Внешнее управление ритмом работало и на людях-добровольцах, но сам процесс стимуляции был натуральной, крайне мучительной пыткой. Электрический ток вызывал болезненные сокращения грудных мышц и приводил к появлению ожогов и волдырей на коже. Более того, как и все электрооборудование больницы, внешние водители ритма были подключены к муниципальной электросети. Если пациенту хотелось куда-нибудь побрести, то приходилось протягивать провода по больничным коридорам и даже лестничным клеткам. Электроснабжение сети было нестабильным и периодически отключалось, что явно не вдохновляло зависимых от внешних ритмоводителей пациентов с полной блокадой сердца. Такие устройства могли использоваться только для краткосрочной терапии блокады сердца.
Для решения этой проблемы и более долгосрочного лечения была выдвинута революционная идея – имплантировать ритмоводители в тело, позволяя напрямую стимулировать сердце, минуя грудные мышцы. У сердца мало чувствительных нервных окончаний, а потому разряд от внутрисердечного водителя ритма не причинит пациенту боль. К тому же имплантируемый аппарат, работающий от автономного источника питания, будет более надежным и «долгоиграющим».
Идея прямой стимуляции сердечного ритма оформилась в уже знакомом нам месте: на факультете хирургии Миннесотского университета. Уолт Лиллехай, первопроходец перекрестного кровообращения, обнаружил, что нарушение проводимости сердца было частым осложнением от его операций на открытом сердце, это осложнение встречалось как при проведении операций с перекрестным кровообращением, так и, начиная с 1945 года, с аппаратом сердечно-легочного кровообращения. Ушивание дефекта межжелудочковой перегородки могло нарушить целостность проводящих тканей или вызвать тяжелый воспалительный процесс, временно нарушающий проводимость. В 1956 году на конференции Миннесотского университета, посвященной осложнениям и смертности, один физиолог предположил, что эту проблему можно решить методом прямого управления ритмом, приложив электрод прямиком к сердцу. Таким образом, для стимуляции сердца требовалось куда более низкое напряжение, и этот способ был гораздо надежнее, чем внешнее управление через грудную клетку.
Ухватившись за эту идею, команда Лиллехая отправилась в свою лабораторию в Millard Hall. Прошивая верхнюю порцию проводящих структур предсердия, они воспроизводили у находящихся под наркозом собак условия блокады сердца. Как и предполагалось, у собак резко замедлялся пульс. Затем они прошивали внешнюю стенку сердца проволокой, подключали ее к внешнему водителю ритма, и тогда ритм сердца быстро возвращался к норме.
Проведя этот эксперимент на пятидесяти подопытных собаках, 30 января 1957 года Лиллехай впервые применил метод «миокардиальной проволоки» на человеке.
У шестилетней девочки после исправления дефекта межжелудочковой перегородки развилась блокада. Когда ее сердце прошили проволокой и подключили к генератору, ритм сокращений ее желудочков тотчас же поднялся с тридцати до восьмидесяти пяти ударов в минуту; операцию она пережила.
Вскоре Лиллехай уже использовал миокардиальную проволоку всякий раз, когда во время операции на открытом сердце у пациента возникали признаки блокады. Его устройство стало первым электрическим приспособлением, остающимся в теле человека в течение довольно длительного времени, и оно превосходно себя показало. Тем не менее это было лишь временным решением проблемы блокады сердечного ритма, потому что проволока выводилась из груди для подключения к генератору через хирургический надрез, который создавал условия для инфицирования. Предназначением этого изобретения было устранение краткосрочной, постоперационной блокады, и в этой ситуации оно было куда эффективнее внешних пейсмекров.
Миокардиальная проволока, как и многие хирургические манипуляции Лиллехая, была беспрецедентной процедурой. Никто не знал наверняка, будет ли она работать, не приведет ли ее применение к целому букету осложнений – инфекции, кровотечению, рубцеванию, – и не было уверенности, что вводить кусок металла в тело человека, а потом оставлять его внутри торчащим из отверстия в коже, открывая путь инфекции, не было безумной затеей. Пока процедура не была опробована, нельзя было ничего сказать о ее эффективности и последствиях; но Лиллехай был, пожалуй, самым крупным специалистом XX века по проведению диких экспериментов.
