Обложка среды

Сердце на заказ Создание искусственного сердца - одна из актуальнейших задач мировой медицины. С 60-х годов прошлого века ею занимаются и западные, и отечественные научные центры. Людей, страдающих...

Сердце на заказ

Создание искусственного сердца – одна из актуальнейших задач мировой медицины. С 60-х годов прошлого века ею занимаются и западные, и отечественные научные центры. Людей, страдающих сердечными заболеваниями, миллионы. Донорских органов всегда не хватает, причем даже в благополучных с точки зрения трансплантологии странах. Кардинально решить проблему можно, только создав эффективное искусственное сердце. К удивлению многих столичных светил, значительных успехов в этом направлении добились владимирские ученые.

К истории вопроса. В середине 60-х годов в ведущих клиниках США и Западной Европы стали развертываться исследования по созданию систем механической поддержки кровообращения в организме с помощью искусственного сердца и аппаратов вспомогательного кровообращения. Оценив перспективность этого нового направления, в нашей стране была создана экспериментальная лаборатория искусственного сердца и вспомогательного кровообращения. Там начинается работа по созданию технических систем частичной и полной замены сердца, по созданию исполнительных устройств (насосы-баллончики, желудочки сердца), по проверке их физиологических характеристик. В результате уже к концу 60-х годов ученые заявили, что проблема создания искусственного сердца может быть решена в ближайшие 15-20 лет при условии достаточного финансирования разработок. Однако работы ведутся до сих пор, причем в условиях острой конкуренции между нашими и западными специалистами.

Шанс на новую жизнь
Решением глобальной проблемы кардиохирургии занимаются на кафедре "Технология машиностроения" ВлГУ, которую, кстати, в течение 10 лет возглавляет нынешний ректор университета Валентин Морозов. Там создают имплантируемые аппараты вспомогательного кровообращения и искусственного сердца, а также различные вспомогательные устройства медицинской техники.
– Научно-образо-вательный центр автоматизации конструкторской технологической подготовки производства специально создавался под медицинские и высокотехнологичные разработки, – рассказывает заместитель заведующего кафедрой, кандидат технических наук, доцент Алексей Жданов. – Это уникальная база для проектирования и производства, осуществления инженерного анализа и компьютерного моделирования. Благодаря этому комплексу мы выпускаем продукцию, соответствующую европейскому качеству.
Среди известных партнеров кафедры – Российский научный центр хирургии им. академика Б.В. Петровского РАМН, научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева. Но самое постоянное и длительное сотрудничество у ВлГУ с московским НИИ трансплантологии и искусственных органов. Именно с ним университет работает над созданием искусственного сердца.
– Почему так важны именно имплантируемые разработки? Сейчас существуют системы вспомогательного кровообращения и замещения функции сердца, но они все стационарные. То есть пациент фактически оказывается прикованным к кровати, пока идет поддержка его жизненных функций. А чтобы вернуть его к обычной деятельности, причем не после окончания срока восстановления сердечных функций, а непосредственно во время процесса, нужны имплантируемые устройства, – поясняет ассистент кафедры Леонид Беляев.
Имплантируемый аппарат вживляется внутрь организма вместе с системой управления. Наружу ничего не выводится, питание подается через кожу. Поразительно, но даже шрамов на теле почти не видно. А самое главное – после подобной операции человек может жить обычной жизнью, даже трудиться, как прежде.

