Замысел прибора, который посылал бы электрические импульсы в область предсердия и таким образом регулировал ритм сокращений, впервые зародился у доктора А. С. Химена, директора Уиткинского фонда по профилактике сердечных болезней, еще в 1928 г. Однако прошел 31 год, прежде чем было произведено первое вживление водителя сердечного ритма (кардиостимулятора). Такой разрыв во времени объяснялся несовершенством технологии. Многие материалы, использованные в кардиостимуляторе -эпоксидные смолы, силастик, нержавеющая сталь, титан,- стали доступными только в 50-х годах, когда начались работы по программе космических исследований. Сказанное относится и к созданию ртутной батарейки, которая способна давать ток по крайней мере в течение трех лет. Электронный таймер, необходимый для посылки электрических импульсов к сердцу, появился только в начале 50-х годов, после того как изобретенный в 1948 г. транзистор позволил его миниатюризовать, Первый кардиостимулятор, весивший всего 140 г, был имплантирован больному в 1959 г. доктором Сэмюэлем Хантером из Медицинской школы Миннесотского университета.
Регуляторы ритма сердечных сокращений имеют свои недостатки. Их работе, например, мешают микроволновые печи. Случалось, что некоторые новейшие модели, активирующие сердце посредством направленных в имплантированный приемник радиоволн, даже заставляли срабатывать электронную защиту от воров, которой оборудованы склады. Известны случаи, когда батарейки садились, - к счастью, почти всегда без трагического исхода.
Недавно был изобретен аккумулятор, который можно подзаряжать непосредственно в теле больного. Это избавляет его от необходимости операции для замены использованной батарейки. Новейшие достижения в области атомной энергии позволили хирургам вживлять в грудную полость больного стимулятор, работающий на радиоактивном плутонии. Плутоний, заключенный в покрытую инертным пластиком свинцовую оболочку, может давать энергию в течение десяти и более лет.
Но, несмотря на огромные успехи хирургии и бионики, от инфарктов все еще погибает свыше 500 000 американцев в год. Совершенно ясно, что необходимо создать бионическое сердце, которое полностью взяло бы на себя функции больного органа. Не удивительно, что в разных медицинских центрах США ученые наперебой стараются изобрести такой аппарат. Группы ученых, такие, как возглавляемая Ди Бейки в Бэйлорском медицинском колледже, Кольффом в Университете штата Юта, Кули в Техасском Институте сердца в Хьюстоне и Тецузо Акуцу в Университете штата Миссисипи, ежегодно публикуют тома новых разработок.
К настоящему времени ученые во всем мире с тем или иным успехом испытали более полусотни разных прототипов бионического сердца. Создатели аппарата сталкиваются с двумя основными трудностями.
Во-первых, нужен насос, который при вживлении обеспечил бы бесперебойное кровообращение во всем теле без ущерба для крови. Во-вторых, необходим миниатюрный источник энергии. Конечно, с тех пор как в 1957 г. Акуцу и Кольфф пересадили первое искусственное сердце собаке, достигнуты значительные успехи. Одним из показателей прогресса является время выживания животных с вживленным искусственным сердцем: если первая собака прожила всего полтора часа, то уже в 1974 г. теленок жил 28 дней.
Теленку вживили сконструированное Кольффом и его сотрудниками искусственное сердце, которое получало энергию от радиоактивного плутония-238. В этой модели, весившей около 1,5 кг, плутоний вырабатывал электроэнергию, которая снабжала поршневой двигатель Стирлинга. Двигатель работал по замкнутому циклу, поэтому отходов в виде шлака не было. К нему были подсоединены гибкие передачи; последние в свою очередь приводили в движение насос. Все устройство было покрыто силиконовой резиной, а радиоактивный источник заэкранирован свинцом. После гибели теленка через 28 дней с момента операции выяснилось, что причиной смерти послужил блокировавший насос тромб, который, по-видимому, образовался из-за повреждения форменных элементов крови.
Несмотря на сложность конструкции сердца на основе ядерного реактора, доктор Ли Смит из группы Кольффа в 1975 г. заявил, что, по его прогнозам, такой аппарат будет через два-три года вживляться людям, причем операция будет настолько простой, что больной сможет встать через день-другой, а энергии для обеспечения нормальной работы сердца хватит на десять лет.
Другая группа исследователей, возглавляемая Ди Бейки, разработала конструкцию, состоящую из двух дакроновых мешков, помещенных один в другой. Внутренний мешок снабжен клапанами Старра-Эдвардса, после его заполнения кровью наружный мешок заполняется воздухом. Давление воздуха на внутренний мешок выжимает кровь из «сердца» в кровеносные сосуды. Теоретически такой тип насоса-груши не должен разрушительно влиять на кровь, вот почему этот принцип конструкции в высшей степени желателен. Однако группа Ди Бейки до сих пор не нашла вживляемого источника энергии для бионического сердца: все предварительные опыты на животных проходили с применением сложной системы наружных воздушных насосов, соединенных с сердцем посредством трубок. Помимо прочих неудобств, такая конструкция значительно увеличивает опасность проникновения инфекций по трубкам, соединяющим насос с телом.
Третий аппарат, сулящий успех, - так называвмое «небьющееся» сердце, разрабатываемое группой исследователей фирмы «Био-Медик» в Миннетонке (штат Миннесота). Этот аппарат не проталкивает кровь толчками, а гонит ее непрерывным потоком и тем самым причиняет меньший вред крови, чем другие типы искусственных сердец. Но пройдет много времени, прежде чем его начнут испытывать на людях - до сих пор его не испытывали даже на экспериментальных животных.
Никто не сможет с уверенностью сказать, сколько времени понадобится на создание имплантируемого сердца, неизвестно даже, будет ли это когда-либо возможно. Кардиостимулятор появился на свет через 31 год после того, как возникла сама идея его создания, а машина «сердце-легкие» через 20 лет. Бионическое сердце намного сложнее обоих этих аппаратов, по все же менее чем за два десятилетия после появления первой модели достигнуты значительные успехи. Как говорил Дж. С. Нормен из Техасского кардиологического института в 1974 г., «с каждым годом мы медленно, но верно продвигаемся вперед, и я хочу подчеркнуть, что область мы избрали самую трудную, решив создать полностью имплантируемое сердце. Однако, невзирая на трудности, нас ожидает светлое будущее».
Создание искусственных заменителей поврежденных органов - одна из самых быстрорастущих областей современной медицины. Ученые всего мира усиленно изыскивают способы миниатюризации отдельных компонентов, позволяющие сконструировать полностью вживляемые органы. Кроме тех, о которых мы уже рассказали, есть еще «искусственные кишки», позволяющие вводить питательные вещества людям, из-за болезни или операции потерявшим способность к кишечному пищеварению; вживляемые насосы и капсулы для тех, кто нуждается в непрерывном введении лекарства, и множество разновидностей кардиологических вспомогательных приборов, которых мы не касались. Мы не хотим вводить читателя в заблуждение, утверждая, что уже созданы запасные части для любого органа или части тела; во многих областях предстоит еще немало исследований. Но работа двигается вперед, и можно представить себе, что когда-нибудь удастся создать организм, почти полностью состоящий из бионических органов. Но уж, конечно, скажете вы, это не относится к искусственному мозгу.