Медицина по-прежнему нуждалась в долгосрочном решении проблем пациентов с сердечной блокадой. У пожилых пациентов хроническая блокада сердца часто развивается в результате инфаркта миокарда или связанного с возрастными изменениями рубцевания – таким пациентам для жизни водитель ритма нужен в течение месяцев, а то и лет. С 1957 по 1960 год исследовательские группы по всей планете наперегонки работали над разработкой и испытанием полностью имплантируемого аппарата. В конечном итоге победителем в этой гонке стал скромный инженер-электрик Уилсон Грэйтбатч из Университета Буффало.
Как и в случае с многими великими инновациями в кардиологии в прошлом веке, на изобретение Грэйтбатча вдохновила ошибка.
В начале 1950-х годов Грэйтбатч работал на скотоводческой ферме недалеко от города Итака в штате Нью-Йорк. Он тестировал приборы, отслеживающие сердечные и мозговые ритмы овец и коз, когда двое хирургов, проводивших на ферме исследование во время академического отпуска, рассказали ему о блокаде сердца. «Когда они описали проблему, я понял, что смогу ее решить», – позднее писал об этом Грэйтбатч.
Несколькими годами позже, уже в Буффало, работая с недавно изобретенным транзистором, он случайно установил на тестируемую плату резистор – в итоге плата давала сигнал длиной в 1,8 миллисекунды, потом делала секундную паузу и снова давала сигнал; этот ритм вторил ударам человеческого сердца. «Я ошеломленно уставился на то, что у меня получилось, и понял: именно это позволит мне запитать сердце, – писал Грэйтбатч. – Следующие пять лет в большинстве водителей ритма в мире была именно та схема, которую я случайно собрал, установив не тот резистор».
Весной 1958 года Грэйтбатч посетил доктора Уильяма Чардака, руководителя хирургического отделения госпиталя Департамента по делам ветеранов в Буффало, и объяснил ему свою идею. Чардак был в восторге: «Если ты сможешь это сделать, то твое изобретение будет спасать по десять тысяч жизней ежегодно», – сказал он Грэйтбатчу. Тогда Грэйтбатч вернулся в свою лабораторию и создал прототип устройства из двух транзисторов производства Texas Instruments. Через три недели Чардак имплантировал прототип собаке. Двое мужчин восхищенно наблюдали за тем, как маленькое устройство перехватывает управление пульсом. «Я сильно сомневаюсь, что что-либо сможет вызвать у меня восторг, сравнимый с тем, что я испытал, когда мое электронное творение размером в два квадратных дюйма управляло живым сердцем», – написал Грэйтбатч. С древних времен философы и врачи мечтали управлять человеческим сердцем. В тот день это впервые стало возможным, да еще и при помощи простых, общедоступных компонентов электронной цепи. Создание этого устройства было великим моментом в истории науки.
Тем не менее у устройства Грэйтбатча был ряд проблем. Оно было запечатано изолентой, и из-за жидкостей в теле уже через несколько часов начало сбоить. «Теплая, влажная среда человеческого тела оказалась куда более агрессивной, чем открытый космос или дно океана», – заметил Грэйтбатч. Он придумал заливать электрические компоненты эпоксидной смолой, таким образом продлив срок службы устройства до четырех месяцев. Без какого-либо внешнего финансирования, разрываясь между людной лабораторией Чардака и своей маленькой мастерской в сарае за домом, Грэйтбатч решал серьезные проблемы, возникающие на пути внедрения имплантируемого водителя ритма: емкость аккумулятора, полноценная изоляция, повышение порога чувствительности сердца, из-за которой со временем для управления ритмом требовались все более мощные разряды. (Работая над этими вопросами, Грэйтбатч попутно изобрел первую «долгоиграющую» литиевую батарейку, которой мы пользуемся и по сей день.) К концу лета 1959 года Грэйтбатч потратил на пятьдесят собранных вручную имплантируемых ритмоводителей 2000 долларов из собственного кармана. Сорок приборов были в экспериментальных целях установлены животным, оставшиеся десять установлены людям.
