Читать книгу "Дело сердца. 11 ключевых операций в истории кардиохирургии"

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. – Прим. ред.), стала первым человеком в Великобритании и третьим в мире, получившим одно из таких устройств. На следующий день после операции, про которую в газете Evening Standard вышла статья под заголовком «Названная матерью с атомным сердцем», члены рок-группы Pink Floyd репетировали в радиостудии BBC перед живым выступлением с новым, пока еще не выпущенным, альбомом. Обдумывая его название, вокалист группы Роджер Уотерс листал газету, как вдруг наткнулся на эту историю. «А как вам это, парни?» – сказал он, показывая на заголовок. Пластинка в итоге вышла с названием «Мать с атомным сердцем» – это был первый и единственный хит, названный в честь разработанного специально для сердца устройства.

К 1975 году было имплантировано порядка 1400 ядерных кардиостимуляторов, и ни в одном из них батарея не села. Британский научно-исследовательский центр по атомной энергии в Харуэлле заключил с государством контракт на производство батареек для кардиостимулятора, и это стало одним из самых масштабных применений ядерной технологии в гражданских целях. Причем результаты были феноменальными: рассчитанные на десять лет устройства оказались еще более долговечными. Десятки из них проработали двадцать и более лет, а один, имплантированный в 1973 году, все еще работал тридцать один год спустя.

Разумеется, были серьезные опасения по поводу размещения внутри человеческого тела плутониевого элемента. Попадание в кровоток даже одной миллионной грамма этого вещества привело бы к неминуемому смертельному исходу, так нужны были строжайшие меры предосторожности. Разработанная титановая капсула с тройными стенками могла выдержать авиакатастрофу или прямое попадание пули, а каждый прибор ставился на государственный учет, чтобы гарантированно знать его местонахождение. Ни один из вышеперечисленных сценариев так и не был проверен на практике, но когда в 1998 году ядерный кардиостимулятор случайно сожгли, капсула осталась нетронутой, и никакой утечки радиации не произошло. Получается, что ядерные кардиостимуляторы оказались даже безопасней обычных, которые, к несчастью, имели привычку взрываться при нагревании: в 1977 году крематорий в Солихалле ужасно пострадал в результате взрыва, вызванного кардиостимулятором на ртутно-цинковой батарее, который по ошибке оставили внутри трупа. В результате после этого происшествия взяли за правило в обязательном порядке извлекать кардиостимулятор перед кремацией. И тем не менее, согласно проведенному в 2002 году опросу, более половины всех крематориев на территории Великобритании сталкивались со взрывами кардиостимуляторов.

Расцвет ядерных кардиостимуляторов был непродолжительным, но связано это было не с их безопасностью – она-то была безупречной. В 1972 году Уилсон Грэйтбатч вместе с коллегами изобрел литий-йодную батарейку, срок службы которой составлял десять лет. Она была меньше и гораздо дешевле атомного источника питания, а также избавляла от всех практических трудностей, связанных с применением радиоактивных веществ. Очевидно, это было оптимальным решением проблемы короткого срока службы аккумуляторов, и литий-йодные батареи остаются с тех пор стандартным источником питания кардиостимуляторов. Кроме того, благодаря их появлению стало возможным создание в 1970-х годах другого устройства – имплантируемого кардиодефибриллятора (ИКД).

Методы сердечной реанимации значительно продвинулись с тех пор, как Клод Бек в 1947-м впервые провел пациенту дефибрилляцию. Восемь лет спустя Пол Золл разработал дефибриллятор, которым можно было пользоваться, не разрезая грудную клетку. Но в этих первых моделях применялся переменный ток, который повреждал и обжигал здоровые ткани – настолько, что, как сказал Дуайт Харкен, «можно было учуять, как жарится сердце пациента». Кардиолог из Бостона Бернард Лоун и Барух Беркович продемонстрировали, что постоянный ток куда безопасней, и разработанный ими новый дефибриллятор, впервые использованный в 1961 году, стал значительным шагом вперед. Он мог не только возвращать к жизни пациентов без пульса (то есть при фибрилляции желудочков), но также и исправлял менее серьезные виды аритмии, при которых сердце продолжает биться, однако делает это хаотично.

