[Перевод] Как сын водопроводчика сделал искусственное сердце
Каждый год останавливаются миллионы сердец. Почему мы не можем их заменить?
Сердце от Bivacor содержит титановую камеру с ротором, который вращается в центре и посылает кровь в тело.
Дэниел Тиммс начал работать над своим искусственным сердцем в 2001 году, когда ему было двадцать два года. Он был аспирантом биомедицинской инженерии и жил со своими родителями в Брисбене, Австралия. Он искал тему для своей диссертации, когда его 50-летний отец, Гэри, перенес тяжелый сердечный приступ. Сперва врачи думали, что дело в клапане, но позднее оказалось, что у мужчины проблемы со всем сердцем. Сердечная недостаточность — прогрессирующее заболевание, человек может жить годами, пока его сердце выходит из строя. Времени было мало. Тема для исследования появилась сама собой.
Гэри был водопроводчиком, а мать Дэниела, Карен, была лаборантом в средней школе. Их семья часто занималась экспериментами. В детстве Дэниел и его отец постоянно строили сложные системы фонтанов, прудов и водопадов на заднем дворе. Неудивительно, что теперь они вместе взялись за работу над сердцем. Они купили в строительном магазине шланги, трубы и клапаны, и их них построили грубую модель кровеносной системы. Тиммс начал изучить историю работы над искусственными сердцами. Первая имплантация человеку была сделана в 1969 году хирургом по имени Дентон Кули из Техасского института сердца в Хьюстоне. Пациент, Хаскелл Карп, находился на лечении в течение шестидесяти четырех часов — большой успех, учитывая, что его сердце было вырезано из груди. Инженеры были уверены, что через несколько лет проблема будет решена.
Один из первых прототипов 60-х годов искусственного сердца от инженера Виллема Колфа.
Тем не менее, возникло множество проблем. Было сложно разработать небольшое устройство, способное биться тридцать пять миллионов раз в год, перекачивая по 9 000 литров крови в день на протяжении многих лет. В последующие десятилетия пациенты могли жить дни, месяцы и даже годы с различными моделями искусственных сердец, но качество их жизни зачастую было низким. Они были связаны трубками с большими машинами; они часто страдали от инсультов и инфекций; их новые сердца были слишком большими или имели части, которые изнашивались. Каждый год от болезней сердца умирают миллионы людей во всем мире, в то время как для трансплантации было доступно лишь несколько тысяч сердец. Как выяснил Тиммс, существующие решения могут лишь дать людям возможность «дождаться» искусственных сердец, которые могут так и не появиться. Постоянного искусственного сердца никогда не существовало.
Изучая проекты, Тиммс выяснил, что многие из них были разработаны в 60-е, 70-е и 80-е годы, Он считал, что существенно их улучшить будет несложно. Раньше большинство искусственных сердец делали из гибкого пластика: он мог бы сделать его из прочного титана. Насосы, как правило, приводились в действие пневматически, с помощью воздуха, проталкиваемого череез трубки — Тиммс мог использовать для этого электромагнитный привод. Наиболее важно то, что если традиционные искусственные сердца «пульсировали» (они ритмично выдавливали кровь из искусственных желудочков), то в устройстве Тиммса она бы двигалась непрерывным потоком. Тиммс сделал примерный набросок на бумаге. Кровь шла в небольшую камеру с вращающимся металлическим диском в центре. Диск, как пропеллер, выталкивал кровь наружу — в легкие и другие части тела. Это был умный и экономичный дизайн, который не подражал естественному сердцу, а переосмыслил его. Под эскизом Тиммс написал «черт побери, да!»
Дэниел с отцом сделали прототип в гараже. Он был сделан из прозрачного пластика и успешно перегонял воду через имитацию кровеносной системы, в которой крошечные шарики представляли клетки крови. Но возникла проблема — в месте под вращающимся диском останавливались потоки и застревали шарики. Эта воронка очень опасна: кровяные клетки, которые скапливаются вместе, имеют тенденцию коагулировать, создавая сгустки, которые могут вызвать инсульты. По Skype Тиммс поговорил с исследователем из Японии, который работал над системами магнитной левитации, используемыми в высокоскоростных поездах. Они решили, что можно использовать более сильные магниты — таким образом можно подвесить диск подальше от стенок сердца, чтобы кровь могла легче течь вокруг него. Такой «магнитно-левитационный» подход также решает проблему износа — ни одна из частей больше не будет соприкасаться с другой.