Догоним и перегоним Америку?
Большой вклад в создание искусственного сердца в России внес выдающийся врач-трансплантолог академик Валерий Шумаков, являвшийся координатором советско-американского межправительственного соглашения по искусственному сердцу. С американской стороны выступал Майкл Дебейки. По мнению ученых ВлГУ, еще до перестройки наша трансплантология во многом опережала американскую. Были и хорошие новаторские решения, и первые операции по пересадкам были именно российскими.
Однако 90-е годы затормозили дальнейшие медицинские разработки, в то время как американцы продолжали работы. После "смутных времен" выяснилось, что они опередили нас по многим параметрам. Сегодня российские ученые еще только пытаются создать устройства по вспомогательному кровообращению, а в США они давно уже не являются редкостью. С их применением там ежегодно проводят от трех до пяти тысяч операций.
По словам магистранта Ирины Волковой, устройства по вспомогательному кровообращению в основном служат неким мостом перед трансплантацией донорского сердца.
– Допустим, человеку срочно нужна операция на сердце, а донора нет. Пока его найдут, пациенту ставят это самое устройство, с которым он может жить 5-6 лет. Если донора не будет, то устройство можно просто заменить.
В ВлГУ разработки по созданию устройства вспомогательного кровообращения, или, как называют его сами ученые, искусственного желудочка сердца, ведутся почти 20 лет. На кафедре "Технология машиностроения" хранится американский образец – устройство с титановым покрытием фирмы "Heart Мate" ("поддерживающее сердце"). Сегодня, пожалуй, это один из самых популярных имплантантов в мире. Он весит 900 граммов (масса человеческого сердца – около 1200 граммов). Владимирские ученые демонстрируют свою разработку – более легкую и дешевую. Если американский аналог стоит 200-250 тысяч долларов, то наш – в 10 раз меньше. В операциях с применением этого устройства в России ежегодно нуждается около 100 тысяч человек. Но, скажем, в 2007 году, когда не было отечественных разработок, в научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева было проведено лишь 3 операции по вживлению систем вспомогательного кровообращения. С появлением российского аналога подобные операции станут гораздо доступнее.

Идет проверка на животных
В мире существует три основных типа устройств вспомогательного кровообращения: пульсирующий, ротационный и шнековый. Все они выполняют одну функцию, но каждое имеет свои особенности. Для каждого из пациентов нужно подобрать именно тот тип, который ему подходит.
Если третьим типом уже занимаются в НИИ трансплантологии совместно с Российским научным центром хирургии им. академика Б.В. Петровского РАМН, то пульсирующее устройство разрабатывает исключительно ВлГУ, по ряду позиций – совместно с МАИ.
Двадцать лет назад сотрудники кафедры под руководством Морозова начинали с того, что делали отдельные механизмы и запчасти для аппаратов, разработанных НИИ трансплантологии. Позже стали делать корпуса. Затем оказалось, что во Владимире существует производство гемосовместимых полиуретанов, из которых на кафедре "Технология переработки пластмасс" ВлГУ изготавливают отдельные части системы вспомогательного кровообращения (все остальные пластики – иностранного производства). Как говорится, тут уж сам бог велел заняться более серьезными разработками.
– Мы сейчас имеем базу, где можно делать действительно уникальные, сложные вещи. И у нас все удачно складывается, – говорит Алексей Жданов.
Первая операция по трансплантации аппарата вспомогательного кровообращения фирмы Arrow LionHeart в США была сделана в 2001 году. В России подобных операций с использованием отечественных устройств еще не делали. Но медико-биологические испытания искусственного сердца, разработанного в ВлГУ совместно с МАИ, были относительно успешно проведены 4 года назад. В качестве подопытного животного выбрали молодого бычка. Операцию сделали в НИИ трансплантологии. СМИ тогда пестрели громкими заголовками вроде: "Российское сердце работает. Пока – у теленка". После хирургического вмешательства теленок прожил 15 дней и умер, но не от того, что отказал модуль, а от занесенной во время операции инфекции.
В ближайшее время ученые ждут повторных клинических испытаний своего устройства. Вес его будет порядка 650 граммов. Образец готовится совместно с МАИ. Пластиковое изделие, переходники и всю "начинку" делает ВлГУ. За МАИ – изготовление системы управления, блоков питания и корпуса с использованием титановых сплавов. Несмотря на то, что московский вуз сейчас один из основных партнеров ВлГУ в создании искусственного сердца, в нашем университете продолжают собственные разработки имплантируемых модулей, механизмов и покрытий для того, чтобы иметь свою оригинальную конструкцию.
– Сейчас речь идет о том, чтобы делать все разработки на нашей базе, – поясняет Беляев. – Во Владимире есть и полиуретан, и механическая база, и система управления. Единственное, чего не хватает, – хорошей специализированной клиники. Но, с другой стороны, рядом Москва и Иваново:
Если испытания устройства на животных, а затем на людях (по планам, в ноябре с.г.) окажутся успешными, то искусственное сердце будут выпускать в промышленных масштабах. По подсчетам наших ученых, для начала ежегодно стоит выпускать 3000 устройств, потому что на первых порах клиникам вряд ли удастся освоить большее количество: технология вживления – не простая, для нее требуется специально обученный персонал.

