Искусственное сердце

Артериальный насос «CardioWest»

Иску́сственное се́рдце — четырёхкамерный протез с желудочками мешотчатого типа. Аппарат бивентрикулярной конструкции, включающий два идентичных модуля. Каждый модуль содержит искусственное предсердие и желудочек, состоящий из рабочей камеры, корпуса и системы входных/выходных клапанов. Корпус изготовлен методом многослойного нанесения специальных силиконовых материалов. Рабочая камера выполнена из латексной резины с силиконовыми элементами. Толщина и свойства стенок камеры (пассивность/активность) варьируются, при этом конструкция исключает контакт стенок между собой во время работы, обеспечивая защиту от повреждения кровеносных сосудов.

История

Вдохновением для экспериментов Владимира Демихова послужило разработанное Сергеем Брюхоненко устройство искусственного кровообращения. Система, включавшая два механических насоса и донорские собачьи лёгкие в качестве оксигенатора, продемонстрировала возможность поддержания жизни животного с остановленным сердцем в течение нескольких часов. Сергей Брюхоненко предполагал применение своего изобретения в хирургии для проведения операций на остановленном сердце. Впоследствии им были разработаны искусственные лёгкие, применявшиеся в ряде клиник в 1950-х годах для реанимации, однако широкого распространения эти разработки не получили. Ещё студентом третьего курса, вдохновлённый работами Сергея Сергеевича Брюхоненко, Владимир Петрович создал и имплантировал собаке своё первое искусственное сердце. Конструкция, собранная из серебряных пластин и приводимая в действие электромотором, представляла собой компактное устройство с двумя мембранными насосами, имитирующими работу желудочков. Первый прототип успешно функционировал пять часов. В том же году Владимир Демихов разработал ручной массажёр грудной клетки, предназначенный для поддержания кровообращения во время кардиохирургических операций на остановленном сердце. В годы Великой Отечественной войны Владимир Демихов работал в прифронтовой патологоанатомической лаборатории, так как его учёба на биолога не позволяла ему отправиться на фронт врачом. Отсутствие обоняния, свойственное ему с детства, облегчало работу в морге. После войны он вернулся в Москву и продолжил исследования в Институте экспериментальной и клинической хирургии.

За следующие десять лет Владимир Демихов провёл свыше 200 операций по пересадке собакам лёгких, печени и сердца, добившись послеоперационного выживания животных до месяца — достижения для середины XX века. В 1952 году он разработал метод маммарно-коронарного шунтирования для лечения ишемической болезни сердца, шунтируя повреждённые сосуды здоровыми грудными артериями. Одна из собак после такой операции прожила более семи лет. В 1954 году Владимир Демихов осуществил известный эксперимент по пересадке передней части туловища щенка (включая голову и передние лапы) на шею взрослой собаки, создав организм с двумя головами, объединёнными кровеносной системой. Обе головы сохраняли самостоятельную активность (питьё, реакция на жару, лай), однако максимальная продолжительность жизни после операции составила месяц, несмотря на 20 последующих попыток улучшить результаты.

В 1958 году Владимир Демихов, получив разрешение Комитета государственной безопасности СССР (КГБ), отправился в зарубежную поездку, которая преждевременно завершилась после его выступления в Мюнхене. Неосторожные высказывания, содержащие государственные секреты, привели к экстренному возвращению учёного в СССР. Владимира Демихова ожидал суд, поддержка коллег позволила избежать наказания. В качестве меры наказания он был переведён из Сеченовского университета в менее престижный НИИ скорой помощи им. Склифосовского, где работал в неблагоприятных условиях: лаборатория страдала от сырости и нехватки оборудования, что заставляло использовать, например, пылесос вместо медицинского компрессора в экспериментах. Несмотря на неблагоприятные условия, Владимир Демихов продолжал исследования. В 1962 году он провёл операцию по пересадке собаке дополнительного сердца, впервые поместив донорский орган в грудную клетку (в отличие от прежних экспериментов, где сердце фиксировалось на сосудах шеи или паха). Хотя тогда ещё не были известны механизмы тканевой несовместимости и методы иммуносупрессии, пересаженное сердце функционировало достаточно эффективно. Собака с двумя сердцами прожила 142 дня, погибнув случайно от удара по голове, нанесённого пьяным плотником, проникшим в лабораторию в поисках спирта.

В 1960-е годы Владимир Демихов активно занимался исследованиями по консервации органов, разрабатывая методику хранения множества донорских сердец и лёгких для последующей трансплантации человеку. Эта идея столкнулась с противодействием со стороны Бориса Петровского, чьё влияние помешало её развитию. Владимир Петрович потерял квартиру и столкнулся с дальнейшими трудностями в работе. Инсульт 1968 года, на фоне кампании против него, поставил точку в его экспериментальной деятельности. Результаты многолетних исследований Владимир Демихов обобщил в фундаментальном труде «Пересадка жизненно важных органов в эксперименте», до сих пор используемом исследователями. В 1966 году Кристиан Барнард, посетивший СССР для обучения у Владимира Петровича Демихова, повторил его эксперименты. После неудачных первых попыток, в 1967 году Кристиан Барнард первым в мире осуществил трансплантацию сердца человеку. Он сообщил о своём успехе Владимиру Демихову. В последующие годы мировое медицинское законодательство претерпело существенные изменения, разрешив забор органов у пациентов с констатированной смертью мозга для трансплантации.

Принцип действия

Воздух, подаваемый в воздушные камеры, через гибкую мембрану воздействует на кровяную камеру, выталкивая кровь в магистральный сосуд. Образующийся в воздушной камере вакуум вызывает втягивание мембраны, обеспечивая поступление крови из предсердия в кровяную камеру. Функционирование системы контролируется приводом аппарата.

Искусственное сердце устанавливают тем людям, у которых диагностируют:

• Ишемию, развившуюся на фоне тяжёлого инфаркта.
• Ряд форм дилатационной кардиомиопатии, а также иные тяжёлые патологии сердечной мышцы, когда она перестаёт справляться со своими функциями.

Человеку, которому поставили такой протез, приходится находиться под постоянным и чётким контролем врачей. К пациенту предъявляется много ограничений: отказ от любой физической активности, исключение подъёма тяжестей. Необходимо соблюдать чёткий режим и распорядок дня, высыпаться, достаточно времени проводить на свежем воздухе.

Классификация

Существуют два основных типа искусственных сердец:

1) Временные искусственные сердца:

• Вспомогательные сердца (LVAD — Left Ventricular Assist Device). Это имплантируемые аппараты, предназначенные для поддержки ослабленного левого желудочка сердца и поддержания кровообращения. Они применяются как в качестве временной меры до трансплантации сердца, так и для долгосрочной поддержки пациентов с хронической сердечной недостаточностью.
• Аппарат искусственного кровообращения. Данные аппараты обеспечивают временную поддержку функций сердца и лёгких, осуществляя искусственную оксигенацию и циркуляцию крови. Их применение актуально в критических ситуациях, таких как остановка сердца.

2) Постоянные искусственные сердца (искусственные сердца-заменители):

• Синхронные искусственные сердца. Эти устройства имеют постоянный ритм работы, позволяя поддерживать постоянную циркуляцию крови. Они имеют встроенные источники питания.
• Асинхронные искусственные сердца. Эти устройства создают циркуляцию крови без постоянного ритма, используя внешние источники питания.