Тиммс был еще аспирантом, когда договорился о встрече с кардиологами в больнице Брисбена, где лечился его отец. Он вытащил пластиковый насос из своего рюкзака и объяснил, как будет работать сердце, основанное на его дизайне. Один врач недоверчиво покинул собрание. Другой обеспечил Тиммсу небольшое пособие и комнату в подвале. В 2004 году, когда Гэри восстанавливался после операции по замене клапана наверху, Тиммс работал над прототипами внизу. Вскоре его искусственное сердце смогло на пару часов продлить жизнь овцы. Как и инженеры из прошлого, он ожидал, что дальнейший прогресс будет быстрым.
Сегодня, более чем через полтора десятилетия спустя, офис Bivacor, компании Тиммса, находится в Серритосе, пригороде Лос-Анджелеса. Около дюжины инженеров работают в здании, окруженном пальмами и цветущей живой изгородью. В прошлом году, перед пандемией, Уилсон Ксе, двадцатитрехлетний инженер-биомеханик, стоял над лабораторным столом и орудовал стяжками, чтобы прикрепить новейшую версию сердца от Bivacor к модели системы кровообращения. Система, известная как «петля», была значительно улучшена по сравнению с той, которую построили Тиммс и его отец. Сделанная из пластиковых трубок и высотой чуть больше метра, она напоминала модель американских горок. Система была наполнена водой, смешанной с сахаром, для имитации вязкости человеческой крови. В ней также использовались клапаны для имитации разных условий кровообращения: высокого и низкого давления, застоев и быстрых протоков. Сердце, прикрепленное к системе, было прочным и изготовленным в стиле стимпанка — из черного и золотого титана. Четыре отверстия вели к аорте, полой вене, легочной артерии и легочной вене; кабель соединял его с блоком управления, размером со словарь. Этот кабель будет проходить через кожу в районе живота, людям будет необходимо постоянно носить блок управления с собой.
Когда Ксе регулировал клапаны контура, воздух выкачивался с шипящим звуком. Николас Грейтрекс, австралийский инженер-электрик, ввел команду на компьютере, и к электромагнитам сердца начал течь ток. По петле побежала вода, двигаясь с низким пульсирующим гудением.
Сердце от Bivacor и человеческое сердце работают по разным принципам. Человеческое сердце имеет две стороны. Кровь сначала течет от меньшей, правой стороны к легким и обратно, насыщаясь кислородом. Затем она переходит на более крупную и мощную левую сторону, закачивающую кровь в тело. Сердце от Bivacor основано на комбинированной камере. Оно посылает кровь в двух направлениях с помощью вращающегося диска («ротора»), имеющего две стороны разной формы (для создания необходимого уровня кровяного давления). Если сердце здорового взрослого человека бьется где-то от шестидесяти до ста раз в минуту, сердце от Bivacor вращается со скоростью от 1600 до 2400 оборотов в минуту.
Измерьте пульс человека, использующего такое сердце, и вы обнаружите только постоянное давление — как в садовом шланге. Некоторым кардиохирургам и кардиологам не нравится идея сердца без пульса. Постучав по клавиатуре компьютера, Грейтрекс приказал ротору работать с переменной скоростью. «Ускоряя и замедляя ротор, мы можем создать искусственный пульс», — сказал он. Я протянул руку и коснулся одного из белых резиновых шлангов петли. Как ни странно, он был теплым; под моими пальцами он начал пульсировать в знакомом человеческом ритме.
«Артериальное давление 100 на 70», — торжествующе сказал Грейтрекс, касаясь своего запястья. «Врач может взглянуть на это и сказать: «У вас все хорошо!» По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, примерно 6,2 миллиона американцев страдают от той или иной формы сердечной недостаточности, часто испытывая слабость, одышку, и неустойчивость. Такое искусственное сердце повернет время вспять.
