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.
ЧЕМ ЛУЧШЕ ШИТЬ СОСУДЫ?
«Для хирургии настала бы новая эра, - писал Н. Пирогов, - если бы удалось скоро и верно остановить кровотечение в большой артерии, не перевязывая ее». А много лет спустя Н. Бурденко говорил, что «если оценить все наши хирургические операции с физиологической точки зрения, то операции сосудистого шва принадлежит по праву одно из первых мест».
Методику ручного сосудистого шва, которая и в настоящее время широко используется в практической хирургии, разработал в начале нашего века выдающийся Французский хирург-экспериментатор А. Каррель. Секрет шва состоит в том, что концы сосудов должны присоединяться один к другому только внутренними поверхностями. Вообще кровеносный сосуд - это живое образование, состоящее из трех слоев: наружного, покрывающего сосуд на всем протяжении, мышечного, дающего возможность сокращаться, и внутреннего, препятствующего свертыванию крови. Поверхность внутреннего слоя должна быть идеальной. Если на ней появятся какие-либо бугорки, нить от шва и т. д., то в этом месте образуются кровяные сгустки-тромбы, которые грозят закупоркой сосуда. Вот почему сшиваемые поверхности должны касаться друг друга именно внутренними слоями.
На требования практики, как это часто бывает, откликнулась научная и инженерная мысль. В конце 1945 года идеей создать аппарат для соединения любых сосудов, чтобы врачи смогли свободно пересаживать человеку любой орган, даже глаз, загорелся молодой энергичный инженер В. Гудов. Ему помогли достать необходимое оборудование и организовать конструкторскую группу в составе инженеров и врачей.
Вскоре Гудов представил модель своего аппарата, с помощью которого соединение сосудов осуществлялось маленькими П-образными скрепками из тантала, вроде тех, какими сшивают школьные тетради.
Аппарат состоял из двух разъемных частей. Каждая с помощью специальных втулок, соответствующих диаметру сосуда, надевалась на его конец. Потом обе части соединялись, и скрепки, расположенные в «магазине», прошивали сосуд по всей его окружности, создавая прочное соединение. (На этом же принципе основаны и другие аппараты, в частности сшивания бронхов, кишок, ушивания желудка и др.) С течением времени скрепки постепенно «замуровывались» окружающими тканями. Тут действительно было чем заинтересоваться. Мы апробировали аппарат. Сшивание сосудов с помощью него отнимало у хирурга всего 3-4 минуты вместо 30 минут или часа, а по крепости и результатам приживления превосходило все другие методы. Это был успех!
Сосудосшивающий аппарат стал гордостью послевоенной медицинской техники. Он вызвал интерес у хирургов, особенно тех, кто занимался лечением поврежденных сосудов.
Наложение ручного шва требует от хирурга ювелирной техники, большого мастерства и времени.
Даже строго выполняя все детали ручного шва, трудно исключить попадание отдельных стежков нити в просвет сосуда, что может привести к образованию пристеночного тромба. При механическом шве это исключено. Танталовые скрепки, размещаясь по окружности сшиваемого сосуда, не соприкасаются с током крови. А главное - для соединения отрезков сосуда требуются считанные доли секунды!
Когда сосудосшивающий аппарат прошел необходимые испытания и проверку в клинике, мы стали показывать его зарубежным хирургам. В 1956 году выезжали в Лондон, где демонстрировали в госпитале Св. Марии. Профессор Г. Робб, известный специалист в хирургии сосудов, дал высокую оценку аппарату и высказал желание побыстрее его приобрести.
С большим вниманием он слушал наш рассказ о том, над чем сейчас работают советские хирурги, живо интересовался операциями на сердце и желудочно-кишечном тракте и задавал много других вопросов: как в СССР оперируют на кровеносных сосудах, какие материалы применяются для пластики их и т. д.
Профессор Г. Робб попросил нас познакомить студентов медицинского колледжа, где он читал лекции, с достижениями советской медицины. Особенно заинтересовал аудиторию аппарат по сшиванию тонких кровеносных сосудов. Чтобы лучше продемонстрировать его работу, ее запечатлели на пленку. А затем наша делегация преподнесла сосудосшивающий аппарат в дар Британской медицинской ассоциации.
В 1957 году мы показывали аппарат хирургам, собравшимся на Международный конгресс в Атлантик-Сити (США).
В зале стоял операционный стол, на котором лежала собака под наркозом, с обнаженными сонными артериями. Пока я объяснял устройство аппарата и принцип действия, известный хирург Института имени Н. В. Склифосовского П. Андросов пересек артерию и быстро развальцевал концы сосуда на втулки аппарата. Оставалось только нажать на рычажки, чтобы скобки прокололи стенки сосуда и завернулись в слои сосудистой стенки. Шов был наложен в доли секунды. Никаких осложнений ни по ходу операции, ни после не было. Все смотрели как зачарованные. Потом захотели увидеть работу аппарата еще раз. Мы охотно согласились. Полусерьезно-полушутя нам предложили снять верхнюю одежду и высоко засучить рукава, чтобы делать все на виду... Мы выполнили требования и повторили операцию на другом сосуде шеи. И она прошла успешно.
Видный итальянский хирург, почетный член Академии медицинских наук СССР профессор Марио Долиотти из Турина, наблюдавший операцию, назвал сосудосшивающий аппарат «советским спутником в хирургии». Ведь это было в 1957 году, когда впервые в мире наша страна запустила искусственный спутник Земли.
Сосудосшивающие аппараты завоевали доверие хирургов, и нашли широкое применение и у нас, и за рубежом. Они стали прочно входить в хирургическую практику при операциях не только на сосудах, но и на многих полых органах, а также при пересадке органов и тканей.
Стремление механизировать работу хирурга породило и другие полумеханические приемы. В 1954 году Д. Донецкий предложил соединение сосудов при помощи специальных металлических колец (разного диаметра) с несколькими шипами по окружности. Кольца оставались в организме, но не вредили ему.
Большая экспериментальная работа по изучению бесшовного соединения кровеносных сосудов при помощи рассасывающихся колец выполнена и А. Каневским (1956 г.). Оно достаточно прочно, герметично и исключает возможность проникновения шовного материала в просвет сосуда.
Итак, совместные усилия медицинской и инженерной мысли привели к тому, что шов кровеносных сосудов, несмотря на ряд имеющихся трудностей, перестал быть проблемой. А если принять во внимание, что современная химия разработала клей, при помощи которого можно соединять не только сосуды, но и другие ткани, то становится ясно, что в этой области хирургии открываются еще более широкие возможности.
ОПЕРАЦИИ ПОД МИКРОСКОПОМ
Прогресс науки и техники способствовал возникновению такого направления современной хирургии, обладающего своими специфическими особенностями, как микрохирургия. Для ее развития потребовалось создание новых оптических приборов, высокоточных манипуляторов, специальных инструментов, атравматических игл и особого шовного материала.
Впервые предложил использовать операционный микроскоп в хирургии среднего уха немецкий врач-отоларинголог С. Пилен в 1921 году. В 1922 году в содружестве с фирмой «Цейс» другой врач, Г. Холмгрен, разработал бинокулярный микроскоп. Дальнейшая работа в этом направлении привела к созданию стереомикроскопа с приставками для фоторегистрации, цветной телевизионной камерой, тубусами (оптическими трубками) для помощников хирурга и операционной сестры. Появилась возможность обучения врачей микрохирургической технике. И тем не менее операциям под микроскопом учились долгие годы, испытывая различные инструменты и сверхтонкий шовный материал.
В настоящее время микрохирургия применяется в самых различных разделах клинической и экспериментальной хирургии. Прежде всего, она используется в офтальмологии, отоларингологии, нейрохирургии, а также при операциях на сосудах малого диаметра - реплантации пальцев, кисти, конечности, в хирургии коронарных артерий, вен и лимфатических сосудов. Широкое распространение получает она и при пересадке эндокринных желез, операциях на нервах, желчных путях и во многих других разделах хирургии. Кроме того, она применяется при пересадке органов и тканей в эксперименте на мелких лабораторных животных.
Операционные микроскопы, увеличивающие изображение операционного поля в 40-50 раз, позволяют с высокой точностью работать микроманипуляторами, повторяющими движение руки. Управление рабочими функциями микроскопа осуществляется ножной педалью, а в некоторых моделях так называемыми загубниками, причем передвижение микроскопа осуществляется ртом.
Первые микрохирургические инструменты были созданы для хирургии глаза. Микрохирургическая техника расширила показания к оперативному лечению многих форм патологии и облегчила выполнение таких тонких вмешательств, как иссечение злокачественной меланомы радужной оболочки и цилиарного тела. Микроскоп используют также для удаления инородных тел из передней камеры глаза. При операциях на веках он помогает получить более точное соприкосновение тканей.
Применение микроскопической техники в офтальмологии позволило не только создать новые типы операций, но и значительно улучшить технику ранее существовавших. Например, сделанный под микроскопом шов хрусталика после удаления катаракты настолько герметичен, что уже в день операции больной может вставать с постели. Это намного уменьшает количество осложнений в послеоперационном периоде.
В программном докладе на V Всесоюзном съезде офтальмологов в Ташкенте в декабре 1979 года академик АМН СССР офтальмолог М. Краснов говорил, что благодаря микрохирургии почти все традиционные операции на глазу как бы пережили свое второе рождение, стали гораздо более щадящими, безопасными и эффективными. Открылись новые возможности воздействий на микроструктуру глаза, пораженного заболеванием. Появился принципиально новый подход к лечению катаракты - факоэмульсификация, то есть раздробление помутневшего хрусталика внутри глаза и отсасывание образовавшейся при этом эмульсии. Совершенно преобразовалось и оперативное лечение глаукомы, разработаны и внедрены в практику новые операции. Исследования советских офтальмологов получили международное признание.
Намного улучшилась техника пересадки радужной оболочки, хотя на пути ее дальнейшего развития стоит барьер тканевой несовместимости, в связи с чем особое значение приобретает создание метода имплантации искусственной роговицы. Достаточно хорошо разработана и может быть внедрена в практику пластика радужной оболочки. В сущности, благодаря микрохирургии рождается новая область оперативной офтальмологии. Большая роль в ее развитии принадлежит члену-корреспонденту АМН СССР С. Федорову.
Разработка специальных инструментов для микрохирургии у нас в стране началась с 1960 года. Для их изготовления применяются высококачественные сплавы, некоторые детали имеют алмазные покрытия, анодированы и окрашены в черный цвет во избежание бликов. Узкие и тонкие части инструментов не закрывают операционного поля. Ручки инструментов различны по длине и форме в зависимости от их назначения.
Для удобства использования и стерилизации микрохирургические инструменты находятся в специальных упаковках. Разработана система увлажнений операционного поля и отсоса жидкости при многочасовых операциях. На каждый миллиметр рапы глаза накладывается один шов. Сосуды малого диаметра (от 1,3 до 1,7 мм) сшиваются с помощью сосудосшивающего аппарата танталовыми скрепками. Применяется и ручной шов. В этих случаях особые требования предъявляются к шовному материалу. Нить должна быть инертной, прочной, гладкой, эластичной и не разволокняющейся. Лучшим шовным материалом в настоящее время считается нейлон. Используются атравматические иглы, в которые заделана соответствующая нить. Игла настолько мала, что ее трудно увидеть невооруженным глазом. Чтобы не потерять, ее на пластинке липкого пластыря помещают в стеклянную трубочку.
При операциях на глазу применяются иглы в четыре миллиметра длиной и нить толщиной в человеческий волос. Нити для швов изготавливаются из биологически активного вещества, способного рассасываться и обладающего антибактериальными свойствами. Созданием таких материалов занимаются ученые кафедры технологии химических волокон Ленинградского института текстильной и легкой промышленности имени С. М. Кирова под руководством профессора Л. Вольфа.
Главной особенностью микрохирургии, обеспечивающей ей постоянное развитие и совершенствование, является эксперимент на мелких животных, в котором проверяются все основные этапы операций; отрабатывается методика шва, конструкция инструментов, шовный материал, изучаются особенности заживления раны, ближайшие и отдаленные результаты наложения шва. В опытах совершенствуются различные модели операций. Особое значение имеют они при пересадке различных органов и тканей.
Хирург-экспериментатор И. Кирпатовский в числе первых осуществил тончайшие операции в области андрологии и заложил основу для последующих операций на лимфатической системе и железах внутренней секреции. Им было выпущено и первое пособие по микрохирургической технике «Основы микрохирургической техники» (1978 г.).
