В поисках искусственного сердца

В ближайшие годы в больницы поступят новые приборы для лечения болезней сердца

ЭкспертHi-Tech

В поисках искусственного сердца

В ближайшие годы в российские больницы поступят новые приборы для лечения болезней сердца. Разработки ведутся сразу по всем направлениям

Наталья Быкова

ИТАР-ТАСС / Юрий Машков

Человек не только смертен, но смертен внезапно. Главная причина не вирусы и не катастрофы, а сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). Ни по какой другой причине не умирает столько людей, сколько от них. Если глобально на их долю приходится 31% смертей, то в России — больше половины. Это вдвое выше, чем в странах ЕС.

Когда подводит сердце и лечение уже не помогает, единственным шансом остается сложная операция — установка донорского сердца. Однако биологических протезов на всех не хватает. По статистике в мире их в десять раз меньше, чем пациентов, которым они жизненно необходимы. В России в очереди на пересадку сердца ежегодно стоят примерно полторы тысячи человек, и дождаться «запчасти» удается далеко не каждому. Люди вынуждены месяцами жить рядом с клиникой в ожидании чужого сердца, чтобы при поступлении материала немедленно лечь на обследование, а затем на операцию.

В период, когда донорского сердца еще нет, а медикаменты уже не помогают, пациенту нужно ставить вспомогательное устройство кровообращения. Это может быть искусственное сердце, которое ставится на замену, либо его часть — например, левый желудочек, который «ломается» особенно часто. С такими приборами можно жить месяцы и годы, а если имеются противопоказания к биологической пересадке, то и вовсе отказаться от операции.

Чтобы спасти людей, ученые все еще пытаются создать искусственное сердце, которое можно было бы имплантировать навсегда. Но сделать полный механический аналог живого сердца оказалось крайне сложной задачей. Во-первых, потребность человека в крови постоянно меняется. Встал c кровати — пульс участился. Увидел страшный сон — стал еще чаще. И это в режиме 24/7. Во-вторых, сердце состоит из множества частей, синхронизировать работу которых механическим образом оказывается сложнее, чем швейцарские часы. Но самая главная проблема в том, что искусственные «запчасти» способствуют инфекции и образованию тромбов — стоит крови немного застояться, как она застывает. Плюс имплантируемое в грудную клетку сердце питается через кабель, выходящий из тела, а это тоже проводник для инфекций.

Решить проблему постоянно меняющегося спроса организма на кровь призваны модели искусственного сердца, обеспечивающие ее непрерывное прокачивание. То есть у таких сердец нет пульса. Но что за жизнь без биения сердца? Этот вопрос остается предметом оживленных дебатов в сообществе экспертов. Одни говорят, что пульс нужен, чтобы доставлять кровь к самым маленьким капиллярам, питающим органы. Другие считают, что устройства с непрерывным прокачиванием не хуже тех, что используют специальный насос (с пульсом). Из-за сложностей большинство разработок в сфере искусственного сердца быстро терпят неудачи, однако в последние годы в России появилось несколько новых идей.

Первое искусственное сердце было сделано советским врачом Владимиром Демиховым в 1937 году. Но активные разработки начались в середине 1960-х

Вместо сердца — дисковый мотор

По мнению руководителя Роспатента Григория Ивлиева, в ближайшие пятнадцать лет в нашей стране можно ожидать серьезного прорыва в лечении болезней системы кровообращения. Созданные российскими учеными медицинские приборы и методики для корректировки патологий сосудов и сердца ежегодно входят в топ-100 изобретений Роспатента. Их авторы высоко оценивают шансы на то, что все эти разработки будут востребованы в клинической практике и в конечном счете помогут сберечь тысячи человеческих жизней.