Bivacor находится в переходной фазе. Компания до сих пор не продавала свои продукты и полностью зависит от венчурных фондов, бизнес-ангелов и государственных грантов. Ее сердца были имплантированы овцам и телятам — они проживали месяцы, и иногда бегали на беговой дорожке. Компания готовится подать заявку в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для получения разрешения на имплантацию человеку. Преодолеть порог между животными и людьми — значит попасть в жесткую нормативно-правовую среду. На заре исследований искусственного сердца команда могла имплантировать устройство умирающему человеку в экстренном порядке — в качестве последней попытки спасти его жизнь — и посмотреть, как оно функционирует.
Специалисты по этике были обеспокоены, но прогресс был быстрым. Сегодня такие эксперименты запрещены: конструкция сердца должна быть зафиксирована и одобрена до начала клинических испытаний; испытания могут занять годы, и, если выяснится, что сердце недостаточно хорошо, процесс должен начаться заново. Bivacor в настоящее время решает, какие функции будут включены в клинические испытания их сердца. Ошибочное решение, скорее всего, приведет к потере компании. Почти наверняка второй попытки взойти на вершину не будет.
Тиммсу, коротко подстриженному и рыжеволосому, сейчас сорок два. Со времени своего пребывания в Брисбене он посвятил почти всю свою трудовую жизнь работе над сердцем, он ездил в Японию, Германию, Тайвань и Хьюстон, чтобы работать с разными хирургами и инженерами. Тихий и сосредоточенный, он весьма сдержан: он предпочитает не рассказывать людям, чем он зарабатывает на жизнь, чтобы последующий разговор не соблазнил его разрекламировать проект, все сроки которого давно сорваны. В джинсах, кроссовках и мятой классической рубашке, расстегнутой до третьей пуговицы, он провел меня в заднюю комнату, где полдюжины прототипов сердец непрерывно работали целых шестнадцать месяцев. «Очень важно показать, что они никогда, никогда не останавливаются», — сказал он сквозь гул движущейся воды. Сам Тиммс выглядел так, будто не спал как следует пару десятилетий.
На выходе из лаборатории мы прошли конференц-зал, где инженер в видеочате обсуждала, как можно протестировать сердце от Bivacor перед имплантацией: «Поместите большой палец на левое впускное отверстие и слегка надавите», — сказала она. Мебель в офисе Тиммса могла бы находиться в домашнем кабинете (это был подарок одного из первых инвесторов — владельца мебельного магазина в Хьюстоне). На вешалке на стене висела отглаженная рубашка, а в углу стоял дорожный велосипед.
Сидя на своем скрипучем стуле, Тиммс вспомнил, как в 2006 году вез своего отца в больницу. Операция по замене клапана помогла Гэри восстановить работу сердца, но только временно. «У него тромб на механическом клапане», — сказал Тиммс. «Это поддерживало приток крови в левую часть его сердца и в легкие». Тиммс изобразил скопление наростов руками, показав путь от левой части груди до грудины и вверх по шее — кровь накапливалась, как вода, изо всех сил пытаясь вытечь из канализации. «Из-за этого появляются отеки», — сказал он. «Начинается кашель кровью, потому что она проходит через легочную мембрану».
Две недели спустя Тиммс был в Германии, встречался с инженерами по насосам, там он узнал, что его отцу стало хуже. Он сразу же улетел домой, но не успел поговорить с отцом в последний раз. «Он был в реанимации с ИВЛ в трахее и всем таким», — сказал Тиммс. «Его смерть лишь укрепила мою решимость». Я подумал: «Все. Мы сделаем это любой ценой».
Я спросил Тиммса, действительно ли два десятилетия назад он верил, что сможет изобрести искусственное сердце вовремя, чтобы спасти своего отца.
Он покачивался взад и вперед, кивая. «Если бы на том этапе было устройство, которое ему можно было бы имплантировать, то, возможно, он мог бы остаться еще на пять или десять лет — он бы увидел как я женился и как у меня появлялись дети. Он мог бы пережить это с нами. Тогда философия заключалась в этом. Еще пять или десять лет». Он посмеялся. «Этого так и не произошло», — сказал он, имея в виду брак и детей. Он обвел рукой офис: «Я застрял во всем этом».