Лоун назвал эту терапию кардиоверсией. Первым пациентом, на котором ее применили, стала женщина шестидесяти трех лет – ее доставили после сердечного приступа в больницу Питера Бента Бригхэма. У нее была тахикардия (слишком частое сердцебиение), против которой лекарства оказались бессильны. Лоун принял решение попробовать провести кардиоверсию, и пациентке дали разряд электрического тока продолжительностью 2,5 миллисекунды. Ее сердце немедленно вернулось к своему нормальному ритму. «Пациентка пришла в себя две минуты спустя и была весьма удивлена своим хорошим самочувствием», – записал Лоун.

Другой метод реанимации, появившийся приблизительно в то же самое время, вообще не требовал никаких приборов. В 1960 году Уильям Кувенховен, изобретатель современного дефибриллятора, написал, что «теперь кто угодно и где угодно может проводить сердечную реанимацию. Все, что для этого нужно, – это две руки». Придуманная им и его коллегами методика – точнее, повторно придуманная, так как похожие исследования уже проводились в Германии в 1880-х годах, однако впоследствии были забыты – заключалась в ритмичном сдавливании грудины двумя руками. Это было важное открытие, так как с помощью этого нехитрого способа можно было вернуть к жизни жертв сердечного приступа, у которых сердце остановилось далеко от ближайшей больницы. Когда задумываешься над этим сейчас, кажется немного странным, что настолько простая методика, которой теперь ежегодно обучают миллионы людей, появилась только через несколько лет после изобретения дефибриллятора.

Еще одно озарение снизошло на медицину в 1960-х годах: у некоторых пациентов сердца, как сказал Клод Бек, «были слишком здоровыми, чтобы умирать». «Практически каждый врач сталкивался с ситуацией, когда пациент умирал, а при осмотре его сердца обнаруженных повреждений было явно недостаточно, чтобы объяснить наступление смерти», – написал он. Сердечный приступ не означал неминуемую смерть – это был лишь процесс, который зачастую можно было обратить. Это была чудесная догадка, которая сделала переворот в лечении сердечных больных. В 1961 году старший ординатор из Королевской больницы Эдинбурга по имени Десмонд Джулиан предложил открыть специальное отделение для людей, перенесших сердечный приступ, с круглосуточным уходом за ними, а также оснащенное оборудованием для электронного мониторинга их состояния и проведения реанимационных мероприятий. Вскоре подобные отделения стали открываться по всему миру: сначала в Австралии, а затем в больницах Америки и Канады. Опубликованное пару лет спустя исследование показало, что такие отделения кардинально снизили смертность среди сердечных больных. Это были отличные новости для тех, кто уже находился в больнице. Но как насчет пациентов с серьезной аритмией, состояние которых большую часть времени не вызывало опасений, и их было невозможно постоянно держать в больнице? Как можно было помочь им?

Этим вопросом в 1966 году задался кардиолог Мечислав Мировски, когда его старый друг и коллега во время семейного ужина упал замертво из-за желудочковой тахикардии. Проблема, из-за которой он умер, была диагностирована ему несколькими неделями ранее, и хоть лекарства и помогли, все понимали, что в любой момент может случиться рецидив. Мировски стал думать над тем, как эту смерть можно было предотвратить без постоянной госпитализации. И тут ему в голову пришла идея: почему бы не сделать миниатюрный дефибриллятор, который срабатывал бы автоматически и только в случае необходимости, а затем имплантировать его пациенту?

Это был крайне амбициозный проект, однако упорства Мировски было не занимать. Он был польским евреем и вырос в Варшаве. Когда немецкая армия в 1939 году захватила город, Мировски было пятнадцать. Не желая соглашаться носить на себе желтую звезду Давида, он отправился в шестилетнее странствие через Восточную Европу и Россию, зарабатывал на жизнь своим умом и преодолел в общей сложности более десяти тысяч километров. Когда в 1945 году он наконец вернулся в Варшаву, то не нашел там ни своей семьи, ни своего дома. Впоследствии он изучал медицину в Польше, Франции и Америке, где работал вместе с Хелен Тоссиг и Джоном Хопкинсом, после чего устроился кардиологом в Израиле. Именно здесь у него зародилась идея об имплантируемом дефибрилляторе, но в его больнице не было необходимых технических ресурсов для развития этого проекта. Лишь в 1968-м, когда он перебрался в Синайскую больницу в Балтиморе, ему удалось хоть как-то сдвинуться с мертвой точки.