Разработка, с которой связывают большие надежды, — дисковый насос для компенсации работы левого желудочка, созданный учеными ФГБУ НМИЦ имени академика Е. Н. Мешалкина совместно с коллегами из Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича и специалистами АО НПК «Импульс-проект». Устройство получило патент в декабре прошлого года и находится на пороге клинических испытаний. Это комплект титановых дисков, расположенных друг над другом с небольшим зазором, которые крутятся и за счет молекулярного трения захватывают кровь и выбрасывают ее обратно в организм. Диаметр такого дискового насоса всего четыре сантиметра, высота — два сантиметра, при этом он способен качать семь-восемь литров крови в минуту при скорости вращения двигателя до трех тысяч оборотов.

Это рекорд бережного обращения с кровью: в мире неизвестны системы, скорость вращения двигателя которых при перекачивании крови в таких объемах составляла бы менее пяти тысяч оборотов. Еще одна «фишка» отечественного изобретения — ротор, работающий без оси. Он вращается в полости насоса без крепления к чему-либо, фактически зависая в пространстве.

«Процесс отладки левитации был самым сложным, но мы с ним справились и восхищены этим процессом, потому как не всегда удается воплотить идею в реальность, — рассказывает “Эксперту” замдиректора АО НПК “Импульс-проект” Катерина Головина. — Здесь работает явление пограничного слоя жидкости. Например, в осевых и центробежных насосах кровь захватывается направляющими потока либо лопатками электродвигателя и перекручивается. В нашем насосе она проскальзывает по поверхности диска, при этом на кровь не оказывается какое-либо физическое воздействие. Это исключает травмирование элементов крови и минимизирует риск тромбообразования. Тромбы очень опасны, в частности тем, что могут нарастать в полости сердечных насосов и служить препятствием для течения крови. Сложность создания такого насоса в том, что для него требуется разрабатывать все заново, например методику гидродинамических расчетов, испытаний, программирование электродвигателей».

Пока создан один экспериментальный образец. Он проходит стендовые испытания, беспрерывно перекачивая донорскую кровь в условиях, приближенных к реальному организму. Через каждые полчаса ученые смотрят, какая получилась кровь. Допустимый уровень гемолиза (разрушение эритроцитов) — десять миллиграммов на литр, в опытной модели — всего 2,2 миллиграмма. Это хороший результат. Чтобы подкрепить свою уверенность в совместимости титанового мотора с живым организмом, еще в 2018 году ученые провели оперативную шестичасовую апробацию устройства на минипиге. Система оказалась работоспособной, но с недостатками.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Каучуковое свойство Каучуковое свойство

Михаил Сутягинский пытается развернуть высокотехнологичный бизнес в России

Forbes
«Дорогие штучки» с Тиной Канделаки: десять самых шикарных авто во владении у миллиардеров «Дорогие штучки» с Тиной Канделаки: десять самых шикарных авто во владении у миллиардеров

Cамые роскошные автомобили, на которых разъезжают богатейшие люди мира

Forbes
Шесть лет потери достоинства Шесть лет потери достоинства

Шесть лет после украинского переворота — шесть итогов Майдана

Эксперт
Микробные фармацевты внутри нас Микробные фармацевты внутри нас

Микробиом может влиять на многие важнейшие процессы в организме хозяина

Наука и жизнь
Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Масхадов, Путин и начало штурма Масхадов, Путин и начало штурма

Генерал-полковник — о штабных противоречиях и о начале штурма Грозного

Русский репортер
Спрос на убийства Спрос на убийства

С середины XVI до конца XVII века в Европе произошла подлинная научная революция

Дилетант
Даркнет от Павла Дурова: как основатель Telegram пошел в «крипту» и что из этого вышло Даркнет от Павла Дурова: как основатель Telegram пошел в «крипту» и что из этого вышло

Что мы узнали по иску американского регулятора к компаниям Дуровых

Forbes
«Мы системно боремся со здравым смыслом» «Мы системно боремся со здравым смыслом»

Михаил Лифшиц: почему он против солнечных электростанций, в чем ошибся Илон Маск

Эксперт
Гнет свою линию: куда идет эволюция смартфонов Samsung Гнет свою линию: куда идет эволюция смартфонов Samsung