До того, как сердце стало заменяемым, оно было неприкосновенным — запретный рубеж хирургии. Врачи девятнадцатого века считали, что сердце — это «предел, установленный природой». В первой половине двадцатого века анестезия сделала хирургов смелее. Они начали вмешиваться, чтобы залечить артерии и клапаны, пока сердце все еще билось. Они пытались охладить пациентов до гипотермического уровня, а затем быстро воздействовать на их сердце, пока оно не билось. Только в 1950-х годах, с развитием аппарата искусственного кровообращения, операции на открытом сердце стали обычным делом. Кровь выходит из тела в машину, минуя сердце и легкие, и дает хирургам доступ к неподвижному и бескровному сердцу, с которым они могут обращаться почти как с обычной мышцей.
Ранние аппараты искусственного кровообращения были размером с рабочий стол и могли безопасно использоваться только в течение коротких интервалов; тем не менее, они сделали искусственное сердце желанным и возможным. То же касается и нескольких других тенденций. Больше людей доживали до шестидесяти и семидесяти, когда статистика сердечных заболеваний начинала ухудшаться: к середине века 40% смертей в Америке были вызваны болезнями сердца. Эти статистические данные вызвали серьезную озабоченность у политиков. В 1948 году Конгресс (группа стареющих мужчин) принял Национальный закон о сердце, положив начало десятилетнему расширению федерального финансирования кардиологических исследований.
Это была эра Аполлона, и искусственное сердце казалось прорывом. В 1964 году Национальные институты здравоохранения запустили Программу разработки искусственного сердца — многомиллионный инженерно-технический проект, направленный на то, чтобы к концу десятилетия начать вживлять сердца в пациентов. По своей структуре он был похож на проект NASA. Он предоставлял гранты и контракты командам инженеров, которые соревновались в разработке лучшего клапана, насоса или источника питания; несколько команд безуспешно экспериментировали с сердцами, работающими на ядерной энергии. Журналы Time и Life посвятили этой теме свои обложки. Как пишет историк медицины Шелли МакКеллар в своей книге «Artificial Hearts: The Allure and Ambivalence of a Controversial Medical Technology», большие надежды на имплантаты искусственных органов «не обязательно отражают современную хирургическую реальность».
Истинная сложность задачи быстро стала очевидной. В больнице Маймонида в Бруклине над помпой начал работать Адриан Кантровиц — хирург-изобретатель, который помог усовершенствовать кардиостимулятор и аппарат искусственного кровообращения. Он выбрал разумный подход: вместо замены сердца, он установил насос сразу за ним, чтобы компенсировать его слабость и, возможно, дать ему время на выздоровление. Насосы-прототипы Кантровица были испытаны на собаках, и к 1966 году он был готов имплантировать их людям. Первый пациент-человек, которому установили такой насос, умер после сильного кровотечения. Второй была 63-летняя прикованная к постели и больная диабетом женщина, перенесшая два сердечных приступа — она прожила двенадцать дней, но умерла после серии инсультов.
Когда Кантровиц извлек свой насос и вскрыл его, он обнаружил сгустки. Он столкнулся с препятствием, которое впоследствии стало известно как «гемосовместимость». Под действием слишком большой силы или давления клетки крови могут разрываться. Они могут спаиваться в воронках и расщелинах. Они могут схватываться на текстурных поверхностях. Устройства Кантровица меняли структуру перекачиваемой крови, и по мере накопления таких «искажений», последствия усугублялись.
Между тем, в Медицинском колледже Бейлора в Хьюстоне Майкл Дебейки и Дентон Кули, которые считались лучшими кардиохирургами в мире, справились с другим набором сложностей. Дебейки и Кули начинали как партнеры — они выполняли огромное количество операций на сердце в невероятном темпе. Как пишет в своей книге «Ticker: The Quest to Create an Artificial Heart» журналистка Мими Шварц, позже эти двое рассорились. Кули оставил практику в 1960 году, а позже основал Техасский институт сердца. Тем временем Дебейки нанял Доминго Лиотту, аргентинского кардиохирурга-новатора, для работы с искусственным сердцем. К 1969 году Лиотта начал имплантировать прототипы телятам. Результаты были обескураживающими (из семи животных четверо умерли на операционном столе), и Дебейки подумал, что они пока не готовы к использованию на людях. Но Кули стремился продвинуть работу вперед. У него были пациенты, ожидающие донорского сердца — не только в его больнице, но и в близлежащих мотелях. Не проинформировав Дебейки, он нанял Лиотту подрабатывать в Техасском институте сердца с расчетом использовать новый имплант.
