«Господь бог не дал человеку запасных частей», — не устают повторять врачи-травматологи. Многочисленные войны, всевозможные болезни, природные и промышленные катастрофы заставляют медиков искать новые способы для исправления этой ошибки Всевышнего. Протезируются сегодня не только конечности, но и многие внутренние органы. Вот только два примера.

Несколько лет назад я беседовал с группой молодых конструкторов из студенческого КБ «Биоэлектроника», созданного при одной из кафедр бывшего МВТУ имени Н.Э.Баумана. «Есть в робототехнике разновидность аппаратов — копирующие манипуляторы, — рассказывал мне один из руководителей этой группы Владимир Крюков. — Оператор держится за рукоятки управления и, передвигая их, заставляет исполнительные органы манипулятора в точности повторять свои движения. Чтобы точно управлять манипулятором, оператор, прилагая усилие на рукоятки, обязательно должен иметь представление о том, с какой силой действует исполнительный орган. Раньше эта задача решалась так. К рукояткам управления прикладывалось усилие. Преодолевая сопротивление, скажем, пружин, оператор получал примерное представление о том, с какой силой он действует механическими клешнями. Конечно, такая система далека от идеала.

Тогда молодые специалисты решили использовать схему биоэлектрического управления с обратной электрической связью. Оператор, например, начинает сжимать пальцы рук. С помощью биодатчиков электрические сигналы поступают теперь и к исполнительным органам манипулятора. Механическая «рука» тоже начинает сжимать свои «пальцы». Допустим, предмет, который должен взять манипулятор, чересчур для него тяжел… Раньше оператор мог судить об этом лишь потому, что предмет вываливался из захватов манипулятора. Теперь человек как бы своими руками ощущает тяжесть передвигаемого предмета, может управлять манипулятором с куда большей точностью».

Я рассказал вам об этой разработке так подробно потому, что она позволила выявить неожиданно для самих конструкторов еще одну, так сказать, побочную, но очень важную область применения подобных манипуляторов. Оказалось, что с помощью биоэлектрической связи можно управлять и специальными протезами рук или ног с очень большой точностью. При этом человек даже не задумывается особенно над тем, что и как нужно делать, подобно тому, как, особо не задумываясь, он управляет данными природой руками и ногами.

Вот только, к сожалению, разработка эта, насколько мне известно, вот уже десять лет никак не может добраться до заводского конвейера…

Довелось мне как-то побывать и в Институте трансплантации и искусственных органов, побеседовать с его руководителем В.И.Шумаковым, работавшим над проблемой создания искусственного сердца. «Начиная с 1965 года мы и американцы сообща работаем над созданием протеза сердца, — рассказывал Валерий Иванович. — Для рождения реальной конструкции потребовалось создать принципиально новые материалы — а за ними стоят достижения современной химии; новые инженерные решения, а это широчайшее привлечение последних достижений гидродинамики, прикладной механики; разработать оригинальные приводы для управления деятельностью искусственного сердца — это электроника и вычислительная техника…»

Наиболее трудная и малоизученная проблема на сегодняшний день — автоматическое управление работой искусственного сердца в зависимости от нагрузки. Основная трудность здесь заключается вот в чем. Сердце — один из главных механизмов в системе, которая обеспечивает непрерывно меняющиеся потребности человека в кислороде. Вот человек пошел по лестнице, стал нервничать или просто вышел из дома на улицу, где температура много ниже, — все это сразу приводит к изменению ритма сердечной деятельности. Организм знает, какое именно количество крови нужно в тот или иной момент. А как создателям искусственного сердца узнать об этом?..

Пока что принцип управления искусственным сердцем сводится к тому, чтобы поддерживать равенство между скоростью притока и оттока крови. Для этой цели биофизики сконструировали остроумные и чувствительные датчики, которые мгновенно реагируют на все изменения в организме.

Преодолевается постепенно и еще одна сложность. Найдены такие материалы, которые не вызывают реакции отторжения организмом. Причем эти материалы должны обладать исключительной прочностью — сердце ведь делает десятки рабочих циклов за минуту. А за сутки?.. За год… И все же кремнийорганические каучуки успешно работают и в столь сложных условиях.

Правда, искусственные устройства пока еще уступают по своим качествам природным. Поэтому искусственное сердце используют как промежуточный вариант продления жизни пациента, пока для него не будет подобрано подходящее донорское сердце. Используются подобные аппараты, для поддержания жизнедеятельности и при обширных инфарктах.

Например, в США успешно прошел клинические испытания аппарат, созданный с использованием идеи Архимеда. Обычно архимедов винт, или, как его называют по-научному, шнек, используется для подачи на поверхность земли подземных вод. Этот простой аппарат состоит из наполненного жидкостного цилиндра, внутри которого помещается вал с винтообразными выступами. Когда вал этот приводится во вращение, жидкость в цилиндре начинает перемещаться.

Доктор Ричард Вамплер, сотрудник частной медицинской фирмы «Неймус медикал корпорейшн» в штате Калифорния, применил этот принцип для создания устройства, перекачивающего кровь по артериям и венам человека. Гемонасос представляет собой трубочку размером с карандаш, внутри которой помещен миниатюрный архимедов винт. Эта трубочка вставляется в катетер, который через бедренную вену вводится в кровеносную систему человека и достигает главной сердечной камеры, перекачивающей кровь, — левого желудочка. Движение винта обеспечивается мотором, находящимся вне организма. Размещенный в левом желудочке гемонасос берет на себя функцию сердца по перекачке крови. Это происходит благодаря вращению лопасти винта, совершающего около 25 000 оборотов в минуту. При этом в аорту перекачивается около 3,5 литра крови, то есть столько же, сколько перекачивает здоровое сердце.

Врачи полагают, что гемонасос не должен постоянно находиться в теле пациента. Устройство работает от трех до шести суток. За это время собственное сердце пациента, получившее передышку, обычно восстанавливает свои функции и может быть вновь включено в работу. Если за это время выясняется, что собственное сердце пациента больше не может служить, ему пересаживают другое.

Своеобразный рекорд установили хирурги США, пересадив одновременно сердце и легкие. Операция прошла настолько успешно, что пациент вскоре смог вернуться к исполнению служебных обязанностей. А надо сказать, что по профессии он летчик!

В дальнейшем, как полагают многие специалисты, применение «запасных частей» для человека станет примерно таким же обыденным явлением, как ныне замена деталей автомобиля или самолета. Более того, по части «ремонта» у организма есть принципиальные возможности превзойти все механизмы. Судите сами.

Преимущество живых организмов перед мертвыми механизмами состоит хотя бы уже в том, что они способны сами воспроизводить себе подобных. Именно благодаря этой способности, подаренной нам природой, человечество и смогло приобрести практическое бессмертие: каждый человек воспроизводится в своих потомках.

Однако иногда этот способ не срабатывает: бесплодие — одна из самых психологически тяжелых болезней; на какие только жертвы порой идут женщины, чтобы иметь своего ребенка!

В последнее время на помощь им пришла наука. Например, в Болгарии доктор медицинских наук Димитр Василев разработал новый способ оплодотворения яйцеклетки.

Суть этого способа заключается в введении сперматозоидов внутрь женской яйцеклетки с помощью микрохирургической операции на предметном стекле под микроскопом.