СОЮЗ МЕДИЦИНЫ И ТЕХНИКИ

Для осуществления хирургического вмешательства объединяются, как известно, усилия разных врачей. Например, в операциях на сердце или легких участвуют анестезиологи (они не только занимаются обезболиванием, но и управляют дыханием), специалисты по искусственному кровообращению, электрофизиологическим и биохимическим изменениям, происходящим в организме.

На помощь медикам пришли также инженеры, физики, химики, специалисты по электронике и представители других дисциплин.

Создан искусственный водитель ритма сердца - дефибриллятор, который восстанавливает сокращения сердечной мышцы, когда вместо слаженной деятельности начинаются разрозненные трепетания ее отдельных пучков и волокон (так называемая фибрилляция). Имеются аппараты для искусственного дыхания, регистрации биоэлектрических потенциалов сердца и головного мозга (электрокардиографы и электроэнцефалографы различных конструкций). Есть системы, дающие возможность наблюдать за больными при помощи датчиков, информирующих об отдельных физиологических функциях и сигнализирующих об их нарушении. Наконец, сделаны аппараты «сердце - легкие», заменяющие сердце и легкие больного во время операции. Идея такого аппарата принадлежит советскому ученому, профессору С. Брюхоненко, который еще в 30-х годах сконструировал специальную машину - автожектор, осуществляющий искусственное кровообращение, как всего тела, так и изолированного органа. Устройство аппарата аналогично схеме кровообращения теплокровного животного. Два диафрагмальных насоса, соответствующие левой и правой половинам сердца, приводились в движение электрическими моторами и служили механическим сердцем. Один насос посылал кровь через артерии, другой откачивал протекающую через вены. Для поддержания давления крови в сосудах и нормальной температуры были использованы автоматические регуляторы.

Взамен легких, где кровь обогащается кислородом, С. Брюхоненко применил аэратор (теперь его называют оксигенатором), представляющий собой широкий цилиндр, заполненный свежей кровью, через которую под давлением пропускается насыщенный кислородом воздух.

Аппарат Брюхоненко позволил впервые осуществить кровообращение не только в изолированном органе, но и во всем организме.

Временное выключение работы сердца и легких открыло широкие возможности для оперативного вмешательства. Ныне врачи и инженеры как у нас в стране, так и за рубежом конструируют различные аппараты искусственного кровообращения. Их устройство постоянно совершенствуется. Но во всех современных моделях сохраняются все основные узлы автожектора Брюхоненко: оксигенатор (искусственные легкие) и насосы, обеспечивающие циркуляцию крови (искусственное сердце). За выдающееся открытие С. Брюхоненко посмертно, в 1965 году, был удостоен Ленинской премии. Искусственное кровообращение позволяет лечить почти все виды врожденных и приобретенных пороков сердца оперативным методом. Хирурги смело «выключают» сердце на длительное время - на полчаса, час, а иногда и дольше.

Методы «слепых» пальцевых и инструментальных внутрисердечных манипуляций успешно дополняются операциями на открытом сердце. С помощью аппаратов «сердце - легкие» осуществляется не только рассечение и иссечение тканей сердца, но и реконструкция его клапанного аппарата и аорты, и это дает возможность полностью устранить сложные комбинированные, врожденные и приобретенные пороки сердца.

Другая идея С. Брюхоненко - о поддержании жизни изолированного органа - также находит сейчас практическое применение при операциях по пересадке органов и тканей.

Помимо искусственного кровообращения, современная хирургия обогатилась также новейшими методами обезболивания с помощью наркозных автоматов и полуавтоматов. От попыток снять боль различными одурманивающими средствами (мандрагорой, индом, коноплей, алкоголем и др.) через открытие наркотического действия эфира и хлороформа наука пришла к современной анестезиологии. Теперь человек может находиться под наркозом долгие часы, а врачи с помощью современных технических средств управляют его дыханием, давлением крови, следят за составом дыхательных газов и др. Техническая вооруженность врача позволяет получать разносторонние сведения о живом организме, о физиологическом состоянии органов в норме и в период расстройства.

Температура человеческого тела тысячелетиями была едва ли не самым главным фактором в оценке состояния организма. Основоположники медицины Гиппократ, Авиценна, Везалий, Паре и Пирогов по изменению температуры тела под мышкой или в прямой кишке не только оценивали состояние больного, но и ставили диагноз заболевания.