Кули начал искать среди своих пациентов кандидата. Хаскелл Карп, 47-летний оценщик из Скоки, штат Иллинойс, тринадцать раз был госпитализирован из-за болезни сердца. У него были столь серьезные проблемы с одышкой, что иногда ему было тяжело расчесать волосы. Кули хотел бы посмотреть, можно ли восстановить сердце Карпа хирургическим путем, но Карп и его жена согласились, что, если такого варианта не будет, Кули мог бы имплантировать прототип Лиотты в надежде, что позже появится донорское сердце. «Мистера Карпа отвезли в хирургическую палату», — позже писал Кули в мемуарах. «Он был бледен, вспотел и с трудом дышал. Его кровяное давление упало до половины нормального уровня». На полпути к операции стало очевидно, что его сердце не спасти.
Кули установил пневматическое устройство, соединенное шлангами, проходящими через бок Карпа, с консолью размером с холодильник. Желудочки сердца были сделаны из эластичного пластика с гибкой подкладкой из полиэстера; когда воздух проходил между слизистой оболочкой и пластиком, желудочки сокращались, а сердце работало. Устройство сохраняло жизнь Карпу шестьдесят четыре часа, пока его не заменило пересаженное сердце Барбары Эван, сорокалетней матери троих детей. Тем не менее, через тридцать два часа Карп умер от пневмонии и почечной недостаточности — последствий серьезной болезни сердца, которая изначально сделала его кандидатом на рискованную процедуру. Кули расценил операцию как успешную. Но Дебейки, разгневанный кражей его искусственного сердца, сомневался, что его бывший партнер действовал этично. Был проведен ряд расследований, и Кули осудил Американский колледж хирургов. Наблюдатели расходились во мнениях относительно того, была ли операция героической или безрассудной, но в любом случае возникла новая проблема: к тому моменту, когда люди соглашались на искусственное сердце, они были настолько больны, что их было почти невозможно спасти.
Виллема Колффа, терапевта голландского происхождения, который изобрел диализ в 1940-х годах, это не остановило. Он не просто хотел максимально приблизиться к трансплантации, он хотел создать столь хорошее сердце, что его можно будет использовать для работы на постоянной основе. В лаборатории Колффа в Университете штата Юта врач-инженер по имени Клиффорд Кван-Гетт создал мягкий желудочек, не повреждающий структуру крови. Роберт Джарвик, талантливый биомедицинский инженер, присоединившийся к команде Университета Юты во время учебы в медицинской школе, неустанно совершенствовал конструкцию и производственный процесс, решая проблемы с гемосовместимостью. Когда Джарвик присоединился к команде в 1971, их прототип сердца мог поддерживать жизнь теленка всего десять дней. Впрочем, прогресс был устойчивым — после десяти лет работы, теленок по имени Альфред Лорд Теннисон прожил двести шестьдесят восемь дней на том, что к тому времени называлось искусственным сердцем Джарвик-5.
В декабре 1982 года кардиохирург Уильям Де Вриз имплантировал модернизированную версию сердца (Джарвик-7) Барни Кларку, шестидесятилетнему дантисту. Сердце Кларка работало примерно на шестую часть от своего ресурса. Он чувствовал себя настолько плохо, что когда увидел телят и овец с сердцами Джарвика, сказал «думаю, они чувствуют себя намного лучше, чем я сейчас». Операция привлекла международное внимание. Зачастую в центре внимания оказывались личности участников: Де Вриз, опытный и «Линкольнский», Ярвик, молодой и красивый и Кларк, харизматичный обыватель, выполнявший боевые задачи во время Второй мировой войны. По телевидению транслировали видео семи с половиной часов операции. После нее репортеры посещали ежедневные брифинги для прессы, проводимые в кафетерии университета.
