Государственная премия 1972 года за «Разработку, и применение в клинической практике методов ультразвукового соединения костей после переломов, ортопедических, и торакальных операций, воссоздания костной ткани при заболеваниях, и дефектах костей, а также ультразвуковой резки живых биологических тканей» присуждена группе ученых Полякову В. А., Николаеву Г. Л., Волкову М. В., Чемянову, Г. Г., Лощилову В. И., Петрову В. И., Лебедеву В. П.»
Ежедневно с раннего утра Мстислав Васильевич Волков, академик АМН СССР, директор Центрального института травматологии, и ортопедии, и председатель Ученого совета Минздрава СССР, с головой окунается в водоворот дел.
Экстренные консультации, совещания с заведующими клиник, консилиумы. Звонки, распоряжения, переговоры. По четвергам еще коллегия Минздрава СССР, где решаются насущные проблемы здравоохранения страны. Так все дни недели, кроме вторника. Во вторник они остаются «с глазу на глаз» врач, и те, кто в нем нуждается более всего - дети, его пациенты.
В операционной тихо. На столе подготовленная к операции спит одиннадцатилетняя девочка из подмосковного колхоза. В просвете стеклянной стены отчетливо видна рентгенограмма ее бедра, обезображенного большой опухолью. Впрочем, опухоль видна, и без рентгенограммы. История болезни проста упала, ушибла еще ранее заболевшую кость.
Хирурга пропускают на его место у стола. На соседних столах ампулы с костными трансплантатами (ими будут замещать удаленные участки кости), и, какой-то электрический прибор, с которым манипулирует инженер И. А. Горелов. Меня удивляет присутствие инженера на операции. Выясняется, что удаление опухоли Волков намерен производить недавно появившейся в клинике ультразвуковой пилой. В отличие от других инструментов она погружается в костную ткань без малейшего сопротивления, без шума, без мышечных усилий и пота на лбу хирурга.
О подобном инструменте Волков мечтал, наверное, давно. Может быть, со времен войны, когда он, вернувшись с фронта, и получив диплом врача, непосредственно столкнулся с тяжкими последствиями войны, искал новые пути лечения, сводящие к минимуму операционные травмы. Поиск этот продолжался и в период углубленного изучения опухолей костей, и тогда, когда М. В. Волков начал применять в клинике пересадку гомотрансплантатов кости, организовал систему банков костной ткани. (Работа отмечена Международной премией хирургов имени Денниса.) Весь последующий клинический опыт неоднократно заставлял его искать пути ухода от прадедовских методов ортопедических вмешательств, тем более на детском хрупком, нежном теле.
В лице М. В. Волкова создатели хирургических ультразвуковых методов встретили врача, готового одним из первых применить в клинике новую технику. Так, в детской клинике ЦИТО вскоре после ее изобретения появились ультразвуковые инструменты. Здесь же была организована и первая клиническая лаборатория ультразвуковой резки костей.
Существующие в изобилии всевозможные хирургические инструменты (создававшиеся веками, на все случаи жизни) видоизменялись с течением времени очень постепенно. Почти не претерпел, в частности, трансформаций скальпель, применение которого в хирургии освящено многовековой традицией. Наверное, можно отыскать даже некоторую закономерность в том, что идея применения ультразвукового способа расчленения мягких, а затем костных тканей родилась вне операционной у московских ученых-инженеров, и ленинградского физиолога независимо друг от друга.
Валерий Павлович Лебедев - старший научный сотрудник Института физиологии АН СССР имени И. П. Павлова - работает в тех самых Колтушах, где все так или иначе связано с именем Ивана Петровича Павлова, чей экспериментальный почерк послужил своего рода матрицей для всех последующих нейрофизиологических исследований.
Изучая биоэлектрическую активность отдельных нейронов, Лебедев осуществлял «подрезку» участка ткани спинного мозга. (Надо заметить, что нервная ткань, как и костная, наиболее травмируема при операциях.) Стремясь уменьшить травму, экспериментатор поставил перед собой несколько вопросов. Во-первых, каков механизм избыточной травмы нервной ткани? Во-вторых, каков механизм процесса резания? Наконец, в-третьих, как изменить процесс резания, чтобы уменьшить травму?
Проделав тщательный анализ повреждающих деформаций, он понял - режущая кромка инструмента должна двигаться с большей скоростью относительно ткани, это уменьшило бы величину пластической деформации, прилипание и травматизацию ткани. Рука экспериментатора сама сделать этого не могла. В технике же подобная проблема уже была решена.
Он долго искал, прежде чем догадался применить ультразвуковой движитель.
Уже первые экспериментальные операции на спинном мозге животных, произведенные им в 1962 году, показали, что придание ультразвуковых колебаний лезвию режущего инструмента сопровождается снижением усилия, необходимого для рассечения, и уменьшения повреждения ткани. Одновременно достигался также кровоостанавливающий эффект.