Принципиально новым методом исследования стало тепловидение. По оценке интенсивности инфракрасного излучения тканей улавливают начальные изменения в органах, распознают сосудистые воспалительные заболевания. В недалеком будущем тепловидение будет способствовать раннему обнаружению опухолей. Снижение или повышение инфракрасной радиации, улавливаемое с помощью оптико-электронных приборов-тепловизоров, появившихся в хирургических клиниках, помогает врачу не только ставить точный диагноз, но и следить за состоянием больного в процессе лечения.

Говоря об инфракрасном излучении тканей живого организма, нельзя не отметить, что все мы окружены целым комплексом физических полей. Исследования, проведенные в институте радиотехники и электроники АН СССР академиком Ю. Гуляевым и доктором физико-математических наук Э. Годиком, доказали, что вокруг человека располагается буквально радуга физических полей: инфракрасное, поле сверхвысокой частоты, электрическое, магнитное поле, акустическое и акусто-тепловое излучение, аэрозольно-ионная атмосфера. Человек обладает даже собственным гамма-излучением!

Причем каждый орган, каждая ткань, даже каждая клетка обладают своим специфическим комплексом физических полей.

Пока что современная медицина еще плохо представляет себе возможности научного и практического значения полученных фактов. Но то, что настоящие открытия позволят по-новому взглянуть на многие традиционные медицинские проблемы, дадут большие возможности диагностике (что уже сейчас видно), а также и лечению различных заболеваний, - тут сомневаться не приходится.

Важное значение для хирургии имеет открытие ультразвука, который используется в диагностике сердечных заболеваний. Установлено, что скорость распространения звуковых волн в тканях неодинакова, в силу чего можно получить изображение внутренних стенок полостей сердца. Изучая ультразвуковое отражение от работающего сердца, кардиохирурги получают данные о сократительных движениях его контуров и оценивают работу клапанного аппарата сердца.

В последние годы начинает широко применяться в различных разделах хирургии ультразвук, особенно в травматологии и ортопедии. Впервые ультразвуковая «сварка» костей была применена при лечении переломов, а также для заполнения дефектов костной ткани. Разрабатывается и осваивается в клинике ультразвуковая сварка кровеносных сосудов, стволов периферических нервов. Ведутся исследования по лечению ультразвуком инфицированных ран.

Проходит апробацию «глазной электромагнит», предназначенный для извлечения металлических соринок, внедрившихся в глазное яблоко. Пульсирующее магнитное поле прибора, приставленного к месту нахождения инородного тела, раскачивает его и освобождает из тканей глаза без оперативного вмешательства.

При изучении мягких тканей тела человека врачам часто приходится употреблять «контрастные вещества», чтобы сделать отдельные органы видимыми для рентгеновских лучей. Хорошо известен «бариевый суп», который дают пациентам перед рентгенологическим исследованием желудка или кишечника. «Бариевый суп» безвреден для организма человека. Но при некоторых просвечиваниях, например, мозга, когда требуется сделать инъекции контрастного вещества в желудочки мозга, это очень болезненная и опасная процедура. Поэтому поиски ученых были направлены на то, чтобы сделать диагностические исследования щадящими и менее опасными.

Сейчас в медицинской практике начал применяться новый метод исследования внутренних органов человека - магнитная интроскопия - метод, основанный на явлении ядерного магнитного резонанса. С его помощью оказалось возможным получать изображения любого требуемого сечения тела человека без всякого ущерба организму.

Новый аппарат дает возможность рассмотреть ранее недоступные подробности. В головном мозге четко выделяются опухоли и бляшки, которые служат симптомами рассеянного склероза. При рассеянном склерозе у больных нередко двоится в глазах, самопроизвольно утрачивается контроль над движениями. Но от тех же самых расстройств люди могут страдать и при иных заболеваниях, не столь трудно излечимых, как рассеянный склероз. До сих пор нельзя было установить четкое различие между симптомами разных заболеваний. А от правильности диагноза зависит и правильность назначенного лечения. Теперь же, используя магнитный интроскоп, врач может определенно сказать - рак у больного, рассеянный склероз или что-то другое, и назначить правильное лечение.

Несомненно, вскоре появятся новые открытия, связанные с тем, что с помощью магнитного интроскопа можно «вглядываться» в химические процессы, происходящие внутри организма, в каждом органе. Используя явление ядерного магнитного резонанса, можно изучать поджелудочную железу, чтобы определить, достаточно ли она вырабатывает инсулина, если у больного врач подозревает сахарный диабет. Можно рассматривать мышечную ткань, чтобы установить биохимические нарушения при дистрофии мышц или определить, правильно ли ведутся тренировки у спортсменов. Можно определить, является ли обнаруженная опухоль доброкачественной или она злокачественна.

