больных, которым ее по каким-либо причинам не произвели, но они поступили в клинику для этой цели. Оказалось, что первые прожили после операции значительно меньше, чем вторые, не оперированные.

Это о пересадках.

А вот — о замене биологического сердца искусственным. Рассказывает известный американский ученый, профессор хирургии У. Лиллехей:

— В хирургическом лечении сердца достигнуты значительные успехи. Но что, по моему мнению, прежде всего нужно той тысяче людей, которые ежедневно погибают у нас от сердечно-сосудистых заболеваний, — так это новое сердце. Лет десять назад я заявил, что, если бы мне и моим сотрудникам дали достаточно средств на исследования, мы бы создали искусственное, механическое сердце, и его можно было бы поместить в грудную клетку. Но проблема оказалась сложнее, чем мы предполагали вначале, и теперь многие относятся к нашим усилиям скептически, резко уменьшаются ассигнования на исследования. Нам приходится думать о том, где достать деньги для продолжения работы, ведь средства требуются немалые. И тем не менее в этой области уже есть реальные успехи. Один мой коллега из Миссисипи полностью заменяет сердце животных искусственным. В среднем они нормально живут от недели до 24 дней. Я убежден, что механическое сердце поможет радикально решить проблему.