Физиолог-экспериментатор В. П. Лебедев сумел оценить, как многообещающ ультразвук для медицины и, как досадно, если сфера применения его ограничится экспериментальной лабораторией. Метод «просился» в клинику. И действительно, ультразвук очень скоро начал «работать» в операционной, но попал он туда совсем по другим каналам. Идеи, как принято выражаться, «носятся в воздухе»
К подобной же идее о возможности резки костей с помощью ультразвука пришли независимо от Лебедева московские ученые - инженеры из МВТУ имени Баумана, с кафедры сварочного производства. Они-то, и подсказали эту идею практическим врачам.
Мысль изобретателей шла, однако, на ^тот раз от противного не от поисков усовершенствования способов рассечения ткани, а от необходимости соединять ее возможно быстрее.
Травма наряду с гипертонической болезнью, склерозом, раком стала в наше время одной из самых распространенных болезней. Недостаточность физической нагрузки уязвила также и опорно-двигательную систему не меньше, чем сердечно-сосудистую систему или нервную. Все это поставило перед современной ортопедией, и травматологией новые задачи.
В свою очередь, развитие техники, появление новых материалов открыли перед этой старейшей медицинской дисциплиной неизведанные лечебные возможности.
Профессора В. А. Полякова, руководителя кафедры травматологии и ортопедии Центрального института усовершенствования врачей, особенно интересовала в последние годы проблема «рационализации» лечения травм опорного аппарата, сокращение сроков выздоровления больных.
Узнав о научных исследованиях в области сварки, в частности сварки нетермостойких пластмасс, подобных по термостойкости живой ткани, и костям животных, ведущихся в Московском высшем техническом училище имени Баумана под руководством члена-корреспондента АН СССР ректора МВТУ Георгия Александровича Николаева, Поляков обратился туда за консультацией, а, что, если попробовать соединять сваркой живые сломанные кости?
Первая и решающая встреча Г. А. Николаева и В. А. Полякова, состоявшаяся в 1964 году, положила начало совместному многолетнему сотрудничеству. Проблемная лаборатория МВТУ - МЭИ занималась сваркой с 1957 года. Сперва ультразвуковой сваркой металлов, а затем, и других материалов. В 1959 году лабораторией было получено авторское свидетельство на оригинальный способ соединения пластмасс при помощи ультразвука.
Одна из участниц изобретения, научный сотрудник А. В. Мордвинцева, верившая в будущие возможности метода, с 1962 года совместно с аспирантами испытывала новый способ сварки на самых различных материалах дереве, костях - говяжьих, свиных, куриных (взяты они были в студенческой столовой). К огорчению исследователей, эксперименты с костями оканчивались неудачей костная ткань обугливалась, а лавсан, и капрон, используемые, как принято в технической сварке, «для связи», с костью вообще не соединялись.
- А они и не должны соединяться, - резюмировал В. А. Поляков, - видимо, эго слишком разнородные ткани. Живой организм вообще отторгает инородную ткань. Надо, наверное, поискать другие, более подходящие материалы.
Сотрудничество ученых МВТУ, и ЦИУВ еще раз подтвердило, что именно на стыках наук совершаются по преимуществу научные открытия. Участие в экспериментах инженеров врача, смотревшего на опыты с биологических позиций, сразу ускорило ход исследований. Для связи костей был найден особый мономер - циокрин (обычно медленно застывающий), но при прозвучивании мгновенно полимеризующийся. По предложению В. А. Полякова в циокрин добавили костную стружку. Под влиянием ультразвука этот мономер твердел, а кроме того, проникал в близлежащую ткань. Хирурги таким образом получили возможность «чинить» поломанную кость, прямо на операционном столе «шить» перелом. Затем временная костная мозоль постепенно с регенерацией (восстановлением) ткани замещалась постоянной костной мозолью. Эти данные были получены в опытах на животных.
Что же касается режимов сварки, здесь приходилось проявлять находчивость самим инженерам.
«Сварка, - согласно определению Г. А. Николаева, - это процесс получения нерасчлененных соединений путем сплавления или деформирования соединяемых материалов энергией физической, химической, механической»
Процесс сварки различных материалов и живой ткани принципиально сходен, и состоит в том, что электрические колебания ультразвукового генератора, преобразуемые в механические через волноводы, передаются инструменту, который соприкасается с самой тканью.
Кроме костной стружки, были найдены различные легирующие добавки (например, норакрил), которые повышали устойчивость ультразвукового шва к гидролизу.
Несколько позже Г. А. Николаев и В. И. Лощилов предложили не только соединять, но, и разъединять - резать кости ультразвуковым способом. Были изготовлены, а затем испытаны в опытах на животных ультразвуковая пила, скальпель, трепан, сверло и другие хирургические инструменты. Сотни опытов, проведенных профессором В. А. Поляковым, его сотрудником Г. Г. Чемяновым на животных, показали хорошие результаты, и дали возможность в 1967 году применить новый метод в травматологической клинике.
«Хирурги и травматологи различных государств мира, - писал в «Известиях» профессор В. А. Поляков, - решительно перешли от консервативных методов лечения к оперативным. Применение хирургических методов улучшило исходы лечения, уменьшило время пребывания пострадавших в больницах. Вот почему хирурги продолжают поиск новых средств скрепления сломанных костей, а также заполнения дефектов в костях, образовавшихся после повреждений, удаления костных опухолей, очагов остеомиелита.