В будущем магнитный интроскоп позволит одновременно отображать и топографию, и химические процессы в теле человека. Он будет исследовать различные органы и одновременно давать информацию о всех происходящих в них химических процессах, которая будет накладываться на визуальную картину.

Как же работает магнитный интроскоп?

Принцип действия нового аппарата сравнительно прост. Если обычный сканирующий рентгеновский аппарат посылает пучок лучей для просвечивания тела, замеряет интенсивность лучей, прошедших насквозь, после чего ЭВМ преобразует эти измерения в «карты сечений», то магнитный сканирующий интроскои заставляет сами органы человеческого тела посылать радиосигналы, которые можно анализировать на ЭВМ и превращать их в топографическое изображение внутреннего органа.

Радиосигналы испускаются атомами водорода в нашем теле. Каждый орган состоит, грубо говоря, не менее чем на три четверти из воды, соединения водорода с кислородом. Вот почему внутренние органы содержат невообразимо огромное число атомов водорода. Во время магнитной интроскопии каждый атом водорода испускает радиосигнал, и суммарный радиосигнал можно зарегистрировать. Для того чтобы заставить атомы водорода излучать радиосигналы, в магнитном интроскопе используется мощный электромагнит. Пациента помещают в рабочее пространство этого электромагнита. При работе интроскопа попеременно включается и выключается ток, идущий через обмотку электромагнита. Одновременно регистрируются радиосигналы.

Ядро каждого атома водорода является крошечным магнитиком. Обычно многие миллионы таких магнитиков ориентированы своими полюсами в пространстве в случайных направлениях. Но когда включается электромагнит, все они поворачиваются в одну и ту же сторону. Когда же электромагнит выключен, ядра начинают «покидать, строй», и каждое ядро вследствие того, что оно вращается, испускает радиосигнал. Хотя ядра всех атомов водорода тождественны друг с другом, их радиосигналы неодинаковы, потому что характер сигнала зависит от того, где именно располагается атом в пространстве «обмотки» и какие другие атомы его окружают. Вся эта огромная «мешанина» радиоизлучений обрабатывается при помощи электронно-вычислительной машины и преобразуется в изображение органов тела, на котором явственно видны признаки заболеваний. Ведь атомы внутри опухолей, язв или сгустков крови испускают радиосигналы, отличающиеся от радиоизлучений близлежащих здоровых тканей организма.

В основе работы установки лежит воздействие на организм мощного электромагнита, и сам процесс ее работы носит специальное название «спектроскопия ядерного магнитного резонанса». Электромагнит сам по себе представляет техническое чудо - он сверхпроводящий.

Установка для электромагнитной интроскопии практически безопасна. Единственная предосторожность заключается в том, что все люди, занятые при работе с ней, должны снимать свои часы, чтобы не испортить их магнитным полем. Отсутствуют ограничения и на количества интроскопических обследований пациента, что представляет резкий контраст по сравнению с обычной рентгеновской аппаратурой.

Конечно, магнитные сканирующие интроскопы не появятся одновременно во всех больницах, ведь и сегодня еще во всем мире их всего лишь несколько десятков. Однако пройдет время, и рентгеновские лучи будут применяться лишь при исследовании костей.

Недавно создан метод получения изображения сердца с помощью специальной сцинтилляционной камеры. Он позволяет точнее диагностировать поражения отдельных участков его как в начальной, так и на поздних стадиях развития заболевания, что особенно важно при обследовании больных перед трансплантацией сердца.

Одним из крупнейших достижений современной медицины является разработка и внедрение в практику гемосорбции с помощью аппаратов, которые называют «искусственной печенью». Предшествовала этому большая экспериментальная и клиническая работа над искусственной почкой, в результате был создан аппарат для гемодиализа, то есть для очищения крови от шлаков, токсических продуктов. Идея очистки крови от шлаков с помощью искусственной почки натолкнула хирургов на мысль о подобном аппарате и для выведения токсических продуктов, которые обычно выводятся печенью. Изучаются возможности широкого практического использования в различных областях хирургии одного из «чудес XX века» - лазера.

Лазер - прибор, позволяющий получить устремленный в одном направлении световой поток огромной мощности и интенсивности. В зависимости от устройства оптического квантового генератора его излучение может быть молниеносным, прерывистым или постоянным. Это очень ценные свойства для хирургии. Кратковременные световые «выстрелы» применяются, например, для «обстрела» опухолей. Лазеры непрерывного действия рассекают ткани вместо скальпеля. Причем не только отсекают пораженные ткани, но и как бы «запаивают» сосуды, сводя кровотечение к минимуму.

Эта особенность «светового ножа» вселяет новые надежды в хирургов, давно мечтающих о бескровных операциях.