Техника вязания узлов под микроскопом, координация движений в оптическом поле, приобретение навыков оперирования только пальцами, без участия кисти и предплечья, умение использовать оптические средства разной степени увеличения и ряд других новых для обычной хирургической техники задач требуют специальной тренировки под руководством опытных педагогов - преподавателей кафедр оперативной хирургии. В частности, на одноименной кафедре Университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы в последнее время прошли подготовку по микрососудистой хирургии специалисты в области пластической хирургии, хирургической офтальмологии, стоматологии, гастроэнтерологии, трансплантологии. Отработка приемов микрохирургической техники введена в практические занятия студентов.
Возможности микрохирургии расширяются в связи с созданием новых инструментов и специализированных наборов для сосудистой хирургии, трасплантологии, нейрохирургии, пластических операций. Например, нами разработан и внедрен в клиническую практику набор микрохирургических инструментов для пересадки эндокринных органов. Широкие возможности открываются в изучении микрохирургических реконструктивных операций, для чего необходима углубленная разработка микрошвов артерий и вен диаметром менее миллиметра, коллекторных лимфатических сосудов, протезирования мелких периферических нервов, выводных протоков. На этой основе сегодня разрабатываются хирургические методы лечения ишемической болезни сердца, атеросклеротических окклюзионных поражений магистральных сосудов конечностей, нарушений венозного и лимфатического оттока. Изучается также возможность создания обходных шунтов между синусами твердой мозговой оболочки, венозного оттока от пересаженного гипофиза и т. д.
Новые задачи встают перед оперативной хирургией в связи с развитием хирургической лимфологии. Большое практическое значение приобретает анатомическое обоснование прямого и окольного тока лимфы в регионарных группах лимфатических узлов, а также морфологии лимфатического русла мягких тканей конечностей при поражении кровеносных и лимфатических сосудов. Исход операций, связанных с наложением анастомозов, во многом зависит не только от четкости топографоанатомических представлений о ходе лимфатических сосудов и правильности определения регионарности лимфатических узлов, но и от аккуратности и тщательности наложения на них швов, правильной оценки способности лимфатического узла пропускать лимфу. Чтобы добиться дальнейшего прогресса клинической лимфологии, необходимо детально разработать хирургическую анатомию лимфатической системы и экспериментально изучить наиболее эффективные способы реконструкции лимфатических путей. В этом направлении и должны работать кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии.
С помощью микрохирургических методик в академической группе при кафедре оперативной хирургии 1-го ММИ имени И. М. Сеченова определяются критерии жизнеспособности органов и тканей в различных условиях и средах. Ведутся исследования по консервации мозга в растворе альдегидов, которые приводят ткань его в состояние парабиоза (при нем снижаются окислительные процессы), описанные крупным русским физиологом П. Введенским. Решение этой проблемы откроет большие возможности для развития реанимации. Создаются и отрабатываются в эксперименте, преимущественно на крысах, многие модели пересадок органов и тканей: сердца, сердечно-легочного комплекса, почек и печени.
Микрохирургическая техника позволила восстанавливать целостность отторгнутой конечности и пальцев с сохранением их функции. Попытки производить такие операции делались и раньше. В 1897 году немецкий хирург К. Николадони впервые осуществил пересадку большого пальца руки. Хотя в результате операции и произошло вживление пальца, функция его не восстановилась, так как сосуды не сшивались, и следовательно, не было магистрального кровоснабжения; нарушение чувствительной и двигательной иннервации повлекло за собой атрофию тканей и функциональную неполноценность пересаженного органа.
Первые случаи реплантации за рубежом полностью отделенной кисти и плеча на уровне выше локтя относятся к 1964 году. В следующем году появилось сообщение о пересадке половины кисти в опытах на обезьянах.
Советские хирурги в 70-е годы успешно реплантировали не полностью оторванные голень и плечо. Одновременно осуществили наложение швов на лучевую и локтевую артерии в области лучезапястного сустава, а также на пальцевые артерии. При разработке микрохирургической техники шва сосудов пальцев выяснилось, что восстановление проходимости артерии удается легче, чем вен, в которых на 3-4-й день после операции часто наступает тромбоз сосудов по линии шва. В дальнейшем техника шва вены совершенствовалась благодаря применению антикоагулянтов и отработке методики наложения шва.
Уникальная операция аутотрансплантации верхней оторванной конечности была выполнена группой врачей-микрохирургов в Ленинграде. В газете «Вечерний Ленинград» сообщалось: «Десять часов хирурги К. Токаревич, В. Шломин и В. Вавилов не отходили от операционного стола. Надо было рассчитать и промаркировать измолоченные, перепутанные сосуды, нервы, мышечные волокна на оторванной руке и плече, подготовить их к сшиванию. Не успели хирурги закончить операцию, как стали нарастать явления интоксикации организма. На помощь пришли реаниматологи, анестезиологи. В дальнейшем больным занялись физиотерапевты и психотерапевты. Через несколько месяцев зашевелились пальцы, потом кисть и, наконец, больная начала двигать рукой».
При операциях по воссоединению конечностей и пальцев важно сохранить жизнеспособность отторгнутого органа. Тут помогает метод охлаждения, в результате чего период сохранения его может быть продлен до 10 часов.
Техника микрохирургической операции реплантации пальца включает следующие основные моменты: хирургическую обработку трансплантата - механическую очистку и освежение краев раны; фиксацию костей и суставов; наложение анастомозов артерий и вен; соединение сухожилий; пластику нервов и кожи.
Жизнеспособность пальца достигается соединением одной артерии и двух сопровождающих вен. После этого восстанавливается кровоток и меняется цвет пальца, он становится розовым, повышается температура его кожи. Важным этапом является соединение поврежденных нервов. Экономно хирургически обработав концы нервов, их соединяют друг с другом и фиксируют отдельными стежками. Дефекты кожи закрывают свободной аутопластикой, а также кожными покровами вблизи раны. Приживление реплантированных пальцев после их полной ампутации, по наблюдениям профессора В. Шумакова и его сотрудников, составляет 47 процентов.
В Москве имеются два отделения микрохирургии. Первое - экстренной микрохирургии - было создано по инициативе академика Б. Петровского в 51-й клинической больнице. Второе находится в новом корпусе Всесоюзного научного центра хирургии АМН СССР. Этот центр микрохирургии с 1976 года возглавляет профессор В. Крылов.
Петровский и Крылов в своей монографии по микрохирургии описывают проведенную ими успешную реплантацию отторгнутого пальца. Рабочий - электротехник, 37 лет - поступил в отделение микрохирургии через 4 часа после травмы. Его левая кисть попала в циркулярную пилу, и произошла ампутация большого пальца. Пострадавшему предложили реплантацию пальца.
Хирурги произвели первичную обработку трансплантата, фиксацию костей. Учитывая длительный срок ишемии (6,5 часа), решили ограничиться восстановлением магистрального кровообращения и соединением концов травмированных нервов без шва сухожилия. Шов пальцевой артерии был выполнен под операционным микроскопом восемью отдельными стежками. Сделали микроанастомоз каждой из трех тыльных пальцевых вен. Время ишемии пальца к моменту восстановления кровообращения составило 8,5 часа. Через 1-2 минуты из послабляющих разрезов на концевой фаланге пальца началось свободное вытекание крови, палец порозовел и потеплел. Концы размятых нервов сблизили отдельными стежками, на кожу наложили редкие швы. На 5-е и 12-е сутки методом ультразвука выявилось появление артериального кровообращения. В дальнейшем больному восстановили сухожилие - сгибатель большого пальца.
В отделении экстренной микрохирургии Московской городской клинической больницы № 51 была осуществлена уникальная операция. Сюда привезли молодого человека, кисть левой руки которого отрезали и раздавили колеса железнодорожного вагона. Микрохирургам впервые предстояло не только реплантировать ампутированную конечность, но и подготовить ее сначала для этого, то есть сделать пластическую операцию по восстановлению артериальной дуги ладони, пучка направленных нервов и сухожилий. Затем специальными металлическими спицами кисть соединили с рукой. Функция кисти вскоре восстановилась.
Подобные операции сегодня не единичны. И не так далеко то время, когда они станут обычными для хирургической практики. Центры микрохирургии имеются не только в Москве, но и в Ленинграде, Киеве, Тбилиси и других городах.
Особую группу микрохирургических операций составляют случаи свободной пересадки пальца со стопы на кисть при утрате большого пальца кисти и необходимости восстановить одну из основных функций руки - захватывание.
Открываются новые возможности и в сосудистой хирургии для лечения острой закупорки магистральных артерий небольшого диаметра, коррекции артериальной недостаточности нижних конечностей.
Перспективной является также методика аутотрансплантации большой подкожной вены в виде шунта значительной протяженности. Такая операция была осуществлена во ВНИИ клинической и экспериментальной хирургии. Диагноз больного: закупорка сосудов нижних конечностей, ампутационной культи правого бедра, левой бедренной артерии и гангрена первого пальца стопы, ишемическая язва и отек всей левой стопы. Артериограмма показала закупорку не только поверхностной артерии, но и верхнего отдела передней большеберцовой артерии. С применением операционного микроскопа и микрохирургической техники больному было произведено левостороннее бедренно-переднебольшеберцовое аутовенозное шунтирование, наложен анастомоз между аутовенной и передней большеберцовой артериями, прооперирована левая поверхностная бедренная артерия и между ней и веной сделан анастомоз по типу «конец в бок». В результате кровообращение восстановилось.
Микрохирургическая техника значительно изменила принципы воссоздания сосудов миокарда при ишемической болезни сердца. Если при аутовенозном обходном шунтировании всегда имеется несовпадение диаметра вены и венечной артерии, то при анастомозе внутренней грудной артерии с коронарными диаметр их совпадает. Американские хирурги Д. Ошнер и Н. Миллс в 1975 году сообщили о 300 подобных операциях с использованием лупы четырехкратного увеличения. Общая смертность после них составила всего 0,6 процента. С помощью микрохирургической техники можно совершенно по-новому подойти к свободной пересадке кожи. Во многих случаях единственным способом закрытия больших кожных дефектов является свободная пересадка кожи с подкожной клетчаткой и питающими ее сосудами малого калибра, которые отделяют от более крупных стволов. Кожный лоскут вшивают больному в то место, где отсутствует кожа, и соединяют при этом кровеносные сосуды.
Микрохирургия находит себе применение и в нейрохирургии при внутричерепных вмешательствах по поводу тромбозов и эмболии среднемозговой артерии. Операция состоит в соединении поверхностной височной и среднемозговой артерии.
Новым разделом нейрохирургии стала микрохирургия периферических нервов. Оптическое увеличение позволяет соединить отдельные пучки нервов, обеспечивая в ряде случаев стопроцентный успех.
Микрохирургия начинает применяться в лечении бесплодия женщин, зависящего от непроходимости маточных труб. При такого рода операциях не только убирают грубые соединительно-тканные изменения (рубцовую ткань), но и освобождают просвет трубы. В случае непроходимости участок трубы резецируют и восстанавливают ее проходимость.
С помощью микрохирургии возможна операция по поводу внематочной беременности: резецируется участок трубы вместе с плодным яйцом и восстанавливается целостность и проходимость трубы путем соединения «конец в конец».
Микрохирургическая техника используется также при операциях на выводных протоках (общий желчный, семявыносящий, мочеточник). Желчные пути тоже сшиваются по типу «конец в конец» ручным швом или механическим с помощью аппарата для сшивания сосудов. При использовании механического шва происходит полная регенерация стенки протока и быстро восстанавливается проходимость.
Большой вклад в развитие микрохирургии желчных путей с использованием совершенной диагностической аппаратуры и различных контрастных масс вносит известный ученый, хирург, академик АМН СССР профессор Николай Никодимович Малиновский. Он успешно разрабатывает и многие другие области хирургии, используя современные достижения науки и техники, осуществляя операции при врожденных и приобретенных пороках сердца, а также при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. В каждый из этих разделов медицины Малиновский вносит новые, нестандартные и оригинальные методы лечения. Им создана известная научная школа.
Широкие возможности микрохирургия открывает в оториноларингологии.
Эта область медицины опекает ухо (по-латыни «ото»), нос («ринос»), гортань («ларингс»). Отсюда и название «оториноларингология» - учение о физиологии и патологии этих органов.
Представьте себе погружение в «мир безмолвия». Человек потерял радость общения с людьми, возможность наслаждаться музыкой, слышать шум листвы, пенье птиц... -трагедия. Глаз и ухо - основные поставщики почти всей информации о внешнем мире.
Причин, ведущих к снижению и потере слуха, к сожалению, немало. Статистика говорит о том, что на земном шаре миллионы людей страдают тугоухостью или глухотой. Одна из причин - отосклероз. При этом одна из самых малых слуховых косточек - стремечко, - вес которой всего 2,5 миллиграмма, высота 4 миллиметра, становится неподвижной. Путь звука к центру слуха закрыт.