Для решения задач мы применили ультразвуковые хирургические методы. Эти методы основаны на том, что электрические колебания в результате преобразований превращаются в колебания ультразвуковые. Вибрирующий волновод имеет легко сменяемые наконечники, каждый из которых приспособлен для резки мягких тканей, распиливания, и соединения костей, некоторых других тканей организма. Сломанные кости соединяются быстро, достаточно прочно, без, каких-либо металлических фиксаторов. Пользуясь ультразвуковой сваркой, можно заполнить дефект в костной ткани, образовавшийся после заболевания костей или удаления опухоли. Можно и «воссоздать» костную ткань искусственно, например, наварить суставной конец или любой костный трансплантат из любой костной щебенки. Образовавшийся при этом сварной костный конгломерат затем подвергается в организме постепенной перестройке, замещаясь медленно собственной костной тканью больного»
«В применении ультразвука в хирургии существуют две проблемы, - говорил в одном из своих выступлений М. В. Волков, - сварка, и резка. Резка - это ни с чем не сравнимый, восхитительный метод. Прежде мы рассекали кость долотом, молотком, пилой, кусачками, которые наносили дополнительную травму. Для того, чтобы рассечь кость с помощью долота и молотка, надо смять кость, повредить, нанести ей ненужные дополнительные травмы. Ультразвуковая же пила позволяет проделать филигранную работу. Мы рассекаем кость так, как нам нужно, выпиливаем любую форму. Ультразвуковая пила гораздо лучше, чем электропила, которая чрезмерно перегревает ткани, обугливает кость. Чтобы пользоваться электропилой, нужно освободить кость на широком пространстве от мягких тканей, а ультразвуковая пила проходит в отверстие диаметром в один сантиметр.
Я недавно удалил костную опухоль таза величиной с детскую головку. В старые времена надо было бы сделать огромную резу, а здесь мы иссекли только опухоль, сохранив ткань в пределах сантиметра от ее границ. Больная чувствует себя хорошо.
Сварка тоже важный метод лечения. В клинике успешно применяется, например, соединение костей с помощью металлических стержней, что связано с необходимостью повторных операций. Сварка же идеальный способ сращивания. Ультразвук прочно соединяет обломки кости, делается наварка искусственной костной мозоли из кости другого человека - гомокости. Через два месяца начинается регенерация, рассасывание циокрина, нетоксичного для человека.»
Отзыв самый одобрительный.
Действительно, первые операции с применением ультразвука, проведенные в 1967 году профессором Поляковым в больнице № 50, клинике Центрального института усовершенствования врачей, дали хорошие результаты.
Сложилось так, что ультразвук нашел признание, и применение сначала у ортопедов-травматологов. Но вскоре он перекочевал в клинику торакальной хирургии, стал незаменим при гораздо более многосложных, «глубинных» полостных операциях. Именно здесь его возможности раскрылись во всем блеске, и полноте.
В мае 1971 года академик Б. В. Петровский сделал первую операцию с помощью ультразвука на грудной клетке.
К 1973 году Владимир Иванович Петров, профессор кафедры госпитальной хирургии Первого Московского медицинского института, вместе с сотрудниками Научно-исследовательского института клинической экспериментальной хирургии уже сделали более четырехсот таких операций при различных заболеваниях органов грудной клетки. Известно, что самый ближайший хирургический доступ к сердцу проходит через грудину. Многие из существовавших ранее методов рассечения грудины обладали рядом недостатков. Метод ультразвукового рассечения грудины позволил предотвратить нагноение, в пять раз снизить кровопотери, так, как при таком рассечении образуется поверхность, которая хорошо в последующем регенерирует. Плюс к этому ультразвук дает, и обезболивающий эффект. Так, как операции по поводу порока сердца чаще всего делают детям, ультразвуковой метод приобретает еще большее значение. Не менее важен он, и в легочной хирургии. У ряда больных после удаления части легкого или всего легкого нередко остаются незаполненные плевральные полости. Это вызывает нагноительный процесс. Применение ультразвука облегчает задачу.
Ультразвуковой метод позволяет врачу удалить также опухоль трахеи, не вскрывая грудной клетки (через бронхоскоп).
Профессор В. И. Петров, и его сотрудники пробуют низкочастотные ультразвуковые колебания для разрушения склеротических бляшек в сосудах.
- В усовершенствовании методов резки, и сварки костей, и вообще биологических тканей, - говорит профессор В. И. Петров, - ультразвуковой метод очень перспективен. Разумеется, он требует еще дальнейшей серьезной разработки.
Применение ультразвука в хирургической практике не исключает старых, испытанных приемов рассечения, и соединения тканей. Он существенно их дополняет. Более тысячи операций, уже выполненных в клинике, доказали безусловные преимущества ультразвукового метода при рассечении, и сварке рубцовых тканей. Очевидно также щадящее воздействие ультразвука на ткани. Считаю, - продолжает профессор Петров, - что метод, несомненно, нуждается во внедрении в широкую клиническую практику.