Кларк прожил сто двенадцать дней с трубками, соединяющими его с четырехсотфунтовым насосом и пультом управления. Он периодами был то в упадке, то восстанавливался, то был несчастен, то оптимистичен. Порой он даже недолго стоял и крутил педали велотренажера, но обычно он лежал в постели и задыхался, втягивая воздух через маску. Один из его механических клапанов пришлось заменить в ходе последующей операции. Кларк страдал от носовых кровотечений, судорог, почечной недостаточности и пневмонии. Незадолго до того, как он умер от сепсиса и отказа органов, он сказал, перебивая пыхтящий звук пневматического насоса: «Было приятно иметь возможность помогать людям».
FDA дало Де Вризу разрешение на имплантацию семи искусственных сердец, и он взялся за дело. В 1984 году Де Вриз установил доработанную версию Джарвик-7 Уильяму Шредеру, 52-летнему армейскому экс-инспектору по вооружению. Перед операцией Шредер попросил исповедоваться. В итоге он прожил 620 дней, перебрался из больницы в квартиру, и время от времени использовал переносную насосную установку, работавшую три часа от аккумуляторов, чтобы выходить в корридор или ездить на машине с сыном. В телефонном разговоре с Рональдом Рейганом Шредер в шутку пожаловался на задержку проверок в системе социального обеспечения. Ощупывая грудь мужчины, репортеры удивлялись его сердцебиению — оно казалось более мощным, чем у здорового человека. Тем не менее, Шредер страдал от множества недугов. В частности, от инсультов — один из них был обширным. После того, как он скончался от хронических инфекций и проблем с легкими, его похоронили с надгробием с изображением двух сердец — человеческого и Джарвик-7.
Сердца становились все лучше, как и хирургические технологии, хотя все эти улучшения не меняли основные контуры исследований. Де Вриз сделал еще несколько пересадок с переменным успехом. В Швеции мужчина, которому подарили Джарвик-7, очень хорошо себя чувствовал, ходил на длительные прогулки и ел в своих любимых ресторанах. Тем не менее, он умер через семь с половиной месяцев, что вызвало юридические дебаты о том, был ли он вообще жив. (Согласно шведским законам того времени, он умер в тот момент, когда его сердце остановилось). Врачи, пациенты и репортеры начали прохладнее относиться к этой теме. Уверенность в идее замены сердца начала угасать, и спонсоры задавались вопросом — не лучше ли было бы потратить деньги на что-то другое? В чем смысл пересадки искусственного сердца на короткий срок? Хирурги пытались спасти своих пациентов или просто ставили на них эксперименты? Стоили ли того добавленные дни жизни?
Первые инженеры-искусственники добились ограниченного успеха. Их устройства могли поддерживать жизнь пациентов в течение длительного времени, но не постоянно. Сердечная недостаточность перестала быть смертельной, но качество жизни было слишком низким. Ограниченное чудо, неоднозначное благо. «Они сделали это», — сказал Тиммс в своем офисе, когда мы обсуждали эту историю. «Впрочем, никто этого не хотел». Отрезвляющий вывод для тех, кто пытался повторить.
Пару десятилетий назад, в начале последнего года обучения в колледже, я обнаружил, что живу рядом с двумя очаровательными женщинами: Сьюз из Монтаны и Джесс из Нью-Джерси. Мы подружились, и вскоре я узнал историю Джесс. В старшем классе средней школы у нее случился обширный сердечный приступ. После проведения последних обрядов она была спасена благодаря имплантации экспериментального сердечного насоса — «желудочкового вспомогательного устройства» под названием HeartMate. Это устройство было наследником изобретений Кантровица из 60-х, но не было искусственным сердцем. HeartMate выполняло функции правой стороны сердца, левая оставалась на месте. Джесс была на выпускном вечере и сыграла главную роль в школьной постановке «Как добиться успеха в бизнесе без особых усилий», будучи подключенной через провод к батарее в сумочке. Она научилась ходить с помощью протеза, потому что осложнение после сердечного приступа потребовало ампутации ее левой ноги выше колена. За несколько дней до окончания средней школы ей пересадили сердце девочки-подростка, погибшей в автокатастрофе. Вскоре после этого у нее развилась неходжкинская лимфома, вероятно, в результате иммунодепрессантов, которые она принимала для предотвращения отторжения. Когда я встретил Джесс, все это было позади. У нее не было батарейки, она вылечилась от рака, и она получала высшее образование.