60-е годы нашего столетия стали переломными в борьбе с этим заболеванием. Появилась хирургическая оптика (микроскопы для операций под большим увеличением, миниатюрные инструменты, антибактериальные препараты и т. д.). Это позволило врачам-отохирургам возвращать слух больным, заменяя во время операции пораженные отосклерозом слуховые косточки протезом из различных материалов. Метод прошел, как говорится, испытание временем: из 10 больных у 9 восстановление или стойкое улучшение слуха. Непосредственный хороший результат - 96-98 процентов случаев. Большая победа над таким тяжелым недугом, как глухота.
Использование различных хирургических методик позволило добиться улучшения слуха у большинства больных хроническим воспалением среднего уха. Такие операции называют тимпанопластикой. Они также проводятся с использованием операционного микроскопа, хирургического микроинструментария под защитой антибиотиков или других антибактериальных препаратов. Смысл хирургического вмешательства заключается в реконструкции слуховых косточек и барабанной перепонки. Вся операция ведется на участке, площадь которого исчисляется квадратными миллиметрами. Слух, возвращенный хирургами, остается достаточно хорошим на протяжении многих лет; как показывают проверки, оперированные возвращаются к своим профессиям.
Необходимое пояснение: слухоулучшающие операции возможны лишь у больных с исправно функционирующим слуховым нервом. При нарушении его функции операции эффекта не дают.
Микроскоп значительно улучшает распознавание и лечение многих хронических заболеваний полости гортани и голосовых связок. Он используется также при удалении доброкачественных образований на свободном крае голосовых связок. Восстановление нормального голоса требует полной ликвидации патологического субстрата без повреждения прилежащих структур, в том числе и слизистой оболочки голосовой связки, которая играет крайне важную роль в функции голоса, полностью зависит от успехов микрохирургической техники, позволившей значительно улучшить исходы такой тонкой операции, как имплантация протезов голосовых связок.
В ближайшем будущем микрохирургия, несомненно, займет достойное место в практике здравоохранения. Применение большого увеличения под микроскопом отдельных участков операционного поля (стереоскопии), тончайшего инструментария, специальной аппаратуры и приборов будет способствовать расширению круга операций.
ПОЛИМЕРЫ
В начале нашего столетия химики синтезировали особую группу высокомолекулярных соединений и полимеров. Обладая высокой степенью химической инертности, они сразу же привлекли внимание многочисленных исследователей и хирургов. Так химия пришла на помощь современной восстановительной хирургии.
Полимеры стали использоваться в качестве трансплантатов. Накопленный опыт позволил перейти от случайного применения их к систематическому изучению свойств и особенностей.
Протезы различных органов и тканей имеют свои функциональные отличия, и поэтому полимерные материалы должны обладать совершенно разными свойствами.
В настоящее время из полимеров изготавливается более трех тысяч различных видов медицинских изделий. Вполне понятно, что дальнейшие успехи в этой области зависят от кооперирования и творческого содружества между химиками и медиками. Химическая промышленность выпускает различные полимеры с точным соблюдением тех требований, которые к ним предъявляют. Однако специальных полимеров для применения в медицине выпускается пока еще мало. Первостепенной задачей является разработка технических условий на «медицински чистые» полимеры, которые не оказывали бы вредного действия на организм человека.
Началом применения полимерных материалов в медицине следует считать 1788 год, когда во время операции А. Шумлянский прибег к каучуку. Затем в1895 году был использован целлулоид для закрытия костных дефектов после операций на черепе. В 1939 году совместные усилия стоматологов и химиков (И. Ревзина, Г. Петрова, И. Езриелева и др.) привели к созданию полимера АКР-7 для изготовления челюстных и зубных протезов. Вскоре появился ряд пластмасс из акриловых смол, оказавшихся пригодными для глазных протезов и восстановительных операций в челюстно-лицевой хирургии. В 1943 году С. Федоровым из полиметилметакрилата впервые сделана заплата для закрытия дефекта черепа. В настоящее время этот материал широко применяется у нас в стране и за рубежом. Из него изготовляют трубки для дренирования слезного мешка, гайморовой полости, протезы кровеносных сосудов, клапанов сердца, пищевода, желудка, мочевого пузыря, желчных протоков, уретры, хрусталика глаза; штифты и пластинки для фиксации костей при переломах, полимерные сетчатые «каркасы» для соединения кишок, сухожилий, трахеи.
Одним из первых синтетических материалов, использовавшихся для пластики кровеносных сосудов, был поливинилалкоголь. Я познакомился с его применением в 1955 году в Англии при посещении хирургической клиники профессора Г. Робба. Он замещал трубками из поливиниловой губки дефект сосуда. Я привез этот материал на кафедру топографической анатомии и оперативной хирургии, и мы также стали экспериментировать. Но оказалось, что вставки из поливиниловой губки через один-два года «старели», склерозировались, их приходилось удалять. Кроме того, выяснилось, что поливинилалкоголь может быть использован только при операциях на аорте и крупных сосудах. В сосудах же небольшого диаметра на всем протяжении протеза вскоре образуется тромб. Аналогичные наблюдения сделали и американские хирурги.
Малый диаметр периферических сосудов, худшие условия кровообращения и особенности строения их стенок приводили к плохому прорастанию (вживлению) ткани в поры синтетического протеза.
К полимерам, применяемым для протезов внутренних органов, предъявляются жесткие требования. Главнейшее из них - длительное сохранение основных физико-механических свойств при постоянном разрушительном воздействии ферментативных систем живого организма. Наиболее успешно применяются в хирургии полимеры, изготовленные на основе акриловой и метакриловой кислот, хорошо зарекомендовавшие себя в травматологии и ортопедии и используемые для замещения тазобедренного сустава и дефектов костей черепа.
В 1952 году советский хирург М. Шеляховский при операциях по поводу грыж передней брюшной стенки применил перфорированные пластинки из фторопласта-4. В последующие годы под руководством Б. Петровского для этих же целей, а также для пластики диафрагмы были использованы капроновая сетка и ивалон. Особо перспективными являются синтетические ткани с бактерицидными свойствами - метилен, биолан и йодин. Сетки из них оказались наиболее пригодными для пластических операций при грыжах живота.
Предстоит еще много сделать в поисках искусственных материалов для поврежденных суставов, полых органов, костей, мягких тканей, сухожильных связок и особенно протезов, предназначенных для временного нахождения в организме, до срастания ткани, после чего они полностью должны рассасываться. Полимеры этой группы изучены меньше всего, и их пока мало.
Наиболее часто применяющиеся в медицине полимеры - силиконы. Их положительными свойствами являются химическая и физиологическая инертность, термостабильность - до 180 градусов Цельсия. Силиконы необходимы при косметических операциях на лице, молочных железах, для изготовления катетеров, клапанов сердца, пленки для защиты поверхности кожи при ожогах.
Довольно широкое распространение в медицине получает полиэтилен. Он обладает большой прочностью, гибок и эластичен, не поддается органическим растворителям, щелочам и слабым кислотам. В нем отсутствуют токсичные вещества. Обычно используются две полиэтиленовые пленки, между которыми расположена сетка из синтетических волокон, например, лавсана.
На основе полимеров создан шовный материал, успешно конкурирующий с традиционными кетгутом и шелком. Помимо требований к полимерам, имплантируемым в организм, он должен обладать высокой капиллярностью (для поглощения раневого экссудата), эластичностью, термостойкостью. В настоящее время успешно ведутся работы по созданию окрашенных синтетических шовных материалов, лигатур, обеспечивающих более надежное завязывание узлов, а также заменителей кетгута с различными сроками рассасывания их в организме.
Широкие перспективы открылись в связи с развитием производства синтетических тканых материалов. Бинты, изготовленные на основе капрона с хлопком, по своим физико-механическим свойствам не уступают обычным бинтам из хлопчатовискозной марли, выдерживая стерилизацию при температуре 120-130 градусов Цельсия. Марля и вата из лавсана, вискозы, капрона по капиллярности превосходят хлопчатобумажную вату и марлю в два раза.
Важными достижениями последнего времени являются синтез пленкообразующих составов и конструирование распылителей для нанесения их на раны и ожоговые поверхности, а также создание медицинских клеев для тканей, сосудов, бронхов, кишечника и паренхиматозных органов.
Медицинский клей должен обладать рядом необходимых свойств: отсутствием токсического и аллергического влияния на организм, прочностью при соединении влажных тканевых поверхностей, способностью рассасываться в процессе образования соединительных тканей, бактерицидным и кровоостанавливающим действием. Впервые такой клей был выпущен американской фирмой «Этикон». В дальнейшем и в нашей стране на основе циакрила был разработан медицинский клей, широко применяющийся в хирургической практике.
Полимеры могут применяться как плазмо- и кровозаменители и для удлинения времени действия многих лекарственных препаратов. Помимо восстановления баланса крови при кровопотерях они обладают способностью связывать в организме токсические вещества. Отсюда, естественно, возникла идея использовать раствор полимера для пролонгирования (удлинения) срока действия лекарственного вещества. Исследования показали, что введение новокаина, инсулина, пенициллина, тетрациклина в раствор плазмозаменителя увеличивает продолжительность их действия и уменьшает токсичность.
В качестве пролонгаторов используются полимеры, обладающие ионообменными свойствами. Лекарственный препарат в организме постепенно «освобождается» от полимерной ионообменной смолы и оказывает терапевтическое действие. Этот механизм «освобождения» в основном сводится к тому, что соляная кислота желудочного сока разрушает соединения лекарственного вещества с ионообменной смолой, к которой добавляют антибиотики и сульфаниламиды. По сравнению с обычными, такие препараты обладают большей активностью. Скорость разрушения полимерных соединений, а следовательно, и степень пролонгации лекарств во многом зависят от того, насколько малы частицы ионообменной смолы: чем они меньше, тем медленнее идет их разрушение. Этот метод удлинения влияния лекарственных препаратов является одним из самых перспективных.
В настоящее время осуществлен синтез полимерных препаратов - антисклеротических, противоопухолевых, анестезирующих, противолучевых, антибиотических, противотуберкулезных. Увеличение сроков действия лекарств дает возможность более рационально и реже вводить их в организм, что значительно удобнее для больных и медицинского персонала, особенно при длительном, иногда многомесячном лечении.
Перспективы использования полимеров в медицинской практике неограниченны. Из устойчивых к воздействию высокой температуры полимеров производят шприцы разового применения, системы для переливания крови, аппараты искусственного кровообращения и искусственной почки, шпатели, аппликаторы. На основании разработки, осуществленной московским и ленинградским институтами переливания крови, из полимеров (полиэтилена) выпускают наборы мешков и приспособлений для изготовления предметов ухода за больными, протезно-ортопедических изделий, лабораторной посуды.
Особенно высокие требования предъявляются к полимерам в ортопедической стоматологии - протезировании. Зубные протезы должны быть изготовлены по моделям с особой точностью, отражающей форму челюсти, а также положение и форму зубов. В результате долгих поисков была найдена рецептура отечественного полимерного материала на основе акриловых смол, который с успехом применяется в стоматологии.
В последние годы разрабатываются новые полимеры на основе эпоксидных смол, обладающие лучшими физико-механическими качествами. Они идут также на протезирование дефектов лица, когда по тем или иным причинам хирургическую операцию выполнить невозможно. Пломбировочные материалы создаются на основе эпоксидных смол «холодного» отвердения. Они достаточно тверды, сохраняют постоянный объем. Срок их службы исчисляется десятилетиями.
Современная реконструктивная хирургия сердца и сосудов немыслима без полимеров. Известно, что они должны обладать так называемой «биологической инертностью», иметь необходимую механическую прочность, соответствующие «усталостные» характеристики, желаемую физическую структуру, а главное - не вызывать образования тромбов на своей поверхности при контакте с кровью. Но идеальных в этом отношении сосудистых протезов пока нет.
Разработка, изготовление и применение эластичных трубок из синтетических волокон ознаменовали собой новый этап в сосудистой хирургии. Протезирование стало одним из самых распространенных видов восстановительных операций на сосудистой, главным образом артериальной системе.
Сосудистые протезы из полимеров начали применяться в клинической практике с начала 50-х годов нашего столетия. Изучены непосредственные и отдаленные результаты этих вмешательств. Пластическим материалом служат тканые, вязаные, плетеные протезы из разнообразных синтетических волокон (лавсана, терилена, дакрона, тефлона) отечественного и зарубежного производства. В СССР организован серийный выпуск таких протезов для клинического лечения.
