В начале апреля была проведена пятая успешная операция по имплантации так называемого «искусственного сердца», созданного при участии учёных МИЭТа. Что это за устройство? Какую функцию выполняет прибор? Что необходимо сделать для его поставки в серийное производство? 

Газета «ИНверсия» пообщалась с Сергеем Васильевичем Селищевым – заведующим кафедрой биомедицинских систем (БМС), доктором физико-математических наук, профессором и Геннадием Сергеевичем Кузьминым – ведущим инженером МИЭТа.

Человеческий организм – сложнейшая система. Физиология, в частности сердца и крови, материаловедение, биосовместимость – это далеко не полный список того, в чём необходимы глубокие знания, чтобы заменить такой орган как сердце, обеспечивающий ток крови.

Задача создания системы вспомогательного кровообращения с использованием отечественного имплантата нашла своё практическое применение в Советском Союзе в 1975 году. Тогда В.И. Шумаков, известнейший кардиохирург, один из основоположников отечественной клинической трансплантологии, предложил начать работу в области создания «искусственного сердца». Ведущие медицинские и технические вузы СССР занялись поиском решений и разработками в этой области. 

Непрерывный рабочий день

Что представляет собой «искусственное сердце»? Это, конечно, не сердце в том понимании, в котором мы привыкли его представлять, а система вспомогательного кровообращения, выполняющая работу левого желудочка сердца. Почему именно левого желудочка? Сердце человека разделено на четыре камеры. Функция сердца – перекачивание крови, по существу, в нём совмещены два естественных насоса. Сокращение левой части сердца приводит к циркуляции крови по всему организму. Из органов и тканей обеднённая кислородом и насыщенная углекислотой венозная кровь направляется в правую половину сердца, сначала – в предсердие, из него – в желудочек. Далее – в лёгкие, где она освобождается от углекислоты, снова насыщается кислородом и возвращается в левые камеры сердца. Таким образом, правая часть отвечает только за кровоснабжение лёгких. Процесс протекает в организме непрерывно!

Опасное балансирование

В России около 8,5 миллионов человек ежегодно сталкиваются с проблемами, связанными с заболеванием сердца и 25% из них относятся к наиболее тяжёлым формам сердечной недостаточности.

С возрастом, или после перенесённых заболеваний, человеческое сердце изнашивается, и особенно страдает именно левый желудочек. Что это означает? У человека вследствие слабого кровообращения постепенно начинают отказывать все органы. 

Трансплантацию и искусственные насосы применяют на самой тяжёлой стадии заболевания – четвёртой, когда варианты медикаментозного лечения и использование стационарных аппаратов вспомогательного кровообращения оказываются бессильны.

Изначально аппарат был придуман для временной замены работы левого желудочка. Он помогал пациенту дождаться донорского сердца. Однако во всём мире существует острый дефицит донорских органов. По данным в США, из 100 тысяч больных только у 5% производится операция трансплантации сердца. В России ситуация значительно хуже из-за ограниченного числа трансплантационных центров (15 по сравнению с 50 в США) и несовершенством законодательства и социальной поддержки в области трансплантологии. При этом не стоит забывать про группу крови, размер органа, анатомические особенности, то есть для определённого человека нужен «определённый вид» сердца. Ещё один вариант – имплантация «искусственного сердца». Это специальный насос роторного типа, выполняющий работу левого желудочка, который подключают параллельно человеческому сердцу. 

Сейчас на кафедре БМС ведутся разработки по созданию аппарата, который мог бы заменить оба желудочка в случае необходимости. Фактически такой аппарат будет выполнять функции сердца. 

Глоток жизни

С искусственным насосом человек может жить в ожидании донорского сердца в среднем несколько месяцев, всё, конечно, зависит от состояния пациента. Много это или мало? Смотря как рассуждать. Поскольку врачи назначают операцию по введению искусственного имплантата, когда медицина уже, можно сказать, бессильна, и пациенту остаётся жить всего месяц, прикованным к больничной койке, наверное, это высокий результат. После проведения операции человек находится под медицинским наблюдением, он должен всегда носить с собой полуторакилограммовую сумку, в которой лежат аккумуляторы, вовремя подзаряжать устройство. А в это время ему ищут сердце. Пациент живёт надеждой: однажды раздастся телефонный звонок и врачи сообщат, что донорское сердце найдено. 