В феврале проходит традиционное для Samsung событие — Galaxy Unpack

РБК
Что происходит с мозгом, когда ты переживаешь из-за денег: 5 опасных последствий Что происходит с мозгом, когда ты переживаешь из-за денег: 5 опасных последствий

Может, после этих новостей ты изменишь свое отношение к деньгам

Playboy
Цена карантина. Какие соревнования, ярмарки и выставки отменены из-за коронавируса — и сколько это стоит Цена карантина. Какие соревнования, ярмарки и выставки отменены из-за коронавируса — и сколько это стоит

Карта спортивных и культурных потерь: куда вы не сможете отправиться весной

Forbes
Одиночки не одиноки Одиночки не одиноки

Нам часто кажется, что те, у кого нет семьи, страдают от одиночества

Psychologies
Жизнь по цене «айфона» Жизнь по цене «айфона»

Как устроена российская система компенсаций материального и морального вреда

Огонёк
Полдень в Париже Полдень в Париже

MAXIM всегда публикует то, что блокирует «Инстаграм». Знакомься: Вика Перушева

Maxim
Что стало основой для костюмов в «Маленьких женщинах» Что стало основой для костюмов в «Маленьких женщинах»

Новая экранизация романа Луизы Олкотт выкидывает сразу два козыря из рукава

GQ
Стая товарищей Стая товарищей

Повесть о том, что значит быть собакой, и о том, что значит быть человеком

Наука и жизнь
Синдром Белоснежки Синдром Белоснежки

Почему шведский фильм, номинированный на «Оскар», вызвал скандал на родине

Огонёк
3 урока зарубежного рынка работы с блогерами, которым стоит поучиться в России 3 урока зарубежного рынка работы с блогерами, которым стоит поучиться в России

Зарубежный рынок influence-маркетинга отличается от российского

Forbes
Дочери дракона Дочери дракона

«Длинношеие» женщины народа Падаунг из Мьянмы носят «ожерелье» из тяжелых колец

Вокруг света
Пенсионеры подарят рост: как пенсионная реформа и низкая рождаемость создали предпосылки для скачка в российской экономике Пенсионеры подарят рост: как пенсионная реформа и низкая рождаемость создали предпосылки для скачка в российской экономике

Социологи и экономисты не зря пристально анализируют демографические показатели

Forbes
Где кататься на горных лыжах в 2020 году Где кататься на горных лыжах в 2020 году

Курорты для любителей экстремальной езды и новичков

GQ
Двухколесная угроза: бронированные мотоциклы c пулеметами Двухколесная угроза: бронированные мотоциклы c пулеметами

Мотоциклы частенько адаптируют под боевые нужды

Популярная механика
Скрещивание человека с обезьяной, и еще 11 нелепых научных экспериментов Скрещивание человека с обезьяной, и еще 11 нелепых научных экспериментов

Мы собрали 12 самых нелепых научных экспериментов, которые были никому не нужны

Maxim
МКС глазами астронавтов: видео-экскурсия по главной орбитальной станции Земли МКС глазами астронавтов: видео-экскурсия по главной орбитальной станции Земли

Можно побывать на космической станции, не выходя из дома

National Geographic
Лекарство от коронавируса: вопросы и ответы Лекарство от коронавируса: вопросы и ответы

Действительно ли «Арбидол» способен остановить коронавирус?

Esquire
Ваш выход! Ваш выход!

Сезон наград длится практически всю зиму, завершаясь вручением «Оскара»

OK!
Точки зрения: почему мы не видим себя такими, какие мы есть Точки зрения: почему мы не видим себя такими, какие мы есть

Мы ищем себя в отражении или в размышлениях о себе

Psychologies
Дорого и нет времени. Почему россияне не любят спорт и что с этим делать Дорого и нет времени. Почему россияне не любят спорт и что с этим делать

Есть ли в России ЗОЖ и сколько людей в стране реально занимаются спортом

Forbes
Российский рынок проигнорировал распродажу и панику на китайских биржах Российский рынок проигнорировал распродажу и панику на китайских биржах

На китайском рынке в первый день торгов после каникул случились обвал и паника

Forbes
Открыть в приложении