Успех операций по протезированию кровеносных сосудов, их «вживление» во многом зависят не только oт материала, из которого изготовлен протез, или от его конструкции, но и от диаметра сосуда, скорости кровотока по нему. Наилучший результат дает пластика аорты и крупных ее ветвей. При протезировании или шунтировании более мелких сосудов (ветвей общей сонной артерии, плечевой, бедренной, подколенной артерии), а также венозных стволов, например полых зен,- результаты несколько хуже. Сейчас уже накоплен большой клинический опыт по протезированию сосудов, и можно говорить о положительных отдаленных результатах операций, сделанных более 10 лет назад.
Морфологические исследования эволюции сосудистого протеза в организме показывают, что образующаяся внутренняя оболочка в сосуде после ее включения в кровоток - «выстилка» - покрывается клеточными элементами лишь путем «наползания» внутренней оболочки сосуда через зоны стыков с концов естественного кровеносного сосуда. Одновременно через поры сосудистого протеза происходит прорастание в него элементов наружной соединительнотканной оболочки. Именно на этом этапе важную роль играет пористость стенок сосудистого протеза. При ее недостаточности происходят перестройка структуры внутренней «выстилки», ее отслоение с последующим образованием тромба, закрывающего просвет протеза.
Продолжительность функций сосудистого протеза, в значительной мере зависит от скорости кровотока по нему. Малый кровоток может быть обусловлен различными причинами, например сдавлением протеза гематомой, рубцеванием на месте стыков, плохим состоянием дистальных (концевых) отделов сосудов. На внутренней стенке протеза происходит постоянное отложение фибрина, что еще более ухудшает кровоток и в конечном итоге приводит к тромбозу.
Таким образом, современные протезы сосудов по сравнению с естественными по своим функциональным свойствам еще далеко не совершенны. Однако накопленный опыт убедительно показывает, что синтетические материалы при протезировании отдельных участков аорты и ее крупных ветвей обеспечивают хорошую функцию этих участков кровеносного русла. Неудачи возникают, как мы уже говорили, при протезировании артерий малого диаметра, а также вен. Следовательно, необходимо разрабатывать новые полимерные материалы и более совершенные конструкции сосудистых протезов именно для таких отделов кровеносного русла.
Полимеры применяются также в восстановительной кардиохирургии, для замещения дефектов стенок и перегородок сердца. Причем рекомендуются полимерные ткани вязаной и тканой конструкций из полиэфирных волокон, ставших основой изготовления протезов.
Особое место в кардиохирургии занимают операции по поводу приобретенных и врожденных пороков сердца с использованием искусственных клапанов, являющихся на сегодня единственным радикальным методом излечения клапанного порока. Искусственные клапаны сердца завоевали «права гражданства» в хирургии, они успешно прошли испытания в эксперименте и применяются в клинике. Лучшим из них является шариковый клапан (каркас из титана и пластмассовый шар), сконструированный советскими инженерами в тесном сотрудничестве с хирургами. Он служит для замены всех сердечных клапанов: митрального, трехстворчатого, аортального и легочного.
Шариковые клапаны обладают высокой надежностью, долговременностью, хорошо функционируют. В период сердечного цикла они делают два движения - закрываются и открываются. Каждый из них производит около 80 миллионов колебаний в год. Дальнейшее совершенствование клапанных протезов идет по пути разработки малогабаритных моделей и конструкций с ламинарным (без завихрений) потоком.
Внедрение искусственных клапанов сердца в клиническую практику у нас в стране и за рубежом позволило радикально излечивать больных с тяжелой патологией клапанного аппарата сердца. Об этом свидетельствует опыт нескольких десятков тысяч операций. Наблюдения за оперированными больными показывают высокую эффективность их, значительное улучшение состояния больных и восстановление утраченной трудоспособности.
Хирургия открытого сердца немыслима без искусственного кровообращения. Из полимеров изготовляется соответствующая аппаратура. В качестве частей аппарата искусственного кровообращения используются, например, оксигенаторы, в которых кровь насыщается кислородом с помощью полупроницаемых мембран и трубки.
Большую роль играют также полимеры в создании вспомогательного кровообращения и искусственного сердца. Все методы вспомогательного кровообращения направлены на разгрузку сердца, временно утратившего свою полноценную сократительную способность, от работы по перекачиванию крови и преодолению сопротивления сосудистой системы. Из полимеров изготавливаются насосы-баллончики, с помощью которых осуществляется вспомогательная контрпульсация, искусственные желудочки, позволяющие исключить из кровообращения правый или левый желудочек сердца. Правда, эти устройства пока еще не получили широкого применения в клинике.
Особым требованиям должны удовлетворять полимерные протезы для замещения отделов желудочно-кишечного тракта (пищевода, стенки желудка, желчного протока и т. д.). Здесь главное условие - их герметичность и надежная изоляция окружающих тканей от инфицированного содержимого кишечника. Однако пока такие протезы еще не созданы. Применение нашли лишь протезы из полиэтилена в виде трубок, обеспечивающие временную проходимость пищевода при его поражении опухолью. Делаются попытки изготовить протез желчного протока на основе пористой сосудистой трубки, покрытой для герметизации пленкой из полимеров.
Создание новых, более совершенных протезов тесно связано с разработкой биосовместимых материалов, имеющих определенные сроки рассасывания. В хирургии уже есть опыт замещения дефектов мягких тканей, особенно после иссечения рубцов, при послеоперационных грыжах. Здесь используются высокопористые ткани и трикотаж из лавсана, пропилена. Похожие на сетку, они не рассасываются в организме, образуя прочный каркас для мягких тканей.
Существенную роль играют полимеры при лечении переломов. Перспективным представляется создание из них костных штифтов с длительными сроками рассасывания, чтобы надежно фиксировать отломки кости до полного срастания перелома. Разработка таких штифтов ведется на основе биосовместимых материалов. Для лучшего срастания костных отломков трубчатых костей (бедра, костей голени) сейчас применяются металлические гвозди, пластины. Однако через 6-8 месяцев требуется повторная операция для удаления металлических деталей. При штифтах и пластинах из биосовместимых материалов надобность в такой операции отпадает и сокращаются сроки лечения больного, так как сам полимер, рассасываясь, стимулирует образование костной мозоли.
Быстрое развитие химии создает условия для синтеза полимеров, обладающих всем необходимым комплексом биологических свойств. В ближайшие годы, несомненно, появятся новые соединения, которые будут использоваться в протезировании внутренних органов и систем, вплоть до применения их в качестве переносчиков газов крови, а также веществ, усиливающих действие лекарственных препаратов.
КОЛЛАГЕНОПЛАСТИКА
В пластической хирургии широкое применение получили синтетические полимеры. Однако в условиях гнойной инфекции, при заживлении ран, трофических язв, а также в тех случаях, когда в ране должен находиться сосудистый протез, они непригодны, так как являются инородным телом. В этом отношении более перспективными оказались препараты, полученные на основе биологических полимеров животного и растительного происхождения, в особенности те из них, которые имеют общую природу с тканями организма.
Из различных биополимеров животного происхождения в медицину вошел коллаген - основной структурный белок соединительной ткани, выполняющий важные биологические функции. Он сочетает в себе многие свойства, присущие как синтетическим полимерам (прочность, эластичность, способность формироваться в различные структуры и т. п.), так и биологическим материалам (отсутствие токсичности, способность рассасываться в ране и, главное, образовывать комплексы с различными лекарственными веществами).
Научные исследования по изучению коллагена активно ведутся многими учеными мира. В нашей стране начались эти исследования на кафедре оперативной хирургии 1-го Московского медицинского института в 1963 году, то есть значительно раньше, чем за рубежом.
Использование коллагена в медицине стало возможным после того, как были разработаны методы его растворения - щелочно-солевой, кислотный и ферментативный. При такой обработке кожи крупного рогатого скота разрушается цементирующее вещество соединительной ткани, а также расщепляется межмолекулярная связь коллагена, без явлений свертывания белка. Наиболее полное расщепление межмолекулярных связей достигается ферментной обработкой, что делает метод более ценным и перспективным.
Для применения коллагена при лечении поврежденных тканей различной этиологии (гнойные раны, ожоги, трофические язвы, остеомиелиты и др.) необходимо иметь соответствующий набор материалов, отвечающих различным требованиям. В связи с этим разработана специальная технология получения из раствора коллагена пленочных, пористых, порошкообразных и пастообразных масс. Установлено, что пластические свойства, а также время рассасывания коллагена в организме можно точно регулировать воздействием на препарат дубящих агентов, вызывающих разной степени молекулярное связывание частиц коллагена. Следовательно, можно придавать препарату заданную скорость рассасывания.
Важной особенностью коллагена и других биологических полимеров является их способность образовывать комплексы с различными лекарственными веществами для направленного действия: усиливающих свертывание крови, стимулирующих восстановление соединительной ткани, противобактериальных и др. Таким образом, открываются широкие перспективы для лечебных препаратов пролонгированного влияния, причем коллаген или другие биополимеры играют для лекарственного средства роль депо. Так, введение коллагеновых препаратов, содержащих линкомицин, показало, что антибиотик сохраняется в окружающих тканях 23- 25 суток. На этом принципе сейчас основаны лекарства с увеличенными сроками бактериального воздействия на микробную флору, применяющиеся при лечении остеомиелита, лейшманиозных язв, бронхиальных свищей, при пластике кровеносных сосудов в условиях инфекции.
Способность коллагена образовывать комплексы с гепарином - веществом, препятствующим свертыванию крови и возникновению тромбов, закупоривающих просвет сосуда, послужила основанием для создания сосудистого протеза с антикоагулянтными - противосвертывающими - свойствами. Такой комбинированный сосудистый протез представляет собою тканую или вязаную синтетическую трубку, поры которой заполнены коллагенгепариновой пленкой. Подобные имплантаты можно использовать для замещения не только пораженных артерий, но и пораженных вен, поскольку коллагенгепариновый комплекс длительно обеспечивает противосвертывающий эффект и препятствует образованию пристеночных тромбов.
Одним из наиболее сложных аспектов сосудистой хирургии является протезирование сосудов в инфицированной ране. Развитие инфекции, как общей, так и местной, значительно ухудшает результаты сосудистой пластики, резко увеличивая процент осложнений в виде тромбозов сосуда либо трудно останавливаемых кровотечений из области швов, соединяющих протез со стенкой сосуда. Значительным вкладом в решение этой проблемы послужило создание комбинированных сосудистых протезов с антибактериальными свойствами. Важным составляющим компонентом их является комплекс коллагена с антимикробными средствами: антисептиками, антибиотиками. Разработана и внедрена в практику оригинальная конструкция подобного протеза, представляющая собою синтетический каркас, внутренняя поверхность которого выполнена гладкой коллагенгепариновой пленкой, а к наружной поверхности плотно фиксирована довольно толстая коллагеновая губка, содержащая сентамицин, один из мощных современных антибиотиков. Таким образом, в одном сосудистом протезе сочетаются антикоагулянтные и антибактериальные свойства. Протезы обладают несомненным преимуществом в сравнении с обычными синтетическими.
Дальнейшим этапом в развитии и совершенствовании коллагенсодержащих протезов сосудов явилась разработка «биологических протезов», представляющих собою коллагенэластический каркас сосудистой стенки, полученный путем обработки сосудов животных специальными ферментами и глутаровым альдегидом. Такая обработка не изменяет биологических характеристик (прочности, эластичности) трансплантата, следовательно, по своим гемодинамическим показателям он близок к нативным - необработанным - артериальным сосудам. Вместе с тем под действием ферментов и глутарового альдегида разрушаются или блокируются клеточные элементы и некоторые белки сосудистой стенки, способные вызвать иммунологический конфликт и отторжение трансплантата.
Опыт клинического применения ксеногеновых трансплантатов указывает на большие перспективы их использования в сосудистой хирургии для выполнения разнообразных реконструктивных вмешательств в сосуды среднего и малого калибра, в то время как коллагенсодержащие протезы более целесообразно использовать для операций на магистральных артериях и венах.
Методика обработки сосудов у животных ферментами и глутаровым альдегидом была использована для получения биологических протезов клапанов сердца. Совместными усилиями хирургов-кардиологов, экспериментаторов, инженеров-биохимиков, химиков-полимерщиков был создан биопротез клапана сердца принципиально нового типа, так называемый БАКС (биопротез аортального клапана сердца). Клапаны свиньи, обработанные ферментами глутаровым альдегидом, фиксированы на специальном поддерживающем каркасе. Как и в случае с ксенотрансплантатами сосудов, ксенобиопротез аортального клапана сердца обладает сниженными иммунными свойствами, хорошими прочностными и гидравлическими характеристиками. По последним клиническим показателям, БАКС имеет значительные преимущества перед шариковым протезом и существующими зарубежными моделями клапанов сердца.
