Н. И. Пирогов всегда тесно сочетал клиническую деятельность с анатомо-физиологическими исследованиями. Вот почему во время своей научной поездки в Германию (1833-1835) он был удивлен, когда обнаружил, что «ни Руст, ни Грефе, ни Диффенбах не знали анатомии» и часто консультировались у анатомов. В то же время он высоко ценил Б. Лангенбека (см. с. 289), в клинике которого совершенствовал свои знания по анатомии и хирургии.
По возвращении в Дерпт (уже в качестве профессора Дерптского университета) Н. И. Пирогов написал ряд крупных работ по хирургии. Главной из них является «Хирургическая анатомия артериальных стволов и фасций» (1837), удостоенная в 1840 г. Демидовской премии Петербургской Академии наук – самой высокой награды за научные достижения в России того времени. Этот труд положил начало новому хирургическому подходу к изучению анатомии. Таким образом, Н. И. Пирогов явился основоположником новой отрасли анатомии – хирургической (т. е. топографической по современной терминологии) анатомии, изучающей взаимное расположение тканей, органов и частей тела.
В 1841 г. Н. И. Пирогов был назначен в Петербургскую медико-хирургическую академию. Годы работы в академии (1841-1846) стали самым плодотворным периодом его научно-практической деятельности.
По настоянию Н. И. Пирогова при академии впервые была организована кафедра госпитальной хирургии (1841). Вместе с профессорами К. М. Бэром и К. К. Зейдлицем он разработал проект Института практической анатомии, который был создан при академии в 1846 г.
Одновременно заведуя и кафедрой и анатомическим институтом, Н. И. Пирогов руководил большой хирургической клиникой и консультировал в нескольких петербургских больницах. После рабочего дня он производил вскрытия трупов и готовил материалы для атласов в морге Обуховской больницы, где работал при свечах в душном, плохо проветриваемом подвале. За 15 лет работы в Петербурге он произвел почти 12 тыс. вскрытий.
В создании топографической анатомии важное место занимает метод «ледяной анатомии». Опыт по замораживанию трупов в целях анатомических исследований произвел И. В. Буяльский, который в 1836 г. приготовил мышечный препарат «лежащее тело», впоследствии отлитый – в бронзе. В 1851 г. Н. И. Пирогов, развивая метод «ледяной анатомии», впервые произвел тотальное распиливание замороженных трупов на тонкие пластины (5-10 мм) в трех плоскостях. Результатом его титанического многолетнего труда в Петербурге явились две классические работы «Полный курс прикладной анатомии человеческого тела с рисунками (анатомия описательно-физиологическая и хирургическая)» (1843-1848) и «Иллюстрированная топографическая анатомия распилов, проведенных в трех направлениях через замороженное человеческое тело» в четырех томах (1852-1859) (рис. 146). Обе они удостоены Демидовских премий Петербургской Академии наук 1844 и 1860 гг. «Иллюстрированная топографическая анатомия распилов, проведенных в трех направлениях через замороженное человеческое тело» (1852-1859).
Четвертая Демидовская премия была присуждена Н. И. Пирогову в 1851 г. за книгу «Патологическая анатомия азиатской холеры», в борьбе с эпидемиями которой он неоднократно принимал участие в Дерите и Петербурге.
Велика роль Н. И. Пирогова в решении одной из важнейших проблем хирургии – обезболивания.
Обезболивание при помощи природных одурманивающих средств растительного происхождения (мандрагоры, белладонны, опия, индийской конопли, некоторых разновидностей кактусов и др.) издавна применялось в древнем мире (Египте, Индии, Китае, Греции, Риме, у аборигенов Америки).
С развитием ятрохимии (XIV-XVI вв.) стали накапливаться сведения об обезболивающем эффекте некоторых химических веществ, получаемых в результате экспериментов. Однако долгое время случайные наблюдения ученых за их усыпляющим или обезболивающим действием не связывались с возможностью применения этих веществ в хирургии. Так, остались без должного внимания открытие опьяняющего действия закиси азота (или «веселящего газа»), которое сделал английский химик и физик Хамфри Дэви (Н. Davy) в 1800 г., а также первая-работа об усыпляющем действии серного эфира, опубликованная его учеником Майклом Фарадеем (М. Faraday) в 1818 г.
Первым врачом, который обратил внимание на обезболивающее действие закиси азота, был американский дантист Гораций Уэллс (Wells, Horace, 1815-1848). В 1844 г. он попросил своего коллегу Джона Риггса удалить ему зуб под действием этого газа. Операция прошла успешно, но ее повторная официальная демонстрация в клинике известного бостонского хирурга Джона Уоррена (Warren, John Collins, 1778-1856) не удалась, и о закиси азота на время забыли.
Эра наркоз началась с эфира. Первый опыт по его применению во время операций произвел американский врач К. Лонг (Long, Crawford, 1815-1878), 30 марта 1842 г., но его работы остались незамеченными, поскольку Лонг не сообщил в печати о своем открытии, и оно повторилось снова.