Описать технические особенности искусственного сердца не легко. После бесчисленных предварительных опытов, наконец, создали несколько образцов, оказавшихся пригодными для применения, и хотя нельзя было утверждать, что они полностью соответствуют требованиям, все же при опытах на животных оказалось, что аппараты могут справиться с поставленной задачей. Они отличаются один от другого видом двигателя. Так, был построен роликовый насос с электрическим мотором. Желудочки сердца в нем заменены двумя рукавами, они находятся в цилиндрической коробке; мотор, расположенный в ее середине, обеспечивает опорожнение сердца; при этом достигается и хорошее наполнение «сердца», а так как клапаны между предсердиями и желудочками не нужны, модель могла бы быть вполне пригодной. Но вес и размеры аппарата слишком велики, чтобы его можно было поместить в грудную полость.
Электрический мотор приводит в действие и искусственное сердце маятникового типа. Желудочки сердца изготовлены из пластмассы и имеют форму мешочков, хорошо опорожнивающихся при маятникообразных движениях перегородки, но наполнение их — в фазу расслабления сердца — несовершенно.
В других моделях используется магнит. Один из таких аппаратов приводится в действие пятью электромагнитами, образующими звезду, которые растягивают мембраны, расположенные снаружи от них. Все устройство размещено в коробке, наполненной маслом: когда мембраны растягиваются, давление на масло повышается, и желудочки «сердца» опорожняются. Но об этой модели еще нельзя сказать — пригодна, так как она тяжела, велика и сильно разогревается во время работы.
Эти недостатки заставили ученых построить модели, в которых тяжелый мотор помещается вне грудной клетки человека. В таком случае, естественно, трубки должны проходить через грудную стенку. Управляемые магнитные клапаны создают толчки сжатого воздуха, имитирующие ритм сердца. Желудочки сердца сделаны из пластмассы и заключены в жесткую коробку, закрытую герметически. При повышении давления между стенками коробки и желудочками последние сдавливаются со всех сторон, при уменьшении этого чрезмерного давления сердце расслабляется, как обычное, естественное.
В той же лаборатории используются модели с перекатывающимися мембранами, закрывающими два связанных между собой поршневых насоса. Один из них меньше другого. Он наполняется сжатым газом и благодаря этому опорожняет другой насос, заполняемый кровью. Когда это искусственное сердце должно расслабиться, чтобы желудочек наполнился кровью, давление в газовой камере уменьшается. Преимущество такого искусственного сердца, приводимого в движение воздухом, находящимся под давлением, в том, что оно небольших размеров, весит мало и может быть разобрано на две части. Кроме того, организм не перегревается, так как двигатель и регулирующее устройство находятся вне человеческого тела и в случае надобности их можно ремонтировать.
Все эти искусственные сердца, устройство которых здесь можно было описать лишь в общих чертах, представляют собой автоматически работающие аппараты, созданные, несомненно, весьма остроумно и изобретательно. Само собой разумеется, они пока несовершенны. Исследователи и здесь находятся еще в начале пути.
Рассмотрим теперь опыты, проведенные с помощью таких искусственных сердец. Вначале аппараты испытывались, так сказать, в лабораторных условиях, без животных. Их помещали в стеклянный сосуд, наполненный жидкостью, наблюдали за работой и проверяли, отвечают ли они предъявляемым требованиям. Затем перешли к опытам на животных. Опыты, описанные в первых сообщениях ученых, относятся к одиннадцати собакам. Собаке вскрывали левую сторону грудной клетки и вначале удаляли наибольшую часть сердца — желудочки, оставляя предсердия. Затем трубками из пластмассы временно соединяли левое предсердие с аортой, а правое с легочной артерией. Затем искусственное сердце помещали в грудную клетку и прикрепляли к ребрам, а вышеупомянутые сосуды от левого и правого предсердий присоединяли к аппарату. Во время операции было особенно важно не допустить проникновения воздуха в ток крови, так как это вызвало бы смертельную закупорку сосуда воздушным пузырем. Как только искусственное сердце начинало действовать, грудную клетку закрывали и приступали к лечению операционной раны по обычным правилам. В течение всего опыта, разумеется, следили за давлением в сосудах, чтобы оказать помощь в случае надобности.