Несмотря на большое количество методов и медикаментозных средств, лечение гнойных ран остается одной из актуальных проблем медицины. Особое место среди хирургических больных занимают пациенты с ожогами, обширными незаживающими ранами, трофическими язвами и пролежнями. Препараты коллагена в комплексе с лекарственными веществами значительно улучшают течение гнойно-воспалительного процесса и заживление раневой поверхности. На первой фазе процесса коллагеновые покрытия (пленки) изолируют раневую поверхность от окружающей среды, препятствуя вторичной инфекции и потере белка. В то же время, обладая достаточной влаго- и воздухопроницаемостью и адсорбционной способностью, они не снижают аэрации раны и не способствуют скоплению гноя. Коллаген оказывает мощное стимулирующее воздействие на развитие собственной соединительной (грануляционной) ткани, что является определяющим фактором в лечении раневого процесса.
Клиническая апробация коллагеновых препаратов показала, что с их помощью можно в короткие сроки добиться заживления различных по происхождению, величине и локализации раневых дефектов, в том числе и осложненных инфекцией.
Коллаген находит широкое применение и в других областях медицины. Известно, что борьба с кровотечениями является одной из важнейших задач и в военное и в мирное время. Проблема остановки кровотечения актуальна и сегодня, особенно в связи с развитием хирургии паренхиматозных органов (печени, почек, легких). Остановить кровотечение при операциях на печени или селезенке непросто: кровоточит вся поверхность рассеченного органа. Использующиеся для этой цели гемостатические губки из синтетического материала обладают хорошими механическими свойствами, но не рассасываются в организме, прорастают соединительной тканью, что ведет к образованию грубого рубца и спаек. Здесь следовало отдать предпочтение губкам из биологических материалов - фибриновым, желатиновым, целлюлозным. Однако подобные препараты не столь удобны в употреблении. Механическая прочность их незначительна, они легко крошатся, плохо моделируются и, кроме того, слишком быстро рассасываются.
Гемостатическая губка, изготовленная из коллагена, лишена отрицательных свойств. Она проста в изготовлении, удобна в применении. Благодаря своей пористой структуре, обладает высокой адгезивной способностью, то есть плотно прилипает к раневой поверхности, не оставляя воздушной прослойки, за счет чего и обеспечивается ее высокий гемостатический эффект. С помощью коллагеновой гемостатической губки можно останавливать кровотечение не только из паренхиматозных органов (печени и др.), но и из венозных синусов твердой мозговой оболочки, костей свода черепа, кровотечений из альвеолярных сосудов, возникающих у некоторых больных после удаления зубов. Коллагеновая гемостатическая губка широко внедряется в клиническую практику и получила высокую оценку врачей.
Коллагеновые препараты могут успешно применяться и для закрытия остеомиелитических полостей, особенно при хронических формах заболевания.
Экспериментальные и клинические данные показывают, что биополимерам животного и растительного происхождения принадлежит большое будущее в хирургии, а препараты и изделия на их основе могут широко использоваться в различных областях медицины.
КЕРАМИКА
Поражение клапанного аппарата сердца при врожденных и приобретенных пороках является довольно распространенным заболеванием, которое занимает одно из первых мест среди причин потери трудоспособности и гибели больных. Подчас единственной возможностью эффективной помощи этим больным является хирургическая операция. Некоторым больным, у которых изменения пораженных клапанов нерезко выражены, можно провести клапаносохраняющие операции. Своевременно и правильно выполненная, такая операция позволяет достичь значительно более высокого «качества жизни» больного, нежели при протезировании клапана. Однако, к сожалению, далеко не всем можно произвести эффективную клапаносохраняющую операцию. В тех случаях, когда створки клапанного аппарата сердца при заболевании их подверглись грубой деформации, речь может идти только о замене естественного клапана на искусственный протез.
Результат операции во многом (если не во всем) зависит от того протеза, которым заменили естественный клапан. Какой протез выбрать - биологический или механический, а если механический, то какой конструкции, из какого материала - эта проблема является в прямом смысле слова проблемой жизни и смерти для сотен тысяч больных. Ведь ежегодно в мире имплантируется около 300 тысяч искусственных клапанов сердца. Опыт последних лет показал, что биологические протезы по многим критериям значительно превосходят механические - они обладают хорошими гемодинамическими характеристиками и низкой тромбогенностью (образованием тромбов). Однако через несколько лет после имплантации биоклапанов возможна их дисфункция вследствие дегенеративных изменений биологических тканей. Кроме того, показания к биопротезированию строго ограничены. Биопротезы клапанов сердца, к сожалению, не стали (да, естественно, и не могли стать) панацеей при лечении такого сложного и многопричинного заболевания, как «клапанная болезнь» сердца, возникающего при ревматизме и при ишемической болезни сердца, при врожденной патологии или травме, и поражающего мужчин и женщин, стариков и детей. Вероятно, нельзя в настоящее время рассчитывать на создание «идеального» протеза, пригодного для имплантации всем больным с грубой деформацией клапанов. Поэтому наряду с дальнейшим совершенствованием биопротезов необходимо продолжать разработку и создание новых моделей механических клапанов сердца.
Эффективность работы клапана и результаты операции по его имплантации во многом определяются свойствами материалов, из которых выполнена его конструкция. По сравнению с другими областями хирургии, сердечно-сосудистая хирургия предъявляет наиболее жесткие требования к материалам для эндопротезирования. Материал для искусственных клапанов сердца должен обладать поистине уникальным набором свойств, к которым относятся:
- биологическая инертность: отсутствие токсичности, аллергенности, травмирующего и раздражающего действия на окружающие ткани;
- механическая прочность, рассчитанная на длительный срок работы в организме, устойчивость к износу;
- гемосовместимость: материал не должен вызывать повреждения элементов крови и образования тромбов;
- устойчивость к агентам внутренней среды организма, к воздействию биологических жидкостей;
- устойчивость к высокотемпературной стерилизации.
История создания механических клапанов сердца - это во многом история поиска и внедрения новых конструкционных материалов. Первые модели ИКС были выполнены из полимеров. Им на смену пришли клапаны из металлов и сплавов. Самые последние модели ИКС изготовлены из графитсодержащих материалов. Каждый из этих материалов обладает определенными преимуществами, однако не лишен и весьма существенных недостатков. Поэтому поиск новых материалов, перспективных для создания сердечных клапанов протезов, продолжает оставаться весьма актуальной проблемой.
В последние годы внимание ученых и технологов многих стран привлечено к керамике - твердому материалу неорганической природы. Этот материал нашел такое широкое применение во многих областях науки и техники, что стали говорить о технологической революции, о том, что конец XX века стал эрой керамики. Высокая механическая прочность, сохраняющаяся даже при экстремальных температурах, большая коррозийная устойчивость, высокие электроизоляционные свойства обусловливают всевозрастающее применение керамики в различных областях техники и производства. Керамические материалы применяются для изготовления деталей и изделий, предназначенных для работы в любых агрессивных средах (кислотах, щелочах, расплавленных металлах), для создания двигателей и турбин, где они пришли на смену быстроизнашивающимся металлам. Керамика применяется даже для создания защитного слоя космических кораблей.
Среди большого разнообразия технических керамик особенно выделяется по механической прочности и химической стойкости корундовая керамика, основу которой составляет окись алюминия. Окись алюминия существует в виде нескольких кристаллических модификаций, из которых самой устойчивой является модификация, называемая корундом. Отсюда и название керамического материала. По своей структуре керамика представляет поликристаллический материал, ее также называют поликристаллическим сапфиром или рубином. Уникальные физические и химические свойства корундовых материалов определяются характером химической связи в молекуле Al2O5 и ее кристаллическим строением. Корундовая керамика обладает высокой стойкостью ко всем видам механических нагрузок. Так, предел прочности корундовой керамики при изгибе достигает 3000 кг/см2, а при сжатии - более 10000 кг/см2. В отличие от пластмасс и металлов она не деформируется при ударе, нагреве, высоком давлении. Такая высокая прочность керамики объясняется большой энергией кристаллической решетки (3681 ккал/моль), которая определяет прочность связей в кристалле.
Большое практическое значение имеет устойчивость корундовой керамики к износу при трении. Многие советские и зарубежные исследователи пришли к выводу, что при взаимодействии деталей из керамики износ практически отсутствует или крайне незначителен. Трение и износ керамических материалов гораздо меньше в растворе, чем в сухой среде. Коэффициент трения у пары керамика-керамика, помещенной в раствор, много меньше, чем у металлов, находящихся в аналогичных условиях.
В молекуле алюминий находится в максимально окисленном состоянии - каждый анион алюминия окружен шестью противоположно заряженными анионами кислорода. Подобные химические связи очень прочны, поэтому корундовые материалы устойчивы ко многим агрессивным факторам. Результаты испытаний корундовой керамики на растворимость в тканевой жидкости показали, что по коррозийной стойкости она не уступает золоту и платине.
Учитывая такое удачное сочетание физических и химических свойств корундовых материалов, в середине 70-х годов во многих странах мира стали проводить исследования, оценивающие возможность применения керамики в медицине. Приоритет применения корундовой керамики в медицине принадлежит ФРГ и США. Первыми в нашей стране эти материалы исследовали и применили в клинической практике работники Тбилисского медицинского института, врачи-травматологи О. Гудушаури, О. Омиадзе, Г. Думбадзе. В своих исследованиях они, в частности, показали, что корундовая керамика безвредна для организма теплокровных животных независимо от ее агрегатного состояния (порошок, гранулы, пластины) и способа введения в организм. Она не обладает местнораздражающим и общерезорбтивным действием как при непосредственном воздействии на организм, так и в отдаленные сроки после введения. Даже в тех случаях, когда биокерамические материалы подвергаются химической или биологической деградации, концентрация продуктов деградации в окружающих тканях настолько мала, что они легко контролируются регуляторными системами организма. Весьма существенно и то, что продукты деградации и износа корундовой керамики абсолютно нетоксичны.
Для сравнения следует отметить, что продукты износа политетрафторэтилена (тефлона), одного из самых биоинертных полимеров, вызывают резко выраженные воспалительные изменения в окружающих тканях.
Ученые многих стран пришли к выводу - корундовые материалы обладают биосовместимостью и вызывают минимальные изменения в окружающих тканях.
Высокая механическая прочность, биоинертность, отсутствие токсического влияния керамических материалов на организм, а также возможность изготавливать образцы эндопротезов любой величины и формы позволили широко использовать корундовую керамику в клинической практике. Наиболее широкое применение в медицине корундовые материалы нашли при замещении костей и суставов. В настоящее время керамические эндопротезы применяются практически во всех областях хирургической ортопедии: для пластики тазобедренного и других крупных суставов, протезирования крыши вертлужной впадины, замещения костей кисти, замещения части и целых длинных трубчатых костей, для внутрикостного соединения костей.
Применение корундовой керамики в травматологии и ортопедии позволило в более короткие сроки восстанавливать целостность кости при самых тяжелых ее дефектах. С успехом в травматологии применяется корундовый материал монокристаллического строения (монокристаллический корунд, он же лейкосапфир), из него изготовляют внутрикостные штифты, которые не требуют дальнейшего удаления. В последние годы корундовая керамика успешно используется при оперативных вмешательствах на позвоночнике: для эндопротезирования межпозвонковых дисков и замещения дефектов позвонков.
Корундовая керамика применяется для пластики костей черепа, орбиты, придаточных пазух и костей носа. В отоларингологии керамика применяется при слухоулучшающих операциях для протезирования слуховых косточек, а также для операций при хронических и экссудативных заболеваниях среднего уха.
В стоматологии корундовая керамика моно- и поликристаллического строения широко используется для пластики верхней и нижней челюстей и имплантации зубов.
Казалось бы, применение такого материала в офтальмологии невозможно, однако ученые-исследователи Тбилисского мединститута разработали погружные имплантаты из корундовой керамики для формирования подвижной культи после удаления глаза. Ф. Полак и Г. Хеймк (ФРГ) разработали протез роговицы, выполненный из корундовой керамики поликристаллического и монокристаллического строения, который своим основанием имплантируется глубоко в мягкие ткани глаза. Этот протез с успехом прошел клинические испытания.