Здесь он объединил усилия со специалистом по электронике Мортоном Моуэром, у которого, по иронии судьбы, возникла точно такая же идея насчет имплантируемого устройства. Дефибрилляторы занимали много места, и Моуэр поначалу скептически относился к тому, что их удастся уменьшить до нужного размера. Вскоре, однако, они поняли, что если разместить электроды непосредственно в сердце, то это значительно уменьшит необходимое для дефибрилляции напряжение, а заодно и размер прибора. Предварительный прототип был готов уже к 1969 году, и его успешно имплантировали собакам. Как это было со многими предшественниками Мировски, его идея встретила значительное сопротивление в медицинских кругах, и как минимум один журнал отказался публиковать его первую статью на эту тему. Когда она наконец была напечатана в 1970 году, Бернард Лоун – ведущий специалист того времени по дефибрилляции – подверг ее язвительной критике. Он предположил, что прибор будет без надобности бить пациента током с потенциальным смертельным исходом: «В том, что сердцу будут нанесены повреждения, сомневаться не приходится. Единственное, что сложно предугадать, так это их масштабы». Другой специалист назвал предложенное устройство бомбой внутри тела.

Из-за столь враждебного настроя медицинского сообщества Мировски и Моуэру не удалось привлечь инвестиции для развития своего проекта, и они были вынуждены платить за оборудование из собственного кармана. Ситуация немного улучшилась, когда у них получилось договориться с небольшой фирмой под названием Medrad, специализирующейся на медицинском оборудовании, и заняться совместной разработкой устройства. Исследования отнимали много времени и сил, а также были сопряжены с серьезным риском для жизни, так как подразумевали использование тока напряжением в тысячи вольт. Моуэр чудом избежал смертельного удара током, когда с электрода, с которым он работал, соскочил разряд и ударил в стоящую в пятнадцати сантиметрах от него миску с водой.

Сделать прибор небольшим оказалось не так уж и сложно: главная трудность заключалась в распознавании серьезной аритмии. Права на ошибку не было: один-единственный удар током без надобности мог убить пациента. Поначалу Мировски использовал датчик кровяного давления, однако тот себя не оправдал. В итоге они обратились к методу, заключавшемуся в непрерывном анализе электрической активности сердца с использованием функции плотности для определения хаотического состояния, свойственного фибрилляции желудочков.

К 1975 году у них уже была рабочая модель, которую они имплантировали собакам. Чтобы убедить скептиков, Моуэр и Мировски сняли небольшой фильм, посвященный работе их устройства. В нем демонстрировалось, как у здоровой собаки с помощью электрошока вызывается фибрилляция желудочков, вследствие чего ее сердце останавливается, и она теряет сознание. Несколько секунд спустя ее безжизненное тело вздрагивает – это срабатывает автоматический дефибриллятор, и сердце оживает. Вскоре после этого собака приходит в себя и встает на ноги. Затем последовали долгосрочные испытания, в ходе которых пяти собакам имплантировали портативные дефибрилляторы на срок до трех лет. К концу 1979 года Мировски решил, что они готовы опробовать свое устройство на человеке.

Первый ИКД был имплантирован в ходе операции, проведенной 4 февраля 1980 года в больнице Джона Хопкинса. Пациентом была женщина пятидесяти семи лет, у которой восемью годами ранее случился сердечный приступ. С тех пор у нее регулярно были приступы аритмии, а однажды ей удалось выжить лишь потому, что она упала в обморок на пороге больницы, где ее спасли с помощью дефибриллятора. Мировски наблюдал, как хирург Леви Уоткинс прикрепляет к ее сердцу электроды. Один из них был пропущен через вену в правое предсердие, а другой электрод в виде квадратной пластины был закреплен поверх околосердечной сумки. Само устройство было размещено в кармане под кожей живота, а затем подсоединено проводами к обоим электродам. Эта первая операция прошла невероятно успешно: когда пять месяцев спустя Мировски сделал о ней доклад, пациентка была жива и больше не страдала от фибрилляции желудочков.

В течение года после этой исторической операции шестнадцать пациентов получили ИКД. Работоспособность прибора можно было проверить, искусственно спровоцировав опасный сердечный ритм, и в подавляющем большинстве случаев дефибриллятор быстро устранял возникшую проблему. Многие кардиологи, однако, продолжили относиться к этому изобретению с подозрением, и за следующие несколько лет Мировски и его коллеги провели массу клинических исследований, чтобы доказать его эффективность и безопасность. Самые первые модели могли улавливать лишь фибрилляциию желудочков, а к 1983 году Мировски и Моуэр создали устройство второго поколения – кардиовертер-дефибриллятор, способный преобразовывать опасную тахикардию в нормальный сердечный ритм.

