Томас Моррис – Дело сердца. 11 ключевых операций в истории кардиохирургии (страница 44)
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.
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.
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. —