Гиббон и его научный ассистент, жена Мэри Хопкинсон, посвятили достижению этой цели всю свою научную деятельность. Наставники отговаривали его, считая, что его чрезмерные амбиции пригодились бы на менее рискованных проектах. Черчилль воспринимал идею своего подопечного без энтузиазма. В академической медицине, как тогда, так и сейчас, недолюбливают проекты, требующие огромных вложений средств и времени. В условиях, где человек или публикуется, или теряет влияние, нужно было регулярно «светиться» в наиболее солидных медицинских журналах. Наставники Гиббона советовали ему заняться более рутинными задачами, которые позволят несколько видоизменить существующую парадигму, но не будут пытаться ее заменить.
Тем не менее Гиббон обладал потрясающей, даже для медицинского исследователя, целеустремленностью, а потому продолжил изыскания в интересующем его направлении. Он посвятил тридцать лет своей академической карьеры одной большой цели, достижение которой впоследствии навсегда изменило медицину.
Перед Гиббоном стояла задача инженерного характера – как выкачать кровь из тела, оксигенировать ее в машине из металла и пластика так, чтобы она не свернулась
[34], а потом закачать ее обратно в тело для поддержания жизни в органах и чтобы в ней не образовались пузырьки воздуха.
Для экспериментов Гиббону нужны были животные. Они с Мэри поначалу проводили их на бродячих кошках с улиц Бостона, которых ловили в холщовый мешок на приманку из тунца. Они приходили в лабораторию рано утром, потому что подготовка к эксперименту занимала несколько часов. Они вводили кошку в наркоз, делали трахеотомию, подсоединяли животное к аппарату искусственного дыхания. К середине второй половины дня все было готово к проведению основной части эксперимента – из животного надо было извлечь кровь, пропустить ее через аппарат, пока сердце было остановлено, а потом закачать кровь обратно в тело так, чтобы животное выжило. Методом многих проб и ошибок они выработали схему действий: изолировать сердце кошки, перевязав основные вены и артерии; отводить кровь из вены в голове со скоростью порядка половины банки газировки в минуту; тонкой струйкой провести ее по крутящемуся металлическому цилиндру в почти полностью кислородной среде, позволяя крови вобрать в себя кислород и выделить углекислый газ посредством диффузии; собрать кровь внизу цилиндра, подогреть ее и вернуть в артерию на ноге животного с помощью воздушного насоса, купленного Гиббоном за пару долларов на барахолке недалеко от больницы. Мэри потом рассказывала: «Мы оставляли зажим на легочной артерии как можно дольше, пока, на наш взгляд, это не становилось непосильным для кошки или пока не сбоил аппарат, но всегда оставалось предостаточно причин для провала».
Их аппарат состоял, по описанию Гиббона, из сочетания «металла, стекла, электромоторов, водяных ванн, электрических переключателей, электромагнитов, <…> которые вместе казались какой-то абсурдной машиной Руба Голдберга». В течение 1930-х годов машина претерпела ряд изменений и постепенно разрослась до размеров рояля. Какой бы неэлегантной она ни была, она работала. К концу десятилетия Гиббон мог поддерживать жизнь в кошках и собаках в течение нескольких часов и, что самое важное, отключить их от аппарата жизнеобеспечения так, чтобы у них успешно возобновились функции сердца и легких. В 1939 году Гиббон опубликовал результаты своих изысканий в работе под названием «Поддержание жизни в ходе экспериментального перекрытия легочной артерии с последующим выживанием»
[35]. Он позже писал: «Я никогда не забуду тот день, когда мы смогли полностью закрутить зажим на легочной артерии при подключенном экстракорпоральном
[36] цикле, и давление животного осталось прежним. Мы с женой бросились друг другу в объятья и танцевали по лаборатории, смеясь и крича: „Ура!“». Он добавил: «Хотя меня, как и всех, невероятно радует мысль о том, что операции <на сердце> теперь проводятся ежедневно и по всей планете, ничто в моей жизни не способно затмить экстаз и восторг того танца с Мэри в лаборатории старого здания Bullfinch Массачусетской многопрофильной больницы»
[37].
Так уж сложилось, что люди значительно крупнее кошек, и объем крови у человека примерно в восемь раз больше. Гиббон стал обдумывать способы адаптации своего аппарата для использования его на людях. Его исследования прервались на период с 1941 по 1945 год, когда его призвали на Тихоокеанский фронт как военного хирурга-травматолога.
После войны Гиббон вернулся к своему проекту, для которого по-прежнему предстояло решить ряд серьезных задач. Клетки крови травмировались насосом. Частички белка, фибрина, жиров и газа повреждали жизненно важные органы. Разумеется, для работы с большим, человеческим, объемом крови нужна была куда более крупная машина – объемы исчислялись уже не половинами банки от газировки, а молочными бутылками на галлон
[38]. Для решения этих проблем Гиббон обратился к корпорации IBM, председателем в которой был Томас Уотсон, знакомый семьи одного из привлеченных к проекту студентов-первокурсников. При поддержке инженеров IBM Гиббон улучшил свой аппарат: добавил фильтры, улавливающие сгустки крови, увеличил оксигенатор, заменил насосы на специальные, перистальтические
[39]. В послевоенные годы общество было готово к таким проектам. Широкомасштабные проекты с привлечением одновременно государственного и частного финансирования запускались во многих областях науки: в компьютерных технологиях, ядерных исследованиях, в рамках космической программы. Команда Гиббона, воспользовавшись удачной общественной обстановкой, успешно «сжала» три миллиарда лет эволюции в два десятилетия интенсивного человеческого труда. К началу 1950-х годов смертность в ходе его экспериментов на животных понизилась с 80 % до 12 %, и Гиббон счел, что пришло время опробовать свой аппарат на людях.
Гиббон был не единственным ученым, занимавшимся разработкой аппарата сердечно-легочного кровообращения. С 1950 по 1955 год пять медицинских центров наперегонки разрабатывали свои аналоги, у каждого из которых была своя конструкция. В Университете Торонто Уильям Мастард разработал аппарат, оксигенирующий кровь при помощи легкого макаки-резус.
В Университете Уэйна Форест Додрилл и инженеры компании General Motors построили сердечный насос, внешне напоминающий двигатель «кадиллака». В Клинике Mayo Джон Кирклин с коллегами сконструировали аппарат, основанный на схеме Гиббона, в котором был вертикальный оксигенатор и перистальтические насосы (впоследствии он был назван оксигенатором Майо – Гиббона). В Миннесотском университете Кларенс Деннис, один из коллег Лиллехая, создал свой аппарат на основе рисунков, которыми с ним поделился Гиббон, когда тот навещал его лабораторию.