Поначалу были серьезные опасения насчет того, что пациенты с ИКД будут получать разряд тока в несколько сотен вольт, – никто не знал, насколько больно это будет. Некоторые экземпляры первых приборов выходили из строя и через регулярные интервалы времени били своих носителей током, заставляя их изрядно мучиться. Когда же ИКД работал в нормальном режиме, то, по словам пациентов, удар током был не больнее крепкого удара в грудь. А такой временный дискомфорт, определенно, можно было потерпеть, особенно если учесть, что альтернативой ему была остановка сердца с последующей смертью. Когда Мировски начал свои исследования, большинство его коллег были уверены, что устройство сможет помочь лишь небольшому числу пациентов. Но к середине 1980-х годов стало ясно, что случаи внезапной смерти от сердечного приступа достигают масштабов эпидемии – тысячи людей были подвержены постоянному риску, что у них в любой момент разовьется смертельно опасная аритмия. К 1985 году устройство было имплантировано достаточному количеству пациентов, чтобы ученые могли сделать вывод, насколько эффективно оно помогает предотвращать смертельный исход. Результаты были потрясающими. При отсутствии лечения до 66 процентов больных умирало в течение года, в то время как показатель смертности среди тех, кому имплантировали ИКД, составлял всего два процента. Доказательств эффективности устройства было уже столько, что медицинскому сообществу ничего не оставалось, как признать ее. Итак, понадобилось двадцать лет, чтобы всех убедить. Изобретатель любил повторять свои «три закона Мировски»: «Не сдавайся, не поддавайся и надери задницу всем негодяям». Лучшего доказательства его упорства и быть не может.

К 2009 году по всему миру ежегодно имплантировалось уже более 250 000 ИКД. Современные модели гораздо совершеннее тех, что были в 1980-х. Они способны охватить более широкий спектр и вылечить от различных видов аритмии и, как правило, сочетают в одном устройстве функционал и ИКД, и кардиостимулятора. Сами электрокардиостимуляторы тоже преобразились до неузнаваемости: теперь они полностью программируемые и подстраиваются под потребности пациента, а также ведут регистрацию сердечной деятельности для ее дальнейшего анализа – данные передаются на компьютер по беспроводной связи или через Интернет.

Современными устройствами можно даже управлять удаленно – этот факт сценаристы использовали в сюжетном повороте в сериале «Родина». В части, вышедшей в эфир в 2012 году, террористы узнают серийный номер кардиостимулятора вице-президента США, взламывают его и повышают сердечный ритм настолько, что тот умирает от остановки сердца. Удивительно, но эта ситуация не такая уж и надуманная, как может показаться сначала. В 2008 году группа исследователей изучила степень защиты управляемых дистанционно ИКД и обнаружила, что контроль над ними можно перехватить, используя оборудование, которое продается в самых обычных магазинах, – правда, предполагаемому убийце, чтобы исполнить свой замысел, пришлось бы подойти к своей жертве вплотную. К тому же риск этот был не просто теоретическим. Вице-президенту Дику Чейни в 2001 году после многих лет серьезных проблем с сердцем поставили ИКД. Шесть лет спустя устройство заменили на управляемое дистанционно, и его кардиолог Джонатан Рейнер сразу же стал переживать, что ему могут причинить вред. По его просьбе производители перепрограммировали ИКД и отключили эту функцию, тем самым гарантировав, что вице-президент не станет первой в мире жертвой столь фантастического убийства.

Создание кардиостимулятора, а затем ИКД стало очевидной победой технологий над болезнью. В девятнадцатом веке бесчисленное количество пациентов страдало от необъяснимого учащенного сердцебиения, которое их в конечном счете убивало. Сегодня кардиологи больше не пользуются такой расплывчатой терминологией. Они четко разделяют несколько видов аритмии и обычно их успешно лечат – чаще всего путем имплантации электронного устройства. Обычно такие меры носят паллиативный характер, и устройства ставятся людям, которые уже перенесли сердечный приступ. Однако лучшее лечение, как говорится, – это профилактика. Что, если можно было бы как-то выявлять риск сердечного приступа и каким-то образом его предотвращать? По мере того, как в 1960-х совершенствовался кардиостимулятор, в борьбе против болезней сердца был открыт еще один фронт, главным оружием которого стал старый добрый скальпель и превосходные хирургические навыки.