Дело сердца. 11 ключевых операций в истории кардиохирургии

Гиббону были необходимы два устройства: искусственное легкое для насыщения крови кислородом и насос, чтобы перекачивать кровь через аппарат и пускать ее по организму пациента. За этим с виду простым описанием скрывался целый лабиринт сложных инженерных задач. Первая заключалась в том, чтобы воссоздать функционал человеческого легкого, благодаря которому эритроциты обменивают отработанный углекислый газ на кислород. Легкие невероятно эффективно справляются с газовым обменом благодаря разветвленной сети крошечных воздушных карманов — альвеол, из-за которых площадь внутренней поверхности одного легкого достигает пятидесяти квадратных метров, а это больше, чем площадь средней однокомнатной квартиры. Искусственный оксигенатор должен был каким-то образом добиться такой же эффективности, но при этом не быть чересчур громоздким. Кроме того, возникала проблема воздушной эмболии — попадания в кровоток пузырьков газа. В искусственном легком на кровь должен был воздействовать чистый кислород, и даже один пузырек нерастворенного газа, попавший в организм, мог очутиться в кровеносном сосуде мозга или сердечной мышце и вызвать необратимые повреждения. С насосом возникала еще одна проблема: эритроциты — довольно хрупкие клетки, представляющие собой микроскопические пакетики из тончайшей мембранной оболочки с жидкостью внутри. При грубом обращении с ними они могут легко лопнуть — такое явление носит название гемолиз. Разработка устройства, которое максимально осторожно обращалось бы с эритроцитами и одновременно обладало бы достаточной мощностью, чтобы прогонять кровь, достигая каждой конечности человеческого тела, была задачей грандиозной. Наконец, Гиббону нужно было еще найти способ не дать крови свернуться, как она это обычно делает, вступая в контакт с воздухом.

Уединившись в библиотеке, чтобы найти полезную информацию на интересующую его тему, Гиббон обнаружил, что по многим актуальным для него вопросам уже были проведены исследования предыдущими поколениями ученых. Еще в 1666 году ученый-натуралист Роберт Хук выдвинул предположение о возможности насыщения крови кислородом за пределами человеческого тела. В серии экспериментов на собаках Хук с помощью мехов прокачивал им через легкие воздух. Он обнаружил, что чтобы поддерживать в животных жизнь, недостаточно просто нагнетать и выпускать воздух из их легких: его нужно было постоянно обновлять. В своем докладе, прочитанном перед Королевским обществом, Хук задавался вопросом, достаточно ли для поддержания жизни обеспечивать крови контакт с кислородом в некоем контейнере снаружи человеческого тела. Он даже предложил эксперимент для проверки данной гипотезы, но, судя по всему, так его и не провел.

Современник Хука Ричард Лоуэр — первый человек, осмелившийся провести переливание крови, — также занимался изучением механизма дыхания. Очень скрупулезно проводя эксперимент за экспериментом, он наглядно объяснил, что перед попаданием в легкие у крови темный окрас, а на выходе из них она уже ярко-красная. Это опровергало популярную тогда теорию, согласно которой изменение цвета крови происходило вследствие того, что она нагревалась сердцем. Лоуэр не сомневался, что кровь меняла свой окрас в результате взаимодействия с кислородом и продемонстрировал, что все это можно сделать и за пределами организма, энергично взбалтывая в лотке темную венозную кровь до тех пор, пока к ней не вернулся алый цвет.

Никто, однако, вплоть до девятнадцатого века не задумывался о возможности практического применения этого открытия. Французский физиолог Жульен Жан Цезарь Легаллуа интересовался, какие изменения происходят в организме после смерти. В 1812 году он стал обдумывать возможность реанимации мертвых животных. Он предположил, что если заменить работу сердца непрерывным введением в организм артериальной крови, «будь то настоящей или искусственно созданной», то можно поддерживать жизнь бесконечно, а то и вовсе осуществить «полное воскрешение» трупа. Он даже решил, что благодаря искусственному кровообращению можно поддерживать жизнь в отрубленной голове, хотя его эксперименты на кроликах не увенчались успехом, поскольку кровь сворачивалась.