Главный герой произведения — Михаил Алексеевич Салтыков, в прошлой жизни бывший опытным врачом-нейрохирургом из XXI века, а ныне пребывающий в теле молодого дворянина в Санкт-Петербурге 1805 года. Его цель — внедрить передовые медицинские знания, спасать человеческие жизни и укрепить репутацию своего рода. Действие разворачивается в декорациях осеннего Петербурга. Сюжетная арка начинается с того, что Михаил откладывает визит к приехавшему из Москвы строгому отцу Алексею Петровичу ради спасения умирающего пациента Авдеева. Салтыков успешно проводит сложную операцию по постепенному выпуску гноя из грудной клетки (эмпиемы) методом пункции, чем заслуживает профессиональное признание со стороны главного врача Мариинской больницы Робека и даже своего давнего недруга — лекаря-канцеляриста Штосса. Попутно Михаил успевает выкупить заложенную его предшественником дедовскую шпагу у процентщика Скопина, пообещав взамен устроить его близорукого сына Ефима на безопасную нестроевую службу в госпиталь, задействовав свои связи с майором Бессоновым. Встреча с отцом проходит напряженно, но Михаилу удается фактами доказать свою полезность и самостоятельность, после чего Алексей Петрович временно остается гостить в доме Бутурлиных, где проживает и сам герой.
Вскоре Михаил сталкивается со скрытыми тайнами своего окружения. Домашний французский учитель Луи Готье обвиняет Салтыкова в дурном влиянии на малолетнего Дмитрия Бутурлина, который после рассказов героя начал ставить опасные медицинские опыты на слугах и младшем брате. Михаил улаживает конфликт, заключив с учителем уговор преподавать мальчику латынь через анатомию. Позже во время прогулки случайный прохожий узнает в Готье беглого французского аристократа Анри де Ровьера. Луи тайно исповедуется Салтыкову, признавшись, что двенадцать лет назад присвоил имя умершего на его руках товарища, чтобы спастись от революционного Конвента. В это же время в Мариинской больнице разворачивается интрига: подлый лекарь Званцев пишет ложный донос на честного старшего лекаря Карла Мейера. Михаил объединяет усилия со Штоссом и Никитиным, составляет безупречное медицинское заключение по делу умершего от водянки пациента Полозова и вынуждает руководство прекратить дознание, вернув Мейера на должность. Параллельно герой развивает частную практику: излечивает от почечной колики купца Николая Мироныча, а коллежского асессора Пряхина избавляет от многолетней язвы желудка с помощью строгой диеты и овсяной каши. Салтыков также оказывает первую помощь пострадавшим на пожаре в районе Пески, обучая местных жителей лечить ожоги холодной водой, а не маслом.
Новым вызовом для Салтыкова становится тайное лечение поручика Антона Ртищева — человека, который на летней дуэли тяжело ранил Сергея Бутурлина. Ртищев страдает от застарелой малярии (перемежающейся лихорадки), и Михаилу за две недели необходимо поставить врага на ноги, чтобы тот успел догнать свой ушедший на войну полк. Для этого Салтыков вместе с аптекарем Адамом Лемке проводит опасные ночные химические опыты с летучим эфиром и негашеной известью, в результате чего им впервые в мире удается успешно выделить из перуанской коры чистый концентрат — хинин. Накануне этого героя вызывают на медицинский суд в Военно-сухопутный госпиталь на Выборгской стороне, где консервативные лекари пытаются высмеять его новое изобретение — стетоскоп (слуховую трубку). Михаил защищается делом: без единого вопроса, лишь с помощью трубки, он безошибочно диагностирует у тяжелобольного унтер-офицера Матвеева порок сердечного клапана, чем заставляет замолчать оппонентов и тайно передает один прибор заинтересовавшемуся штаб-лекарю. В это же время Званцев крадет рукописные медицинские памятки Салтыкова, чтобы обвинить его в нарушении государственного закона о цензуре. Штосс помогает Михаилу обойти ловушку, объяснив правила официальной подачи документов, после чего влиятельный Леонид Полторацкий соглашается издать памятки Салтыкова в своей типографии под личным покровительством.
Отец Михаила перед отъездом в Москву сообщает герою, что зимой в Петербург переводится его старший брат Андрей Салтыков, с которым у прежнего владельца тела был серьезный нераскрытый конфликт. Чтобы отвлечь Михаила от «книжной немочи», Пётр Бутурлин организует выезд на псовую охоту в имение Клыковка. Салтыков выигрывает заклады у стариков, благодаря врачебной наблюдательности первым заметив русака и хромую лису. На охоте он спасает от прижигания кочергой порванную собаками руку молодого выжлятника Прошки, промыв её рейнским вином, а на обратном пути в сильном тумане выводит заблудившийся отряд, доверившись инстинктам лошади. Вернувшись, Михаил успешно вылечивает Ртищева чистым хинином и отправляет его в строй. Перед этим Салтыков берет у поручика зараженную малярией кровь и методом скарификации (втирания в царапины) тайно прививает её неизлечимо больной сифилисом Елизавете Веженской, запуская в её организме лечебный жар.
Кульминация тома происходит в бурную ночь, когда на Санкт-Петербург обрушивается разрушительное осеннее наводнение. Нева выходит из берегов, затапливая подвалы бедноты. В это же время Салтыков получает анонимное письмо с латунной пуговицей от неизвестного лакея, предупреждающее о тайном сговоре против него между лекарем Красовским и Званцевым. В финале произведения Михаил прибывает на очередной приступ к Елизавете Веженской, у постели которой дежурят её подозрительные родственники. Внезапно на высоте температурного жара у пациентки останавливается сердце и прекращается дыхание. Осознавая колоссальный риск для своей жизни и репутации перед стоящими в дверях свидетелями, Михаил Салтыков сдергивает с женщины одеяло и приступает к экстренной сердечно-лёгочной реанимации, оставляя главную интригу спасения на следующий том.
Комментарии