Фрэнсис Эшкрофт - Искра жизни. Электричество в теле человека
Сердечные приступы возникают в результате прекращения подачи крови к сердцу, и причиной этого обычно является блокирование одной из коронарных артерий. По мере того как ткани, находящиеся за местом блокирования, лишаются кислорода, они начинают отмирать. Это может спровоцировать вентрикулярную фибрилляцию, поскольку повреждение тканей нарушает синхронное распространение электрических сигналов по сердцу. Различные группы сердечных клеток после этого начинают действовать самостоятельно и сокращаться в разное время. Как и в любом сообществе, сотрудничество между различными частями жизненно важно для эффективной работы сердца. Восстановление ритма
Если сердце бьется неровно, для корректировки ритма нередко используют электрокардиостимулятор. Первоначально электрокардиостимуляторы представляли собой большие и громоздкие устройства размером примерно со стиральную машину и питались от электросети. Как следствие, свобода перемещения больного сильно ограничивалась. У таких приборов был и еще один серьезный недостаток — они прекращали работу при отключении электричества. В 1950-х гг. доктор Уолтон Лиллехай из Миннесотского университета начал проводить операции на открытом сердце у «синюшных детей». У таких детей был врожденный порок сердца — отверстие между левым и правым желудочками, в результате чего часть крови проходила мимо легких, и поступление кислорода в организм сильно сокращалось. После хирургического устранения отверстия у некоторых детей наблюдалась кратковременная блокада сердца. Повреждение тканей приводило к тому, что электрические сигналы от синусно-предсердного узла не доходили до желудочков, и сердцебиение нарушалось. В этих случаях Лиллехай применял электрокардиостимулятор и не отключал его до тех пор, пока сердце ребенка не восстанавливалось, т.е. в течение одной-двух недель.
Серьезное обесточивание Миннеаполиса в октябре 1957 г. привело к гибели одного из «синюшных детей». Разъяренный Лиллехай связался с Medtronic — компанией, выпускавшей электрокардиостимуляторы, и потребовал от нее что-нибудь работающее от батареек. К его немалому удивлению, меньше чем через месяц инженер компании Эрл Баккен приехал с электрокардиостимулятором, который и впрямь работал от батареек. По размерам он был не больше бутерброда. Миниатюризацию позволили осуществить схемы на полупроводниковых транзисторах.
В своей автобиографической книге «Полноценная жизнь одного человека» (One Man’s Full Life) Баккен написал: «В углу гаража я откопал старый номер журнала Popular Electronics, где была напечатана схема электронного метронома на транзисторах. Схема генерировала импульсы, которые воспроизводились как щелчки через громкоговоритель. Частоту щелчков можно было подстраивать под музыку. Я просто модифицировал эту схему и поместил ее, без громкоговорителя, в металлическую коробку размером 10 на 10 сантиметров и толщиной около четырех сантиметров, выведя наружу клеммы и переключатели. И это, как они сказали, было именно то, что надо». Баккен предполагал, что его прототип будет использоваться как экспериментальное устройство для тестирования на животных, и был поражен, увидев на следующий день свой прибор на пациенте. Лиллехай спокойно сообщил ему, что раз прибор работает, то время терять ни к чему, надо спасать жизни больных. Портативный электрокардиостимулятор оказался настолько удачным, что очень скоро его стали применять по всему миру, а Medtronic превратилась в крупнейшего поставщика.
Всего лишь год спустя 43-летнему больному из Швеции по имени Арне Ларссон поставили первый имплантируемый электрокардиостимулятор. Арне страдал от полной блокады сердца, и его смерть казалась неизбежной. Жена Арне, однако, смотрела на перспективу иначе. Она слышала об экспериментах, проводимых на собаках в Каролинской больнице в Стокгольме, и решила, что технология может спасти ее мужа. Ей удалось найти аргументы и убедить хирурга Оке Сеннинга и инженера Руне Элмквиста взяться за дело. Руне собрал электрокардиостимулятор у себя на кухне. Он отказал через три часа после имплантации, поэтому Арне получил новый прибор, который протянул уже несколько недель. Неудачи не смутили Арне, и в конечном итоге он получил 26 различных электрокардиостимуляторов. Электрокардиостимулятор позволил ему вести практически нормальный образ жизни, и Арне стал одновременно и пациентом-консультантом, и пропагандистом электрокардиостимуляторов по всему миру. Он умер через 43 года после имплантации первого электрокардиостимулятора, когда ему стукнуло 86. Готовность рискнуть и выступить в качестве подопытного кролика продлила ему жизнь в два раза[26].