Первому пациенту, которому имплантировали насос АВК-Н повезло: через девять месяцев ему была сделана операция по пересадке донорского сердца. Однако и у тех, кому не могут быстро найти донорский орган, есть хорошие шансы продолжать активную жизнь с имплантируемым насосом.

В 2009 году был подписан договор о консорциуме между ФНЦ трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова, Зеленоградским инновационно-технологическим центром (ОАО «ЗИТЦ») и МИЭТом о том, чтобы довести проект до промышленного использования. Таким образом, объединили усилия медиков, которые занимаются подобными операциями, университета электронной техники и ОАО «ЗИТЦ», как площадки, обладающей технологическими возможностями по мелкосерийному производству и продвижению аппарата на рынок. Государство в 2009 году выделило на три года 176 миллионов рублей под этот проект. Работа должна была закончиться получением регистрационного удостоверения – правом производить и поставлять на российский рынок продукцию. Такое право ОАО «ЗИТЦ» получило в 2011 году. Сейчас копию этого документа можно увидеть в одной из аудиторий кафедры БМС.

Российский рынок «искусственных сердец»

Сегодня в России получили регистрационные удостоверения Росздравнадзора: российский носимый аппарат вспомогательного кровообращения (АВК-Н), INCOR – разработка берлинской научной школы и американский прибор HeartMate II – самый массовый и популярный аппарат во всём мире. Однако стоимость заокеанского аналога в 2010 году составляла на европейском рынке 240 тысяч евро.

До настоящего момента ОАО «ЗИТЦ»  совместно с ФГБУ «Федеральным научным центром трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России было произведено десять аппаратов, которые подготовлены для клинической апробации в крупных кардиохирургических центрах России.

Три операции по имплантации «искусственного сердца» прошли в Новосибирске, одна – в Омске. Как уже было сказано, в апреле этого года в Москве в НИИ им. Н.В. Склифосовского состоялась пятая успешная операция.

Цена аппарата при мелкосерийном производстве составляет порядка четырёх миллионов рублей, но нужно понимать, что это не только сам насос и система управления насосом, это ещё и операция, медицинское сопровождение и послеоперационная поддержка пациента и самого устройства, то есть работа после внедрения «искусственного сердца» не заканчивается.

Почему в России разработка пока не получила массового применения?

Вокруг людей с «искусственными сердцами» и возможных носителей таких аппаратов должна быть создана мощная инфраструктура. Для начала нужно подготовить большое количество кардиохирургов, медицинских работников, специалистов в области биоинженерии, заинтересованных в продвижении и дальнейшем совершенствовании этого устройства. Все пациенты должны быть поставлены на учёт, а их болезни и текущее состояние описаны в специальной базе. Аппарат, который уже носит человек, нужно периодически проверять (пока эта задача возложена на разработчиков), не говоря уже о постоянном медицинском наблюдении пациента.

Поскольку сердце умершего человека живёт всего два часа, то работа каждого участника должна быть рассчитана до минуты: доставить пациента в клинику, подготовить донорский орган, выполнить операцию по замене насоса настоящим сердцем, проводить впоследствии медицинские осмотры.

Это колоссальная работа врачей и специалистов, колоссальные, хоть и гораздо меньшие по сравнению с Америкой и Европой, затраты, но и колоссальный результат – возможность дождаться своего нового сердца.

Материал подготовила Екатерина Кесарева

Факты

За сутки сердце перекачивает свыше 7000 литров крови и сокращается более 100 тысяч раз!

Размеры АВК-Н (носимый аппарат вспомогательного кровообращения) 85 мм в длину и 35 мм в диаметре. Чтобы качать кровь с производительностью 6 литров в минуту, насосу нужно делать 7-10 тысяч оборотов в минуту!

Потребление всей системы вспомогательного кровообращения 6 ватт.

В мировой практике известны случаи, когда после операции по имплантации аппарата человеческое сердце через какое-то время восстанавливалось, и необходимость в насосе отпадала.

Наши миэтовские учёные совместно с медицинскими соисполнителями ФНЦ (Федеральный научный центр) трансплантологии и искусственных органов проводили первые операции в специальном виварии на телятах. Порядка 20 бычков отдали жизнь на благо науки и современной медицины.

Термин «искусственное сердце» предложили редакторы журнала Time, когда в 1938 году один из его номеров вышел в свет с фотографией перфузионного насоса на обложке – предка современных аппаратов.