Как протекал этот опыт на одиннадцати собаках? Вначале, сразу после операции, все казалось в порядке. Девять собак по окончании наркоза пришли в полное сознание, некоторые из них пили воду, садились, лаяли и отвечали на зов, как вполне нормальные животные. Несмотря на это, после вмешательства они прожили недолго. Только одна собака прожила 26 часов, все остальные погибли раньше. Средняя продолжительность их жизни после операции — 13 часов. Во время опыта и по окончании операции были проведены все необходимые анализы: время от времени у собак брали кровь, чтобы выяснить, не меняется ли она, проходя через искусственное сердце, впрыскивали адреналин — продукт надпочечной железы, повышающий кровяное давление, и многие другие препараты.
Такие опыты, особенно вначале, разумеется, сопряжены с большими трудностями. Ученые испытали много неудач, пока добились результатов, описанных выше.
Но почему животные погибали так быстро? Отчасти это зависит от вида подопытных животных. Большую опасность, которую долго не удавалось устранить, представляло собой образование сгустков крови. У собаки кровь вообще весьма склонна к свертыванию, а пагубные последствия кровяных сгустков в циркулирующей крови общеизвестны. Другая опасность заключалась в разрушении красных кровяных телец при соприкосновении с внутренней поверхностью сердца.
Конечно, если бы удалось достичь такой внутренней поверхности искусственного сердца, какой ее создает природа, дело упростилось бы. Но какими бы гладкими ни казались пластмассы, они таковыми еще не являются; в области клапанов сердца опасны даже поры, видимые только под микроскопом. Даже в естественном сердце область клапанов является ранимым местом, где легче всего образуются сгустки крови, представляющие такую опасность. Можно применять средства, предотвращающие свертывание крови, но это опасно для организма.
Из числа синтетических материалов, использованных для конструирования искусственного сердца, идеального пока не нашлось. Одно вещество обладает одними преимуществами и недостатками, другое — другими, но наилучшего пока еще нет. Из числа синтетических материалов, испытанных до настоящего времени, следует назвать силиконовый каучук. Он лучше других предотвращает свертывание текущей крови, не изнашивается и стоек по отношению к химическим веществам. Однако лабораторные испытания не решают дела; в теле животного он оказался не лишенным недостатков.
То же самое следует сказать и о разрушении красных кровяных телец, которые очень чувствительны к механическим повреждениям, когда их бросает из стороны в сторону и прижимает к пластмассе. Поэтому при создании искусственного сердца всячески избегают применять твердые материалы и пользуются эластичными, уступающими давлению. По этой же причине искусственные сердца построили без клапанов, так как именно клапаны — самые опасные места для кровяных шариков. Для искусственного сердца с клапанами пользуются пластмассой из уретана, хотя он не вполне выдерживает нагрузку и обладает некоторыми другими недостатками. Но конструкторы проводят дальнейшие испытания и, несомненно, достигнут цели.
Много трудностей пришлось и еще придется преодолеть, дабы придать искусственному сердцу силу, необходимую для его нормального функционирования. Следует ли устроить так, чтобы энергия вырабатывалась в самом аппарате, или лучше сообщать ее извне, через грудную стенку? Вот основные вопросы, возникшие вначале, а вскоре появилось и много второстепенных. Аппарат можно было укрепить на теле под кожей и извне снабжать его током от мотора, расположенного на теле, снаружи. Можно было применить индукционные токи или магнитное поле. Можно было избрать и прямой метод и подвести проводники прямо к сердцу; преимущество этого метода в том, что сила передается весьма просто. Можно было применить очень тонкие трубки и подводить по ним под высоким давлением инертный газ. Он приводил бы искусственное сердце в действие, а регулировать давление газа не представило бы трудностей. Что касается помещения моторов в тело человека, то есть конструкций, работающих без помощи извне, следует прежде всего подумать о сроке службы двигателя. В наше время вечных моторов не существует, и, например, моторы переменного тока служат не более двух лет.