Лучи лазера успешно применяются в малодоступных для обычных методов хирургического лечения областях, например, при операциях в центральных зонах глазного яблока. Световой поток в тысячу раз быстрее обычных средств позволяет разрушить пораженные ткани, что устраняет опасность перегревания здоровых тканей, а также повреждения из-за непроизвольного движения глазного яблока во время операции.

Лазер с успехом начинает применяться и во встройке искусственного хрусталика вместо помутневшего. С помощью лазерного луча эта искусственная линза надежно фиксируется в глазу в нескольких местах.

Глубина проникновения в ткани лучей лазера регулируется оптической системой; она может быть 20- 25 миллиметров и несколько больше, ширина несфокусированного луча - 1-2 сантиметра, сфокусированного-от 1 до 0,01 миллиметра. При прохождении несфокусированного луча через живые ткани интенсивность излучения падает. Так, для мышц на глубине 4 сантиметров она составляет 1-2 процента изначальной энергии.

Лазерный луч дает возможность также лечить глаукому и другие сосудистые заболевания глаз без хирургического вмешательства. Большое достоинство его в том, что им можно пользоваться и в амбулаторных условиях. Ведется работа над диагностическим лазерным прибором, благодаря которому можно будет выявлять тончайшие изменения функции сетчатки глаза при, например, катарактах. Уже сейчас с помощью лазера удаляют различного рода пигментные пятна и татуировки, «приваривают» отслоившуюся сетчатку глазного дна, разрушают опухоли глаза.

Одно из перспективных направлений - лазерная терапия опухолей. Как показывают опыты, при правильном выборе энергии излучения световые импульсы приводят в ряде случаев к полному разрушению опухолевой ткани, причем благодаря молниеносности действия они почти не ощущаются больными.

Например, доктор П. Келли (США) успешно удалил неоперабельную опухоль головного мозга диаметром 2 миллиметра с помощью лазерного луча. Ученый считает, что этот метод обеспечивает доступ к глубоко расположенным опухолям с минимальным повреждением здоровых тканей, быстро останавливает кровотечение, предотвращает рассеивание опухолевых клеток.

В последнее время советские онкологи стали применять методику фоторадиационного воздействия на раковые клетки. Для этой цели в организм вводят производные гематоторфирина, которые быстро достигают опухоли и избирательно поглощаются ее клетками. При взаимодействии с лучом лазера происходит фотохимическая реакция, в результате которой раковые клетки гибнут, нормальные же остаются нетронутыми.

Большой интерес представляют попытки применить лазер в хирургии сердца при лечении тяжелых форм аритмий.

Введенный в полость сердца гибкий световод пересекает лазером пучки Гисса, влияющие на ритм сокращений сердца. По этой методике профессор Ю. Бредикис произвел в нашей стране первую в мире успешную операцию.

Ведется экспериментальное лечение у лабораторных животных ишемической болезни сердца, при которой суживаются коронарные сосуды, питающие мышцу, и в результате не хватает кислорода. Имеющиеся в арсенале врачей лекарства не всегда помогают, хирургия чрезвычайно сложна.

Один из вариантов решения проблемы подсказала сама природа. Известно, что у рептилий только 15 процентов питания сердечной мышцы обеспечивается артериями, а 85 процентов - каналами, соединяющими полость сердца с сердечной мышцей. У высокоорганизованных представителей животного мира в процессе эволюции эта особенность исчезла, что навело ученых на мысль о создании каналов в мышце сердца. Эксперименты показали ее перспективность, однако каналы, проделанные иглами, быстро зарастали. Тогда возникла идея использования для подобной цели лазера. Специальный прибор создан в лаборатории лазерной хирургии Физического института имени П. Н. Лебедева АН СССР под руководством доктора физико-математических наук Р. Амбарцумяна. Лазерный луч пронзает мышцу сердца в момент, когда сердце находится в неподвижном состоянии, и угасает, не повредив окружающей ткани. Вокруг образовавшихся каналов, по мнению авторов, формируется сеть микрососудов, участвующих в кровоснабжении сердца.

Возможно, лечение ишемической болезни сердца с помощью лазера в недалеком будущем станет достоянием практической медицины.

Совершенно новой отраслью медицины является реаниматология. Это наука о восстановлении жизни организма, находящегося в состоянии клинической смерти. На станциях скорой помощи появились бригады интенсивной терапии - БИТ. Они выезжают в экстренных случаях. Бригады оснащены диагностической аппаратурой, приборами и средствами для поддержания жизни - аппаратом искусственной вентиляции легких, стерильными капельницами, наркозными устройствами, лекарственными средствами.