Мы оставались друзьями и после колледжа. Джесс работала в сфере здравоохранения в качестве адвоката по вопросам донорства органов. Ее особая черта заключалась в том, что она умела быть милой и жесткой одновременно. Она путешествовала по миру, дважды победила рак, ходила на концерты, ела много десертов, заводила парней и получала повышения по службе. В общем, она вела себя как обычная молодая девушка, а не как живое чудо. Наблюдая за легкостью, с которой она перемещалась в любом медицинском учреждении — общалась с медсестрами, отправляла электронные письма со своей больничной койки, — я понял, насколько продуманно и смело она жила.
Мне было любопытно встретиться с людьми, стоявшими за HeartMate, и я поехал в Техасский институт сердца в Хьюстоне. Он расположен недалеко от больницы Святого Луки, в похожем на город Техасском медицинском центре — крупнейшем в мире медицинском комплексе, который посещают десять миллионов пациентов в год. Это Ватикан кардиологии. Там есть большой музей, посвященный истории кардиохирургии и сердечным насосам. Недалеко от того места, где Дентон Кули имплантировал первое искусственное сердце более пяти десятилетий назад, я сидел в конференц-зале без окон с двумя хирургами, О. Х. (Бадом) Фрейзером и Билли Коном. Кону, напряженному человеку в черной рубашке на пуговицах и джинсах, было пятьдесят девять; Фрейзеру, немногословному мужчине в спортивной куртке, брюках и очках черепаховой расцветки, было семьдесят девять. Оба они были в ковбойских сапогах. Вместе они имплантировали более тысячи устройств «механической поддержки кровообращения». Сегодня большинству пациентов устанавливают желудочковые вспомогательные устройства, которые помогают левой части сердца или заменяют её. Но Кон и Фрейзер, как и Тиммс, входят в небольшую группу исследователей, которые все еще работают над созданием полной и постоянной замены сердца. В 2011 году они имплантировали два HeartMate II (один для левой стороны, один для правой) пятидесятипятилетнему мужчине, сердце которого полностью вышло из строя и было удалено. Эти устройства действовали как искусственное сердце и позволили мужчине прожить 5 недель.
Карьера Фрейзера началась в золотой век работы над искусственным сердцем и продолжилась в ее темные годы. В 1963 году он поступил в Медицинский колледж Бейлора и учился у Майкла Дебейки. Они присоединился к команде Кули в Техасе в 70-е и работал там в 80-е, когда открытие циклоспорина и иммунодепрессантов повысило выживаемость после трансплантаций. Убедившись в важности сердечных насосов как промежуточных устройств, он начал работать в подвальной лаборатории, где содержали свиней, овец, коров и коз. На протяжении десятилетий он сотрудничал с инженерами, чтобы протестировать и усовершенствовать почти все существующие в настоящее время сердечные насосы, включая оригинальный HeartMate. (Ранее в Серритосе я смотрел видео, на котором теленок с насосом от Bivacor гуляет по беговой дорожке в лаборатории Фрейзера. Фрейзер и Кон — консультанты компании.)
«Вот этот парень, О.Х. Фрейзер», — сказал Кон, указывая на фотографию Фрейзера в залитом кровью халате, сделанную давным-давно на своем ноутбуке. «Настоящая рок-звезда». Фрейзер усмехнулся.