Учитывая уникальные свойства корундовых материалов, а также успешный опыт их широкого клинического применения в различных областях медицины, исследователи посчитали весьма перспективным использование корундовых материалов для создания искусственных клапанов сердца. Поэтому в начале 80-х годов появились первые сообщения о попытках создания искусственных клапанов сердца из корундовых материалов. Английские ученые Г. Джентл и П. Сволс в 1980 году впервые сообщили о создании искусственного клапана сердца из корундовой керамики, который они создавали и исследовали в течение 7 лет. По мнению авторов, этот клапан обладает высокой устойчивостью к износу, что позволило назвать его «вечным». Кроме того, ученые предполагали, что этот клапан не будет вызывать выраженных тромбоэмболических осложнений. В дальнейшем такой двустворчатый клапан из пористой и непористой корундовой керамики исследовали в живом организме. Эксперименты по имплантации клапанов проводили на свиньях. Результаты операций на животных показали хорошую гемодинамическую функцию протеза, отсутствие выраженного повреждения форменных элементов крови и минимальную тромбогенность.
По данным зарубежной литературы, вопросами применения корундовой керамики в сердечно-сосудистой хирургии в настоящее время занимаются во многих странах. Однако, судя по публикациям, они еще не вышли за рамки экспериментов. Вместе с тем, для широкого применения корундокерамических материалов в практике сердечно-сосудистой хирургии необходимо выяснить, в какой мере корундовые материалы моно- и поликристаллического строения соответствуют комплексу всех требований, предъявляемых к материалам для изготовления искусственных клапанов сердца. Достаточно полной оценки корундовой керамики с точки зрения возможности ее использования как имплантационного материала в сердечной хирургии проведено не было. Не было изучено взаимодействие корундовых материалов с кровью; оставалось неизвестным, смогут ли они выдержать сверхвысокие гемодинамические нагрузки, которым подвергается сердечный клапанный протез при работе в организме. Кроме того, необходимо было сравнить корундовую керамику с материалами, традиционно и широко применяемыми в сердечно-сосудистой хирургии, то есть с металлами и полимерами, и таким образом определить, насколько целесообразно и возможно ее применение в этой области.
Итак, была поставлена цель: определить возможность и целесообразность использования отечественных корундовых материалов для создания искусственных клапанов сердца. Сотрудница кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии 1-го Московского медицинского института имени И. М. Сеченова И. Коротеева взялась за решение этой задачи. Для исследования были предложены отечественные корундовые материалы с различным химическим составом и структурой строения: миналунд, стоал и лейкосапфир. Миналунд и стоал относятся к поликристаллической керамике, то есть основу их составляют мелкие кристаллы (зерна) окиси алюминия. Они отличаются тем, что у первого материала зерна более крупные, менее однородные, кроме того, в нем больше примесей (окиси кальция и окиси кремния), которые ухудшают свойства керамики. Стоал считается одним из лучших отечественных керамических материалов, содержание основного вещества окиси алюминия в нем очень высоко - 99,57 процента. Эти материалы получают из глинозема хорошо известным в керамической промышленности способом формования с последующим обжигом при температуре свыше 1700 градусов Цельсия, Лейкосапфир (белый сапфир) несколько отличался от предыдущих материалов. По своему строению лейкосапфир - монокристалл окиси алюминия и практически не содержит никаких примесей (сумма всех примесей в нем не превышает 10-4). Получают лейкосапфир в специальных высокотемпературных установках по выращиванию монокристаллов в вакууме.
В качестве контрольных материалов были выбраны наиболее биологически инертные представители металлов и полимеров, которые широко применяются в сердечно-сосудистой хирургии, в частности, в конструкциях искусственных клапанов сердца - титан и фторопласт.
На первом этапе предстояло выяснить, какой из материалов вызывает наименьшую реакцию ткани, то есть обладает большей биоинертностью. Для этого маленькие пластинки (3X3 мм) из всех корундовых и контрольных материалов имплантировали в мышцы бедра белых лабораторных крыс, затем через некоторое время брали маленькие кусочки мышечной ткани, окружающие имплантат, и исследовали их под микроскопом. При этом отмечали, вокруг какого материала более выражено воспаление, где быстрее образуется тонкая соединительнотканая капсула, отграничивающая имплантат от мышечной ткани. Была изучена реакция мышечной ткани 140 крыс.
При сравнительной оценке биоинертности материалы распределились следующим образом: наибольшей биоинертностью обладали лейкосапфир, затем стоал, наименьшей - титан, в промежутке между ними находились миналунд и фторопласт. Оценка биологической инерности потребовала большой тщательности при проведении исследования, так как резко выраженной разницы между самым «лучшим» и «худшим» материалами не было, да и не могло быть, поскольку титан - один из самых биоинертных из имеющихся металлов. И все-таки сомнений нет - стоал и лейкосапфир превосходят остальные материалы по биоинертности. При исследовании подтвердилась ранее замеченная другими исследователями закономерность - чем больше в корундовом материале основного вещества - кристаллической окиси алюминия - тем менее выраженные изменения в тканях он вызывает.
Наиболее ярко биологическая инертность любого материала проявляется в тромборезистентности, то есть способности материала противостоять быстрому тромбообразованию на его поверхности. Тромборезистентность является одним из определяющих свойств материала, предназначенного для имплантации в сердечно-сосудистую систему. Механизмы тромбообразования и тромборезистентности настолько сложны, что использование какого-либо одного метода их исследования не позволило бы дать достаточно полной оценки тромборезистентных свойств корундовых материалов. Поэтому решено было использовать как методы ин витро (в пробирке), так и методы ин виво (в живом организме), однако преимущество отдавали методам в живом организме, поскольку они позволяют оценить поведение исследуемых материалов в условиях реального кровотока. Исследования проводили на беспородных собаках. Сначала решили проверить материалы в наиболее тромбогенных условиях, то есть в венах, так как в венах давление значительно ниже и кровоток медленнее, чем в артериях. Для этого из всех корундовых материалов, а также из титана и фторопласта изготовили полые цилиндры, которые имплантировали в нижнюю полую вену собаки по методу «Готта». Имплантированный в просвет полой вены цилиндр длиной 10 миллиметров замещал участок вены аналогичной длины; кровь в данном участке протекала только через цилиндр. При недостаточной тромборезистентности материала, из которого был изготовлен цилиндр, на его внутренних стенках откладывались тромбы, иногда до полного закрытия просвета цилиндра. Все операции на животных проводили под наркозом с применением искусственной вентиляции легких и соблюдением правил асептики и антисептики. В послеоперационном периоде животные находились под постоянным наблюдением. Всем проводились ангиографические исследования, то есть исследования сосудов рентгенологическими методами, для того, чтобы определить проходимость цилиндров и наличие тромботических масс на внутренних стенках цилиндров. Кроме того, с помощью специальных приборов, а также дополнительных биохимических исследований крови постоянно вели наблюдение за состоянием свертывающей и противосвертывающей систем крови в ответ на имплантацию корундовых и контрольных материалов в кровоток. После выведения животных из эксперимента цилиндры извлекали и определяли состояние их внутренних стенок, наличие на них тромботических масс. Обычно животных наблюдали в стандартные сроки от 2 часов до 2 месяцев.
При анализе результатов эксперимента выяснилось, что больше тромбозов при всех сроках исследования было обнаружено в цилиндрах из титана, меньше - в цилиндрах из стоала и лейкосапфира. Решили продлить эксперимент, и несколько цилиндров из стоала и лейкосапфира оставили в венозном кровотоке на более длительный срок - до 6 месяцев. По истечении данного срока выяснилось, что цилиндры полностью свободны от тромбов, внутренняя поверхность их гладкая, блестящая.
Далее, решили исследовать поведение материалов в условиях, максимально приближенных к внутрисердечным, то есть в артериальной системе. Аналогичные цилиндры имплантировали в брюшной отдел аорты собак. При этом выяснилось еще одно ценное свойство керамики (стоала) - уже через 2 месяца внутренняя поверхность его была покрыта очень прочной, тонкой оболочкой - псевдонеоинтимой, которая была очень плотно фиксирована к поверхности керамики и препятствовала дальнейшему тромбообразованию на поверхности материала. Для сравнения следует отметить, что внутренняя поверхность титановых цилиндров на некоторых участках неоинтимой покрыта не была, на других же участках неоинтима была рыхло фиксирована к поверхности металла и легко отслаивалась. А ведь именно такие кусочки оторванной неоинтимы часто становятся причиной тромбоэмболических осложнений у больных с имплантированными искусственными клапанами сердца.
Исследования И. Коротеевой показали, что по своим тромборезистентным свойствам корундовые материалы не только превосходят титан и фторопласт, но и сами отличаются друг от друга: если лейкосапфир и стоал почти одинаковы, то миналунд обладает значительно более выраженной тромбогенностью. Трудно пока с полной определенностью судить о причине этих различий, имеющих большое практическое значение. Можно предположить, что достаточно высокая тромборезистентность лейкосапфира и стоала во многом связана с их химическим составом, который представлен практически стопроцентно Аl2О3 - то есть инертной и не изменяющей своих свойств кристаллической окисью алюминия. По мере изменения химического состава корундовых материалов меняется и их тромборезистентность (как и биоинертность): чем больше примесей (в миналунде), тем больше тромбогенность. Однако не только химическое строение играет роль в механизмах тромборезистентности корундовых материалов. Так, стоал имеет однородную мелкозернистую структуру, а у миналунда, обладающего большой тромбогенностью, размер зерен основного вещества колеблется в широких пределах, он менее однороден.
Интересные факты приводят японские ученые. В частности, Кавахара в своих исследованиях показал, что при введении корундовой керамики в организм на ее поверхности образуется особый мономолекулярный слой воды, препятствующий каким-либо взаимодействиям керамики с клетками и жидкостями организма. Более того, в первые часы после введения керамики в организм клетки теряют способность к адгезии (прилипанию) на ее поверхности. Полностью механизмы взаимодействия корундовых материалов с кровью и другими тканями организма еще не раскрыты, и здесь открывается широкое поле деятельности для исследователей-экспериментаторов.
Одной из причин нарушения функции механических клапанов сердца, а также одним из пусковых моментов тромбообразования является старение материалов при длительном нахождении в организме. Они проявляются в появлении микротрещин, шероховатостей и других микродефектов поверхностей. Изучая возможность использования корундовых материалов для клапанов сердца, нужно было решить, как меняется их поверхность при длительном нахождении в организме. В этих целях животным имплантировали пластины, через 2 года их исследовали с помощью электронного сканирующего микроскопа, дающего очень большое увеличение, выявляющего мельчайшие дефекты поверхности. Поверхность корундовых материалов через 2 года осталась практически без изменений: не было выявлено каких-либо специфических дефектов, рельеф поверхности полностью сохранен. В то же время на поверхности титана появление микродефектов было отмечено уже через год, а через два года было обнаружено увеличение количества и размеров дефектов, поверхностный слой металла стал более рыхлым.
Большое значение имела оценка механической прочности корундовых материалов. По этому поводу в настоящее время опубликованы работы, в которых указано, что наряду с большой прочностью корундовых материалов, им присуща и определенная хрупкость. Невыясненным оставался вопрос, смогут ли корундовые материалы при незначительной толщине конструкции выдержать большие ударные нагрузки, которые испытывают элементы искусственных клапанов сердца при работе в организме. Из лейкосапфира и стоала, которые по результатам предшествующих экспериментов оказались наиболее перспективными для поставленной цели материалами, изготовили дисковые запирательные элементы толщиной 0,86 миллиметра со сложной фигурной поверхностью. Диски поместили в стандартный каркас искусственных клапанов сердца и исследовали их на стендах ускоренных испытаний с 20-кратным ускорением (1 год работы клапана на стенде равен 20 годам работы клапана в организме человека). После такого испытания оказалось, что все диски из стоала и лейкосапфира целы, трещин, сколов и других дефектов поверхности не обнаружено.
Таким образом, проведенные исследования показали, что стоал и лейкосапфир удовлетворяют комплексу требований, предъявляемых к материалам, предназначенным для имплантации в сердечно-сосудистую систему. Нам представляется, что эти материалы будут использованы для создания новых моделей искусственных клапанов сердца, для которых была также разработана оригинальная конструкция, защищенная авторским свидетельством.
Можно предположить, что применение корундовых материалов в сердечно-сосудистой хирургии не будет ограничиваться только созданием искусственных клапанов сердца. Они могут быть использованы при создании аппаратов «искусственное сердце» или «искусственный желудочек сердца», которые предъявляют особо высокие требования к прочности, биоинертности и тромборезистентности конструкционных материалов. Не исключена возможность, что при дальнейшем совершенствовании технологии производства и обработки керамики создадут керамические эндопротезы для пластики элементов артериальной и венозной систем или же изготовят клапаносодержащие кондуиты для лечения врожденных пороков сердца. Несомненно, одно: корундовые материалы - это материалы будущего.