Развитие современной медицины в содружестве с техникой позволило также выделить специализированные бригады для лечения острых отравлений, оказания помощи при инфаркте, приступах стенокардии, грубых нарушениях сердечного ритма. Такие бригады оснащены аппаратурой электроимпульсной терапии - дефибрилляторами, кардиостимуляторами и электронной диагностической аппаратурой.

Ряд городских станций скорой помощи имеют специальные приборы для диагностики и помощи больным с массивными кровотечениями - коагулограф или тромбоэластограф (они позволяют быстро и точно установить состояние свертывающей и противосвертывающей систем крови больного), реактивы для определения других биохимических показателей крови и, конечно, кровь для переливания. После быстрой диагностики тут же, на месте происшествия, ставится внутривенно капельница, больной транспортируется в стационар, как правило, в реанимационное отделение.

Реаниматология как наука появилась сравнительно недавно, хотя уже в начале века такие крупные ученые-хирурги, как В. Оппель, П. Герцен, Н. Напалков, А. Бакулев и другие, применяли прямой и непрямой массаж сердца при его остановке. Сейчас реаниматология, изучающая, с одной стороны, закономерности угасания основных физиологических функций организма, а с другой - немедленное восстановление их и поддержание, активно развивается.

Особую роль реаниматология играет при сердечнососудистых операциях, большой вклад в которые внес, как известно, А. Бакулев. Он первым в СССР произвел успешную операцию при открытом артериальном протоке (1948 г.) и митральном стенозе (1952 г.). Ему принадлежит также приоритет в разработке методов электростимуляции при поперечных блокадах сердца, хирургического лечения коронарной недостаточности сосудов сердца. Им осуществлены новые подходы к изучению функций органов с использованием методов зондирования сердца, контрастного исследования сердца и сосудов. Все теоретические исследования и научная практика Бакулева позволили подвести серьезную базу под разработку проблемы реанимации.

Большая заслуга в разработке теоретических основ реанимации и широком внедрении ее в практику принадлежит профессору В. Неговскому. Руководимая им лаборатория впервые у нас в стране провела работу по оживлению организма. Только за 10 лет врачами ее клинического отделения возвращена и сохранена жизнь почти двум с половиной тысячам больных.

В отделениях реанимации имеется «малая экспресс-лаборатория», позволяющая в любое время суток быстро определить многие факторы, отражающие жизнедеятельность организма: газовый состав, кислотно-щелочное равновесие и объем циркулирующей крови, ее группу, резус-фактор, состояние свертывающей и противосвертывающей систем; в некоторых отделениях проводится радиоизотопная диагностика, имеются передвижной рентгеноаппарат, электрокардиограф и электроэнцефалограф. За состоянием больного помогает наблюдать прибор для индивидуальной системы контроля (монитор). Рядом с больным находятся аппараты для искусственной вентиляции легких, вспомогательного дыхания, дефибриллятор.

В последние годы для удаления из организма токсических продуктов стали более широко применять сорбенты. Они эффективны при лечении больных с острыми отравлениями снотворными, при почечной коме, развивающейся вследствие отравления различными ядами, печеночных желтухах (каменной и опухолевой природы), острых панкреатитах, а также при различных видах острого гемолиза.

В борьбе с шоком существенную роль играет введение под повышенным давлением кислорода - гипербарическая оксигенация. Замечательные результаты ее использования наблюдались при лечении больных, страдающих анаэробной инфекцией. Описаны благоприятные исходы при терапии газовой гангрены. Гипербарическая оксигенация является эффективным средством лечения отравлений окисью углерода, а также сердечной недостаточности.

Широкое внедрение этого метода в клинике у нас в стране во многом связано с работами академика Б. Петровского и его ученика члена-корреспондента АН СССР С. Фуни, а также В. Бураковского, Л. Бакерия.

Операции на сердце в барокамере позволили повысить безопасность хирургического вмешательства, улучшить защиту организма от кислородного голодания. Гипербарическую оксигенацию с успехом применяют во время операций при врожденных пороках на сердце, на аорте, при поражениях почечных, сонных и других артерий.

Начинают прибегать к ней для сохранения жизнеспособности органов и тканей, в результате чего удлиняются сроки консервации, повышаются возможности трансплантации. В настоящее время внимание экспериментаторов и клиницистов привлекает сочетание повышенного давления кислорода с искусственным кровообращением. Несомненно, изучение этого метода раскроет много новых страниц в хирургии.

Союз медицины и техники приносит невиданные результаты и обеспечивает дальнейшее успешное поступательное развитие хирургии.