Кон, излучавший мессианскую энергию, рассказал, что в 1986 году Фрейзер был первым хирургом, успешно применившим HeartMate в рамках клинических испытаний, которые проводились до 1993 года. После того как это устройство было одобрено FDA, оно было установлено примерно 4 тысячам пациентов. HeartMate имел форму пончика, был оснащен механическим насосом и одним из его основных нововведений было использование специально текстурированного пластика и титана, на которых клетки крови могли образовывать гладкую биологическую поверхность. Ранние версии приводились в действие воздухом, доставляемым через шланг. Более поздние модели, такие как та, что получила Джесс, были с мотором. Срок службы устройства составлял не более полутора лет, но этого было достаточно для пациентов, которые попали в больницу с синими губами и были близки к смерти. «Нужно было поместить HeartMate в дыхательный аппарат, сделать большой разрез, вставить насос в брюшную полость, подключить его, и в конце операции губы становились розовыми». Проблемой было и остается отсутствие трансплантируемых сердец: «Через полтора года HeartMate сломается, и вам лучше найти донорское сердце за это время, иначе эти люди умрут».
Чтобы решить эту проблему, Фрейзер начал сотрудничать с Abiomed, компанией по производству сердечных насосов из Массачусетса, над созданием искусственного сердца следующего поколения — AbioCor. Это искусственное сердце было создано в начале девяностых. В некоторых отношениях оно было традиционным (в нем две камеры, как в настоящем сердце), но в остальном это очень футуристическое устройство. Из тела не выходили воздушные шланги или электрические кабели. AbioCor — абсолютно автономный имплант, который использует циркулирующую гидравлическую жидкость для сжатия желудочков. AbioCor питается от аккумулятора, который можно заряжать через кожу без проводов. Теоретически, с ним можно плавать.
«Супер, супер амбициозно», — сказал Кон, открывая диаграмму. «На это потратили четверть миллиарда долларов. Несколько сотен животных, причем половину операций Бад и его команда провели здесь». В 2001 и 2002 годах сердца установили 14 пациентам. Именно тогда амбициозные планы начали рушиться. «Через 9 месяцев все они, за исключением четырех, умерли от осложнений или из-за сбоя устройства», — вспоминает Кон.
FDA дало Abiomed разрешение на имплантацию еще 60 устройств, но всем было ясно, что их нужно обновить, а затем опять получить разрешения — это длительный процесс, взяться за который никому не хватало духа. «Abiomed сдались», — сказал Кон. «Они сказали: «Это слишком сложно!». Проблема заключалась в том, что сердце было настолько большим, что помещалось только в грудных клетках самых крупных пациентов мужского пола.
«Знаешь, твое сердце бьется сто тысяч раз в день», — протянул Фрейзер.
«Тридцать пять миллионов раз в год», — сказал Кон.
«Учитывая этот факт, удивительно, что оно продержалось столько времени, — сказал Фрейзер.
На протяжении восьмидесятых и девяностых годов, даже когда он работал над HeartMate и AbioCor, Фрейзер утверждал, что инженерам следует перейти от конструкций с пульсирующими насосами к конструкциям, основанным на более простом механическом принципе «непрерывного потока» — именно на нем основано решение Bivacor. Некоторые исследователи утверждали, что сердечно-сосудистая система может выиграть от пульса: есть свидетельства того, что стенки кровеносных сосудов расширяются в ответ на учащенное сердцебиение. Но Фрейзер пришел к выводу, что, несмотря на все преимущества пульсации, они перевешиваются прочностью и простотой. Он начал работать над двумя проектами с непрерывным потоком параллельно: над одним с кардиологом Ричардом Уэмплером, и другим с Робертом Джарвиком. Они имплантировали искусственные сердца животным, а затем извлекали, разбирали и анализировали как они работают. К двухтысячным эти устройства перешли в эксплуатацию под названиями Джарвик 2000 и HeartMate II соответственно.
Кон открыл на своем ноутбуке схему HeartMate II. По сути, это узкая трубка со штопором. Когда винт вращается между двумя подшипниками, он работает как стационарный пропеллер, непрерывно выталкивая кровь из сердца в аорту над ним. (В сельском хозяйстве такая же конструкция называется винтом Архимеда и используется для перекачивания воды)
Кон указал на винт: «Вот движущаяся часть, подвешенная на рубиновых подшипниках. Люди говорили: «Нельзя использовать подшипники в крови». Оказалось, что можно! Через них проходит достаточно крови, чтобы они оставались чистыми». Сгустки все еще остаются проблемой,