В заключение хочется сказать, что аспирант И. Коротеева успешно защитила диссертацию на ученом совете института по проведенной исследовательской работе и положила начало новому направлению работы кафедры.
ОБЕЗБОЛИВАНИЕ
История открытия наркоза драматична. В 1799 году X. Дэви получил закись азота - «веселящий газ». Производя опыты на животных и самом себе, он обнаружил, что при вдыхании газа терялась чувствительность к боли, и наступало состояние легкого опьянения. Тогда у ученого не возникло мысли об использовании этого открытия в медицине. Много лет спустя зубной врач Г. Уэллс присутствовал в цирке на демонстрациях действия «веселящего газа». Ярмарочный фокусник дал ему подышать закисью азота, а дантист Риггс удалил у него больной зуб. Придя в себя, Г. Уэллс воскликнул: «Начинается эпоха расцвета зубоврачебного дела». Правда, на развитие зубоврачевания закись азота существенного влияния не оказала, зато применение газа как обезболивающего средства вышло далеко за пределы зубоврачебной практики.
Г. Уэллс пытался привлечь внимание к новому средству. Он обратился к известному бостонскому хирургу Дж. К. Уоррену с предложением провести экстракцию зуба в присутствии врачей и студентов. Демонстрация прошла неудачно: больной кричал от боли, а присутствующие бурно веселились, опьяненные парами закиси азота. С горя Г. Уэллс покончил жизнь самоубийством за несколько дней до того, как медицинское общество в Париже признало за ним честь открытия анестезирующего вещества. В Гарфорде после его смерти был воздвигнут памятник с надписью: «Гораций Уэллс, который открыл анестезию».
В начале XIX века М. Фарадей сообщил в печати, что вдыхание паров серного эфира, подобно закиси азота, приводит к состоянию опьянения. Студенты, занимавшиеся химией, сделали из открытия М. Фарадея своеобразную забаву. На практических занятиях они давали подышать парами эфира одному из товарищей, и тот, впадая в возбужденное состояние, пьяным голосом кричал, городил несусветную чушь.
Несколько позже зубной врач У. Мортон, присутствовавший на публичной демонстрации Г. Уэллса, заинтересовался идеей обезболивания, бросил практику и пошел в ученики к известному врачу-химику Ч. Джексону, который и надоумил его заняться изучением болеутоляющих свойств эфира. Во время опытов на животных по усыплению эфиром одна из подопытных собак в состоянии возбуждения опрокинула бутыль с эфиром. У. Мортон, вытирая тряпкой пол, несколько раз подносил ее к лицу и сам неожиданно заснул. А 16 октября 1846 года хирург Дж. К. Уоррен впервые применил эфирный наркоз во время операции по удалению подчелюстной опухоли. Операция прошла успешно, в полной тишине, без душераздирающих криков и стонов.
Как только эфирный наркоз был признан великим открытием, началась тяжба за его приоритет, продолжавшаяся в течение 20 лет и приведшая заинтересованных людей к полному разорению и гибели. Г. Уэллс, как уже отмечалось, покончил жизнь самоубийством, профессор химии Ч. Джексон оказался в доме для умалишенных, а честолюбивый У. Мортон, истративший все свое состояние на борьбу за приоритет и запатентовавший эфир как обезболивающее средство, в 49 лет стал нищим.
Почти одновременно с эфиром был открыт хлороформ. Его анестезирующие свойства обнаружил врач-акушер Дж. Симпсон. Однажды, надышавшись паров хлороформа в лаборатории, он вместе с помощником оказался на полу. Д. Симпсон не растерялся: прийдя в себя, он радостно сообщил, что нашел средство для обезболивания родов. Против его идеи выступили церковники, заявив, что в священном писании сказано: «В муках будет рожать Ева детей». Но он напомнил служителям церкви 21-й стих 2-й главы Бытия, где говорится, что бог для сотворения Евы, прежде чем вырезать ребро у Адама, погрузил его в глубокий сон. Против этого довода никто не смог возразить. Вскоре Симпсон доложил о результатах экспериментов с хлороформом на заседании медицинской общественности Эдинбурга и опубликовал в печати отчет об открытии хлороформного наркоза.
Выдающийся русский хирург Н. Склифосовский в 60-х годах побывал в Эдинбурге в клинике Дж. Симпсона и наблюдал его опыты на животных с наркозом. Однажды Симпсон решился впервые испытать хлороформ на человеке. У него был лишь единственный пузырек очищенного препарата, рассказывал Склифосовский. На операционный стол положили глубокого старика. Но дать ему наркоз не смогли, так как случайно уронили пузырек, и он разбился. Когда же Дж. Симпсон решил делать операцию без наркоза, то обнаружил, что больной уже умер. Склифосовский часто вспоминал этот случай, как пример счастья в хирургии. Умри больной на операционном столе под хлороформной маской - и кто знает, может быть, надолго задержалось бы применение этого наркоза.
Пока в середине XIX столетия шли долгие споры о приоритете открытия наркоза, русские хирурги и физиологи сразу же, без промедления подвергли всестороннему и глубокому исследованию эфир и хлороформ как анестезирующие средства и быстро ввели их в лечебную практику. Спустя четыре месяца после открытия эфирного наркоза его применил в своей клинике Ф. Иноземцев. 14 февраля 1847 года под эфирным наркозом оперировал Н. Пирогов. Несколькими днями позже эфир использовал В. Караваев в Киеве. Пирогов первый в мире начал делать операции под эфирным наркозом на поле боя. В том же, 1847 году он испытал на животных различные методы обезболивания (внутривенное, внутриартериальное и внутритрахеальное) и дал исчерпывающее клинико-экспериментальное обоснование действия эфира и хлороформа на живой организм.
В Москве изучение обезболивающих средств проводили ученые медицинского факультета университета. Созданные на факультете для этих целей два комитета возглавлялись крупнейшим русским физиологом профессором А. Филомафитским. Изучение действия серного эфира, а затем и хлороформа на больных осуществлял комитет, в который входили хирурги Московского университета Ф. Иноземцев, А. Поль и А. Овер. Хирурги работали в контакте с комитетом физиологов, проводивших тщательные наблюдения над действием эфира и хлороформа на животных. Совместные усилия позволили успешно решить ряд теоретических и практических вопросов, связанных с применением наркоза. Были исследованы на животных действия серного эфира, хлороформа, альдегида и бензина при различных способах применения. Этими опытами Филомафитский впервые обосновал необходимость различных путей введения обезболивающих средств в организм (вдыханием, прямокишечно, внутривенно, внутриартериально).
Филомафитский же первым сформулировал основные положения о механизме действия наркотических веществ, а также отметил последовательность выключения различных отделов центральной и периферической нервной системы при общем обезболивании. Его выводы и в настоящее время находят подтверждение в исследованиях по обезболиванию.
После всестороннего клинического и экспериментального изучения действия эфира и хлороформа, проведенного русскими учеными, эти обезболивающие вещества прочно вошли в арсенал анестезирующих средств, используемых и сейчас.
В популяризации наркоза в России особенно большая роль принадлежит Пирогову.
Опыты с эфирным обезболиванием, поставленные им на животных, а также наблюдения на здоровых и больных людях и на самом себе позволили ему выразить мнение «о практическом достоинстве... эфирных паров как средства, уничтожающего боль при хирургических операциях». Пирогов разработал методику эфирно-масляного наркоза, сконструировал маску для ингаляционного наркоза и прибор для введения анестезирующего вещества через прямую кишку.
Только спустя 30 лет после высказанного Пироговым предложения давать наркоз через трубку, вставленную в дыхательные пути, была создана специальная трубка, которую впервые ввели в трахею больного, то есть осуществили эндотрахеальный наркоз. В дальнейшем этот метод получил широкое распространение в хирургической практике.
Пирогов, как уже упоминалось, применил наркоз на поле боя. Это произошло в 1847 году, когда он лично за короткий срок произвел 400 операций под эфирным и 300 под хлороформным наркозом, использовав при этом оригинальный метод пропаганды: он оперировал раненых в присутствии других, чтобы вызвать доверие к хирургической помощи с обезболиванием. Подводя итог своему опыту, он утверждал: «Россия, опередив Европу, показывает всему просвещенному миру не только возможность в приложении, но и неоспоримо благодетельное действие эфирования над ранеными на поле самой битвы. Мы надеемся, что отныне эфирный прибор будет составлять точно так же, как и хирургический нож, необходимую принадлежность каждого врача во время его действия на бранном поле».
В своем классическом проведении «Начала общей военно-полевой хирургии» (1865-1866) Пирогов писал: «Ни одна операция в Крыму (то есть во время Крымской войны 1853-1856 годов. - В. К.) под моим руководством не была сделана без хлороформа. Другие русские хирурги почти все поступали так же. По моему приблизительному расчету, число значительных операций, сделанных в Крыму в течение 12 месяцев с помощью анестезирования, простиралось до 10000».
Открытие наркоза следует отнести к величайшим достижениям XIX века. Человечество всегда будет с благоговением называть имена первооткрывателей обезболивания, в том числе и русского ученого-хирурга Пирогова, внедрившего в хирургическую практику эфирный и хлороформный наркоз.
«Нож хирурга и боль неотделимы друг от друга! Сделать операции безболезненными - это мечта, которая неосуществима никогда!» - утверждал в свое время известный французский хирург А. Вельпо. Но он ошибся. Мечта, казавшаяся несбыточной, осуществилась еще при его жизни. И никто сегодня не станет доказывать, что можно оперировать, не обращая внимания на жалобы и стоны больного.
Боль, так же как и всякое другое ощущение, связана с нервной системой. Она всегда мучительна, угнетает психику человека, лишает его сна, делает неработоспособным, слабым, беспомощным. Но вместе с тем чувство боли предупреждает нас о грозящей опасности, сообщает организму, что если раздражение, вызвавшее его, не будет устранено, могут наступить несовместимые с жизнью изменения в тканях и в организме в целом. Испытывая боль, организм защищается от опасности, принимает меры к ее устранению. Чувство боли не позволит взять в руки раскаленное железо. Наступив на острое или наткнувшись рукой на гвоздь, мы тут же ее отдергиваем. Если бы не последовала эта ответная реакция н укол, возможно, возникли бы более серьезные последствия для организма. «Боль - это сторожевой пес здоровья», - говорили в Древней Греции. Она сигнализирует о болезни, предупреждает о возникшем расстройстве в деятельности того или иного органа, в целом организме. Она помогает врачу распознать заболевание и избрать необходимый путь лечения. Боль приносит пользу вначале, когда она сигнализует о грозящей опасности. А когда сигнал принят и опасность устранена, становится ненужной.
Но боли может и не быть, например, при заболеваниях внутренних органов. Нередко болезнь возникает в организме, не вызывая ни малейших признаков ее. Болезнь, как говорил известный французский хирург Р. Лериш, - драма в двух актах, из которых первый разыгрывается в наших тканях при потушенных огнях, в глубокой темноте, без какого-либо намека на болевое ощущение. И лишь во втором акте начинают зажигаться свечи, предвестники пожара, потушить который в одних случаях трудно, а в других невозможно. Вот тогда и возникает боль. Как прорвавшаяся лавина, затопляет она наше сознание для того, чтобы сделать еще более печальным, еще более сложным и трудным ничем не поправимое положение.
Боль, к сожалению, не сигнализирует ни о возникновении и развитии злокачественной опухоли, ни о туберкулезе, вызывающем болевые ощущения лишь на далеко зашедших стадиях, ни о тяжелом заболевании сердца, протекающем до поры до времени безболезненно. Вместе с тем человек мучительно переживает жестокие боли при невралгиях тройничного и седалищного нервов. Невыносимые боли возникают при почечных или печеночных коликах, когда организм пытается протолкнуть в мочеточник или желчный проток камень, о существовании которого ни больной, ни врачи даже не догадывались.
Проблема боли изучается в клиниках и лабораториях. Нас же интересует чувство боли, возникающее при травме и оперативных вмешательствах.
Наряду с исследованиями действия общего наркоза на организм врачи-хирурги издавна стремились достичь местного обезболивания тканей. Для этой цели еще в далеком прошлом (XVI век) применялся холод - лед, снег. В 70-х годах прошлого столетия стали использовать охлаждающие кожу вещества - эфир, хлорэтил и др. Охлаждающие смеси распыляли на коже при помощи пульверизаторов. Выяснилось, что такой метод обезболивания хорош при операциях на самой коже и подкожной клетчатке. Но достигнуть обезболивания тканей, расположенных глубже, не удавалось.
Более совершенное средство для местного обезболивания - кокаин. Впервые его применил в клинике в 1884 году русский врач-офтальмолог И. Кацаурсв.