Острая сердечная конкуренция
Созданием искусственного сердца занимаются не только в России, но и в других странах мира. Ученые, работающие в этой области, пристально следят друг за другом. Борьба идет за каждый грамм веса устройств и за каждый миллиметр их объема. Конкуренция абсолютно во всем. Доходит до курьезов. Для наших ученых сегодня одна из самых важных задач – найти российский завод, способный выпускать двигатели для искусственного сердца с необходимыми техническими характеристиками. Сначала владимирцы пытались купить "моторы" у американцев, как это делают те же немцы или японцы, но столкнулись с парадоксальной вещью: россиянам янки продавать двигатели ни в какую не захотели.
– Мы 9 лет пытались по разным каналам через наших партнеров и в Америке, и в Германии купить двигатели. Не продают! А когда выяснилось, что двигатели нам нужны для производства искусственного сердца (их ведь еще широко используют и в военном производстве), с нами вообще прекратили все разговоры, – рассказывает Алексей Жданов.
Тем не менее, пока по разработкам искусственного сердца мы идем буквально "ноздря в ноздрю" с иностранными специалистами, и это притом, что за границей финансовые вливания в медицину не сопоставимы с нашими. Если, например, в Америке и Японии на исследования выделяются миллиарды долларов из государственной казны, то у нас эта цифра меньше в сотни раз.
По словам Алексея Жданова, разработки искусственного сердца ведутся в основном на государственные гранты (к примеру, "Российского фонда фундаментальных исследований"), на средства федеральных целевых программ и благодаря хоздоговорам с организациями-партнерами – МАИ, НИИ трансплантологии и др. На полноценные исследования денег хватает не всегда, и иногда исследования тормозятся.
В ВлГУ сейчас работают над созданием биосовместимых металлических покрытий, в том числе для искусственного сердца. У американцев уже есть подобная запатентованная технология, но просто "слизывать" у иностранцев их способ изготовления ученым неинтересно. Речь идет о создании именно своего покрытия.
– Ведь самое главное, чтобы имплантант был качественным. Важны его надежность, долговечность и гемосовместимость. В этом смысле существует много путей развития, и каждый ученый идет своим, – констатирует Леонид Беляев.
Над созданием искусственного сердца трудится группа из 10 человек: доктор наук, 3 кандидата, аспиранты и даже студенты.
– Мы выигрываем государственные гранты, и многие столичные коллеги просто поражены. Во-первых, оттого, что такие разработки делаются не в Москве, а в провинции. Во-вторых, от имеющегося у нас производственного оборудования – оно на уровне мировых стандартов. А в-третьих, удивляет московских светил то, что данной проблемой занимается именно молодежь. Раньше ведь в этой области работали люди пенсионного возраста. Только вот без "свежей крови" ничего не получится, – уверен Алексей Жданов.

Кира СМИРНОВА
Фото автора

Нашли опечатку? Выделите её мышкой и нажмите Ctrl+Enter. Система Orphus

Размещено в рубрике