Идея электрокардиостимулятора очень проста. Прибор подает слабые электрические сигналы, заменяющие собственные сигналы сердца. Чтобы это стало возможным, в правый желудочек сердца внедряют электрод. Обычно его вводят через одну из больших вен, но в некоторых случаях вскрывают грудную клетку, и электрод размещают непосредственно на поверхности сердца. Электрод затем подключают к электрокардиостимулятору, который генерирует слабые электрические разряды, задающие сердцу правильный ритм. Электрокардиостимулятор снабжают батареей и иногда электронной схемой, которая может регистрировать собственный ритм сердца больного и корректировать его по мере необходимости. Когда становится ясно, что устройство работает, его имплантируют в грудную клетку (обычно спереди, в районе плечевого сустава) между мышцей и подкожно-жировой клетчаткой. Первый электрокардиостимулятор, который получил Арне, был размером с хоккейную шайбу, а в наши дни они уменьшились до габаритов десятипенсовой монеты. Электрокардиостимуляторы необходимо заменять раз в пять-десять лет — в зависимости от срока службы батареи. Поскольку электромагнитное излучение может нарушить работу электрокардиостимулятора, больным, которые зависят от этого прибора, следует избегать сильных магнитных полей, сотовых телефонов и электронного оборудования, генерирующего ненаправленное электрическое поле. Спасатели Пэкера
Всем, наверное, знакома типичная картина отделения экстренной помощи, где над пациентом колдует команда медиков, делающих все для спасения его жизни. Неожиданно регулярный звуковой сигнал кардиомонитора пропадает, нормальная кривая ЭКГ пропадает, появляется горизонтальная линия и кто-то выкрикивает: «Остановка сердца!» За этим следуют быстрые и решительные действия. В считаные секунды на грудь пациента накладывают большие плоские электроды, звучит команда «Отойти от больного!», и дают электрический разряд. Грудь пациента резко дергается, ритм сердца восстанавливается, и кардиомонитор вновь начинает подавать регулярные звуковые сигналы.
Но это драматическое действо далеко от реальности. Пациент обычно не дергается в ответ на электрический разряд. Подпрыгивание — это не более чем художественная вольность. Более серьезное отличие заключается в том, что в реальной жизни электрический разряд не используют для запуска остановившегося сердца. Эффектное возвращение к жизни — обычное дело в современной медицине, но только не в случае остановки сердца, а в случае его фибрилляции, когда желудочки сокращаются настолько несинхронно, что сердце превращается в судорожно подергивающийся комок плоти, неспособный перекачивать кровь. И электрический ток используется вовсе не для запуска сердца, а для его остановки. Как уже говорилось, это делается в надежде, что после самопроизвольного запуска сердца клетки природного водителя ритма в синусном узле возобновят свою работу и нормальный ритм восстановится.
Не исключено, что это широко распространенное заблуждение возникло в результате использования термина «остановка сердца». Он, однако, вовсе не подразумевает, как можно предположить, что сердце перестало сокращаться и находится в неподвижном состоянии. Это лишь указание на то, что прекратилась циркуляция крови. Хотя индивидуальные клетки сердца продолжают сокращаться, они делают это несинхронно, так что сердце перестает выполнять роль насоса. Из-за отсутствия кислорода в течение нескольких минут погибает мозг, и в конечном итоге по той же причине перестает биться и само сердце. Если остановка сердца произошла не в больнице, то больному необходимы искусственное дыхание и непрямой массаж сердца, чтобы поддерживать жизнеспособность до тех пор, пока не будет доставлен дефибриллятор. Искусственное дыхание и сжатие сердца выполняются путем нажатия на грудную клетку основаниями ладоней, кровь при этом выталкивается из сердца и циркулирует по телу. Здесь принципиально важна частота нажатий — если она будет слишком высокой, то сердце не будет успевать наполниться кровью, если слишком низкой, то ткани будут страдать от кислородного голодания. Правильная частота — 100 нажатий в минуту. Как ни удивительно, но хит британской музыкальной группы Bee Gees под названием «Остаться в живых» имеет практически правильный ритм и используется как помощь в обучении врачей. Хотя хит группы Queen «Еще один повержен в прах» тоже имеет практически идеальный ритм, он подходит для обучения не так хорошо.