Впрыскивание раствора кокаина на месте разреза стало применяться широко и позволило многие операции делать под местной анестезией. Однако растворы кокаина трудно было дозировать применительно к больному и к характеру операции. В печати появились сообщения о смертельных исходах от отравления кокаином.
В литературе описан случай, который произошел 6 ноября 1886 года в клинике профессора С. Коломнина. Он должен был сделать молодой женщине выскабливание и выжигание язвы прямой кишки. В виду опасности, по его мнению, хлороформного наркоза для больной было решено произвести операцию при помощи анестезии кокаином через клизму. Спустя час у больной появились признаки отравления и, несмотря на все принятые меры, она скончалась. Тяжело переживая ее смерть, Коломнин 11 ноября 1886 года покончил жизнь самоубийством.
Смерть оперированного - это трагедия для хирурга.
Смертельные исходы, наступившие при использовании кокаина, вынудили хирургов искать менее токсичные вещества для местного обезболивания. В 1905 году такое вещество было найдено А. Эйгорном. Новокаин. Вскоре он получил широкое распространение благодаря деятельности выдающегося хирурга-новатора А. Вишневского. Главные достоинства разработанного им метода введения 0,4-0,5-процентного раствора новокаина - простота, доступность и надежность. Этот метод, применяемый при операциях и лечении воспалительных процессов, прочно вошел в хирургию и позволил успешно справиться с обработкой огромного числа раненых во время Великой Отечественной войны.
Долгие годы шла дискуссия о достоинствах и недостатках анестезии по Вишневскому, пока жизнь, практика не сказали своего решающего слова в ее защиту. Вишневский создал и свой оригинальный способ введения раствора новокаина под определенным давлением в соответствующие футляры мышц, чем достигал полного и непосредственного контакта лекарства с нервными элементами и наиболее совершенного обезболивания.
Говорят, что толчком к поискам безопасного и надежного метода местного обезболивания послужила неожиданная гибель трех больных, оперированных в его клинике под общим наркозом. Они погибли один за другим не в итоге операции, а от токсического действия наркоза с хлороформом. И надо сказать, в то время подобного рода случаи были не так уж редки.
Александр Васильевич начал разрабатывать безопасный метод местной анестезии с самого начала своей врачебно-хирургической деятельности. В решении такой задачи ему и помогло открытие новокаина. С его помощью он не только осуществлял хирургические операции, но и воздействовал на нервную систему различными формами новокаиновых блокад, получая поразительный терапевтический эффект при тяжелых патологических процессах. Уже в ранние годы, пользуясь новым методом обезболивания, Вишневский приобрел славу отличного хирурга, имеющего самый низкий процент смертности и осложнений.
Врачи, студенты, которым доводилось присутствовать на операциях Вишневского, неизменно с восхищением следили за действиями хирурга и всякий раз поражались, как передавались ассистентам уверенность и спокойствие Александра Васильевича. Один из студентов-медиков, А. Голиков, вспоминает о восторге, который испытали все присутствовавшие в операционной - свидетели мастерства профессора.
К операции была подготовлена женщина лет 35, крестьянка с красивым открытым лицом.
Накрыв больную стерильным бельем, Александр Васильевич, приступая к местной анестезии, спокойно разговаривал с больной.
- Тебя звать-то как, красавица?
- Евдокия, батюшка.
- Так вот что, Евдокия. Ежели будет больно, сразу же говори, не стесняйся.
- Скажу, батюшка, - несколько испуганно ответила больная.
Александр Васильевич виртуозно выполнил сложную операцию на позвоночнике, удалил опухоль, но больная ни разу не пожаловалась на боль. В течение операции Вишневский многократно спрашивал:
- Не больно, красавица? И в ответ раздавалось:
- Не больно, батюшка. Операция закончилась благополучно.
Всячески популяризируя и внедряя свой метод, Александр Васильевич учил максимально бережному отношению к тканям. На базе созданного им метода обезболивания, тугой инфильтрации тканей изменилась и сама техника операции - она стала более красивой, щадящей и, что особенно важно, анатомичкой.
Главное же достоинство его метода - простота выполнения, доступность и надежность обезболивающего действия. «Моя методика разработана в таком виде, - писал Александр Васильевич, - что она может быть перенесена в каждый данный момент в любой угол нашей обширной страны. С ней можно спасти жизнь больному и в блестящей операционной культурного центра, и на простейшем деревянном столе, освещенном керосиновой лампой».
Разработанный Вишневским метод местного обезболивания при операциях и лечении воспалительных процессов прочно вошел в хирургию и позволил успешно справиться с обработкой огромного количества раненых во время Великой Отечественной войны...
По существу, первичная хирургическая обработка ран на войне проводилась под местным обезболиванием по методу Вишневского. История еще воздаст должное этому выдающемуся открытию века.
Но до того как взгляды и методы лечения Вишневского получили широкое признание, ему пришлось вести за них долгую и упорную борьбу. Его критиковали за множественные уколы, производимые хирургом, объем вводимого обезболивающего раствора. Так, известный немецкий хирург Финстерер, автор оригинальной операции на желудке, обращал внимание на большое количество раствора, каким пользовался Вишневский при анестезии брюшной полости, считая, что это небезопасно, в особенности для слабых больных.
В своем ответе Финстереру Александр Васильевич деликатно указал, где можно подробно ознакомиться с разработанным им методом обезболивания. «Принцип, каким я пользуюсь в своей методике анестезии, - писал он, - очевидно, не вполне понятен многим хирургам, поэтому и вся концепция в целом остается неясной, даже для искушенных и опытных в местной анестезии».
Вишневский терпеливо разъяснял своим оппонентам безопасность нового метода и его преимущества перед другими средствами обезболивания. По поводу множественных уколов, производимых им при обезболивании, Александр Васильевич отмечал: «Нужно понять, что мои множественные уколы, во-первых, не такие уж «множественные» по сравнению, например, с уколами при анестезии по Финстереру... Но самое главное - это то, что повторные уколы в брюшной полости всегда производятся в край уже образованного первым уколом инфильтрата, сделанного в заведомо безопасном месте. При этих условиях мы никогда не рискуем поранить сосуд, вызвать образование гематомы...»
Вероятно, во многом причиной такой долгой дискуссии о достоинствах и недостатках анестезии по Вишневскому была извечная инертность человеческого мышления. Во всех воюющих странах в годы первой мировой войны общий наркоз был почти единственным методом обезболивания. В практическом руководстве М. Дитерикса «Военно-полевая хирургия войскового района», изданном в 1932 году и предназначенном для переподготовки врачей (местному обезболиванию там отведено ничтожно малое количество строчек), указывалось, что в условиях военно-полевой обстановки местное обезболивание должно применяться «гораздо реже», чем наркоз. Даже в начале Великой Отечественной войны видные военно-полевые хирурги считали, что местная анестезия на войне может быть применена в 25-30 процентах случаев, а наркоз - в 65-75. Однако минувшая война опрокинула эти расчеты и внесла необходимые коррективы: местное обезболивание применялось на войне в 70 процентах случаев, а наркоз - только в 30-35.
Первая проверка метода обезболивания в военных условиях была проведена сыном Александра Васильевича - Александром Александровичем - во время боевых действий на Халхин-Голе. А. А. Вишневский убедительно показал преимущество местного обезболивания при хирургической обработке ран по сравнению с другими методами, установил эффективность вагосимпатической блокады и других новокаиновых блокад как средства профилактики в борьбе с шоком, убедил в неоценимой пользе применения масляно-бальзамических повязок при лечении ран.
Позднее, вспоминая о военных годах и труднейших условиях жизни и работы в блокированном Ленинграде, А. В. Вишневский не без гордости за сына, тогда уже известного военно-полевого хирурга, который находился в осажденном городе, писал одному из своих учеников И. Домрачеву: «... Ты понял, что я испытал, когда мой милый Шурка, как представитель нашей школы, подъехал на машине, взял с соломы трех окровавленных людей, раненных в живот, и из трех двух спас, разводя новокаин на снеговой воде. А впереди и сзади от него шел бой... Не в ленинградских госпиталях, а на поле боя была показана возможность применения с пользой местного обезболивания. За этим пошло и все другое, что было предсказано и обосновано: и шок, и отморожения, и газовые инфекции... Все оказалось правильным, потому что все строилось правильно, везде учитывался «нерв», все было объединено».
Не могу не вспомнить еще раз о своих встречах с выдающимся ученым-новатором. В трудные дни, когда в наш казанский госпиталь поступало много раненых с тяжелыми осложнениями, нередко около меня стоял А. В. Вишневский и учил, как нужно не только оперировать, но и лечить рану. На моих глазах Александр Васильевич обрабатывал сложнейшие инфицированные, гнойные ранения, которые нередко приводили больного к печальному концу.
Сам Вишневский оперировал отлично: разрезы приходились точно там, где нужно, величина их ни на миллиметр больше необходимого, он умел хорошо «читать» патологический процесс. Его способ блокады нервных стволов и сплетений способствовал в одних случаях быстрейшему прекращению воспалительного процесса, в других - обрывал его развитие в самом начале. Мазь, носящая его имя, действовала как слабый «раздражитель» и способствовала мобилизации защитных сил организма для борьбы с инфекцией. А когда Александр Васильевич производил блокаду шейных нервов у тяжело раненных в грудь, больной, измученный нестерпимыми болями, буквально преображался, не веря тому, что боль исчезла. Все, кто присутствовал на таких операциях, дружно восхищались эффектом действия обезболивающего препарата.
Вначале трудно было поверить в успех местного обезболивания при таких обширных операциях, как, например, резекция желудка, толстой кишки, поврежденной почки. Эти операции Александр Васильевич делал так, что больной ни разу не вскрикивал, не жаловался на боль. А ведь операции нередко продолжались под местной анестезией не один час, а бывало и два, и три часа. Все это время больной на операционном столе лежал спокойно, без признаков тревоги, помышляя только о том, чтобы не мешать хирургу закончить операцию.
В дальнейшем получила развитие так называемая проводниковая анестезия, то есть введение раствора новокаина непосредственно в крупный нервный ствол, например седалищный, плечевой и др. Нередко операции на органах живота, таза и нижних конечностях делаются под спинномозговой анестезией: обезболивающий раствор поступает в спинномозговой канал. Существуют и многие другие методы обезболивания при соответствующих показаниях и условиях.
В клинике академика Н. Бурденко, где я работал до Великой Отечественной войны ассистентом, операции производились обычно под общим эфирным наркозом или под местным обезболиванием по методу А. В. Вишневского. В сложных случаях, когда операция была связана со значительной травмой, особенно грудной или брюшной полости, предпочтение отдавали общему обезболиванию: использовали эфир или закись азота.
В некоторых зарубежных клиниках больному еще в палате внутривенно вводили быстродействующие снотворные средства. Он мгновенно засыпал, и его, спящего, везли в операционную. Такой метод особенно благотворно действовал на людей с лабильной психикой, испытывающих страх перед операцией и категорически отвергавших местное обезболивание.
При применении местной анестезии в операционной часто можно было слышать нелегкий разговор между хирургом и пациентом. Встретившись с трудностями, скажем, при выделении аппендикса, врач вынужден был применить ряд сравнительно грубых манипуляций в брюшной полости. Хирург пытался успокоить больного, прося потерпеть еще немного. Но тот снова и снова требовал: «Усыпите!» Тогда врач, стремясь облегчить его состояние и получить возможность спокойно закончить операцию, командовал: «Дать наркоз!»
Больной несколько раз вдыхал через маску пары эфира и засыпал глубоким сном. Далее наркотизатор только подливал понемногу эфир через маску, чтобы поддержать сон до нужного момента.
С течением времени метод общего обезболивания совершенствовался (были созданы специальная техника, лекарственные препараты, аппаратура), и теперь даже выделилась специальность анестезиология.
В операционной имеются приборы, с помощью которых строго дозируется количество необходимого вещества. Но пока еще не создан препарат, применение которого было бы во всех случаях абсолютно безопасным и эффективным. Выбор того или иного обезболивающего средства и метода его введения является делом чрезвычайной важности, требует большой осторожности и внимания. При этом учитывается личный опыт врача-наркотизатора, физическое, нервно-психическое состояние больного, длительность операции, а также ряд других факторов.
В последние годы в нашей стране разрабатывается новый метод обезболивания - электронаркоз. Воздействием токов определенной формы и интенсивности вызывается глубокий сон.
Многообразие анестезирующих средств и методов их применения позволяет осуществлять различные по времени и тяжести операции. Хирургам стали доступны такие области, которые раньше были совершенно недосягаемы.