Успех Хафнейджела и появление аппарата искусственного кровообращения, благодаря которому можно было вскрывать сердце, способствовали тому, что искусственные клапаны и их усовершенствование стали популярной областью исследований. С различной степенью успешности было произведено и протестировано невиданное количество разных моделей. До появления в шестидесятых годах медико-технической промышленности, денег на подобные исследования выделялось мало, и из-за этого большинство прототипов изготавливалось буквально в гаражах и на кухонных столах. Первый имплантированный протез митрального клапана был ярким примером такого хитроумного приспособления. Его разработал хирург из Шеффилда Джадсон Честерман: он, автомеханик-любитель, за основу устройства взял принцип работы клапанов автомобильного двигателя. Работавший в больнице сантехник изготовил ему прототип из меди, однако у Честермана были совершенно уместные сомнения, можно ли помещать внутрь сердца металлический предмет. Лаборант по имени Клиффорд Ламбурн сделал ему еще один образец, на этот раз из органического стекла, и постепенно отполировал его шелковым носовым платком до зеркального блеска, пока вместе с женой смотрел кино в кинотеатре. 22 июля 1955 года Честерман установил этот протез в сердце тридцатичетырехлетнего мужчины. Пациент умер четырнадцать часов спустя. И несмотря на то, что Честерман и стал первым в мире хирургом, которому удалось поставить в сердце человека искусственный клапан, продолжать работу в этом направлении он не стал.
В сентябре 1960 года 200 экспертов со всего мира, в том числе самые выдающиеся кардиохирурги того времени, собрались в отеле Edgewater Beach Hotel в Чикаго на конференцию, целью которой было решить будущее искусственных клапанов сердца. На ней обсуждалось бесчисленное множество разных подходов, однако единодушия по поводу идеального материала и конструкции достигнуть так и не удалось. Было множество неудач, в то время как успеха удалось добиться лишь Нине Браунвальд, тридцатидвухлетнему хирургу из Национального института кардиологии в Мэриленде. Браунвальд, будучи одной из первых женщин в кардиохирургии, выросла в Бруклине и прошла подготовку под началом Чарльза Хафнейджела. Вместе с Теодором Купером, ее коллегой, они взялись за создание протеза, который максимально точно копировал бы внешний вид и функционал настоящего клапана. Сделав гипсовый отпечаток обычного митрального клапана, они изготовили точные копии из полиуретана, к которым затем прикрепили искусственные сухожильные хорды, сплетенные из тефлоновых волокон, чтобы с их помощью закрепить створки клапана на поверхности сердца. После успешных экспериментов на собаках Браунвальд вживила такой клапан пяти пациентам с митральной регургитацией. Четверо умерли вскоре после операции, однако пятый прожил три месяца — это был первый случай, когда протез митрального клапана проработал дольше нескольких часов. Одним из первых, поздравивших ее с этим достижением, был Альберт Старр, который, комментируя ее доклад, рассказал, что работает над созданием своего собственного искусственного клапана и считает его «многообещающим».
В конце заседания с обращением выступил доктор Алвин Мерендино. Он сказал, что понимает, почему многие исследователи разочаровываются в успехе, однако вместе с тем призвал сохранять позитивный настрой: «К сожалению, никому так и не удалось создать тот самый клапан. И тем не менее справедливости ради стоит сказать, что наша конференция заканчивается на по-настоящему вдохновляющей ноте». Его оптимизм оказался совершенно оправданным: две недели спустя Альберт Старр прооперировал Филипа Амундсона, после чего уже не оставалось никаких сомнений в том, что тот самый клапан был создан.
Интерес к проблеме создания искусственного клапана появился у Старра по чистой случайности ближе к концу 1958 года, когда с ним решил встретиться бывший инженер Лоуэлль Эдвардс. Появившийся в кабинете Старра пожилой мужчина, трясущийся от болезни Паркинсона, поначалу не произвел на него должного впечатления: на нем был костюм для гольфа и кроссовки, и предлагал он весьма странные идеи. Эдвардс объяснил, что заинтересовался системой кровообращения человека, и ему казалось, что с помощью медицинского специалиста ему удастся сконструировать искусственное сердце. Согласившись, что идея великолепная, Старр указал на то, что за десять лет исследований хирургам так и не удалось создать даже искусственный клапан. Тогда они сошлись на том, что будут вместе работать над менее амбициозным проектом: разработкой протеза митрального клапана. Когда Эдвардс покинул его кабинет, Старр задумался, не окажется ли этот старик в потрепанной одежде, называющий себя богатым изобретателем, попросту странным чудаком, но сомнения тут же рассеялись, как только Старр увидел, что Эдвардс садится в припаркованный на улице роскошный «Кадиллак».
Несмотря на некоторую эксцентричность, Эдвардс был кем угодно, только не чудаком. Тяга к инженерному делу была у него в крови: много лет назад его отец, механик-любитель, сконструировал генератор, а также приводящий его в движение паровой двигатель, чтобы обеспечить свой родной город электрическим освещением. Вдохновленный его примером, Лоуэлль сначала пошел учиться на инженера-электрика, после чего стал заниматься гидравликой. Еще в юные годы он сконструировал машину, которая с помощью водяных струй сдирала кору со стволов деревьев, это было чрезвычайно полезное изобретение для Орегона, основу экономики которого составляла лесная промышленность. Самым же значимым его изобретением стал топливный насос для самолетов, летающих на большой высоте. В годы Второй мировой войны этот насос был установлен практически на всех военных самолетах США, и Эдвардс разбогател. Когда он познакомился со Старром, то на доходы от своих более чем шестидесяти патентов он жил совершенно беззаботно и в полном достатке.
Альберт Старр был моложе Эдвардса почти на тридцать лет, однако в их совместном проекте назвать его младшим партнером язык не поворачивался. Будучи еще одним учеником Альфреда Блэлока, в свои тридцать два он уже был опытным хирургом и военным ветераном, прошедшим в качестве врача Корейскую войну и прооперировавшим более тысячи раненых, вынесенных с поля боя. Старр и Эдвардс с головой погрузились в свои исследования — они встречались как минимум раз в неделю, чтобы обсудить возможные материалы и конструкторские решения. Они предположили, подобно большинству коллег Старра, что эффективный протез должен обладать максимальным сходством с настоящим клапаном, и первые прототипы они тщательно скопировали с митрального клапана человека, изготовив обе створки из гибкого пластика. Когда Старр имплантировал эти устройства собакам, результаты были одинаково плохими. Животные умирали в течение нескольких дней: вскрытия показывали, что на швах, крепящих клапан к сердцу, формировались кровяные сгустки, которые увеличивались в размере и в конце концов полностью закупоривали просвет клапана. После смерти нескольких собак Старра внезапно осенило: что, если в своих попытках скопировать естественное анатомическое строение они шли по ложному следу? Может быть, гемодинамика — процесс движения крови через клапан — играла куда более важную роль, чем его внешний вид?
Избавившись от необходимости копировать настоящий клапан, Старр и Эдвардс стали искать альтернативу. Одним очевидным примером было устройство Хафнейджела, который даже не пытался повторить анатомию человека, другим — искусственный клапан, недавно разработанный Генри Эллисом из клиники Майо в Миннесоте. В нем не было створок — вместо этого использовался пластмассовый шарик, заключенный в каркас из трех загнутых стоек. Круговая основа клапана, обшитая кольцом из ткани, пришивалась к фиброзному кольцу митрального клапана между левыми предсердием и желудочком так, чтобы каркас выступал в желудочек. Когда сердце расслаблялось и давление в предсердии оказывалось выше, чем в желудочке, шарик придавливало к противоположному концу каркаса, благодаря чему кровь свободно затекала в желудочек. Когда же желудочек сокращался, то повышенное давление возвращало шарик обратно в отверстие, тем самым загораживая его и препятствуя обратному течению жидкости. Это было проверенное временем инженерное решение, уже давно применяемое в клапанах для различных целей, — его история относится к зарегистрированному еще в 1858 году неким Д. Б. Уильямсом патенту на «улучшенную пробку для бутылок».
