Аппараты, временно замещающие функции внутренних органов человека
Временное замещение функций жизненно важных органов — одно из наиболее значимых достижений медицинской техники XX–XXI веков. Под этим понятием объединяются устройства, способные механически или биохимически выполнять функции отказавших почек, сердца, лёгких и печени в течение времени, достаточного для восстановления органа или поиска донора для трансплантации.
Глобальная история создания аппаратов замещения органов
В 1913 годуамериканский учёный Джон Абель с коллегами создал первый прибор для гемодиализа — прообраз «искусственной почки», используя в качестве мембраны трубки из коллодия. В 1924 году немецкий врач Георг Хаас провёл первый в истории гемодиализ человеку, применяя гирудин как антикоагулянт.
Принципиальный прорыв совершил голландец Вильям Кольф. Потрясённый смертью молодого пациента с уремией в начале своей практики, он начал разработку «искусственной почки» ещё до Второй мировой войны. К 1943 году Кольф совместно с Берком создал аппарат с большой поверхностью целлофановой мембраны. 3 сентября 1945 года ему удалось с помощью гемодиализа снизить концентрацию мочевины в крови 67-летней пациентки и вывести её из уремической комы — это был первый в мире человек, выживший благодаря «искусственной почке». В книге А. Я. Пытеля зафиксировано более 60 различных моделей аппарата «искусственная почка», предложенных с 1949 по 1960 годы разными странами.
Источник: The National WWII Museum
Источник: The National WWII Museum
История протезирования дыхания насчитывает столетия: ещё в XVI веке Парацельс и Везалий применяли меха для раздувания огня с целью принудительной вентиляции лёгких. В 1907 году Генрих Дрегер запатентовал «Пульмотор» — первое устройство ИВЛ, работавшее на сжатом кислороде и создававшее попеременно положительное и отрицательное давление. Эпидемии полиомиелита 1930–1950-х годов стали катализатором создания аппаратов наружной ИВЛ типа «железное лёгкое». Первый серийный инвентарь данного типа был создан доктором Филипом Дринкером из Гарвардского университета на основе двух стандартных моторчиков пылесоса.
Источник: Федеральное государственное бюджетное учреждение культуры и искусства "Военно-медицинский музей" Министерства обороны Российской Федерации
Источник: Федеральное государственное бюджетное учреждение культуры и искусства "Военно-медицинский музей" Министерства обороны Российской Федерации
Советская и российская история
Пионеры искусственного кровообращения
Истоки всего направления уходят в физиологические эксперименты начала XX века. В 1926 году советский учёный Сергей Брюхоненко в сотрудничестве с С. И. Чечулиным создал «аутожектор» — первый в мире аппарат для длительного искусственного кровообращения, состоявший из двух механических насосов с клапанами. Исторический эксперимент состоялся 1 ноября 1926 года: собака с остановленным сердцем оставалась живой в течение двух часов только благодаря искусственному кровообращению. Брюхоненко первым показал, что принципиально возможно поддерживать жизнь без работы собственного сердца, заложив теоретический фундамент всей последующей кардиохирургии.
В 1937 году студент-третьекурсник Московского государственного университета Владимир Петрович Демихов сконструировал и собственными руками изготовил первое в мире искусственное сердце и вживил его собаке; животное прожило два часа. По сути он уменьшил аутожектор до размеров биологического органа и поместил в грудную клетку собаки, предварительно изъяв сердце.
Это событие впервые подтвердило практическую реализуемость полного замещения сердечной функции механическим устройством. В апреле 1938 года Демихов сделал доклад о своём изобретении на научной конференции Воронежского государственного университета. В течение следующих лет он провёл более 200 операций по трансплантации донорских органов собакам, создав концептуальный задел для мировой трансплантологии.
Это событие впервые подтвердило практическую реализуемость полного замещения сердечной функции механическим устройством. В апреле 1938 года Демихов сделал доклад о своём изобретении на научной конференции Воронежского государственного университета. В течение следующих лет он провёл более 200 операций по трансплантации донорских органов собакам, создав концептуальный задел для мировой трансплантологии.
Владимир Петрович Демихов
Владимир Демихов провёл целую серию успешных операций на животных, став основоположником экспериментальной трансплантологии. Он первым в мире выполнил пересадку печени, изолированного лёгкого и продемонстрировал, что кровообращение у собаки можно поддерживать с помощью пластикового насоса с электроприводом — имплантированного искусственного сердца. Его работы фактически открыли для медицины новую эпоху пересадки жизненно важных органов и механической поддержки кровообращения.
Источник: Аргументы и Факты
В 1957 году в НИИ ЭХАиИ МЗ СССР группой исследователей — М. Г. Ананьевым, Е. А. Вайнрибом, Ю. М. Козловым и Е. Б. Горбовицким — был сконструирован первый в СССР аппарат «искусственная почка». В основу конструкции был положен пластинчатый диализатор из органического стекла с двумя слоями целлофановой мембраны. Важнейшим технологическим преимуществом разработки стала минимизация необходимого объёма донорской крови — в три-четыре раза меньше, чем у зарубежных аналогов Moeller и Necker-Hospital (Usifroid). Аппарат был продемонстрирован 16 июня 1960 года на заседании Московского общества урологов; сравнительные испытания показали, что советская модель не уступает зарубежным аналогам, а по ряду показателей превосходит их.
Первые серийные аппараты получили обозначение АИП-60 и выпускались на медико-инструментальном заводе в Казани. Той же лабораторией НИИ ЭХАИ были разработаны кровать-весы с точностью ±10 г для контроля водного баланса пациента и установка деминерализации воды на ионообменных смолах.
В 1962 году небольшой объём крови, необходимый для заполнения аппарата, позволил В. А. Аграненко и В. В. Ворожищеву впервые в мировой медицине провести гемодиализ полностью без использования донорской крови. Это имело принципиальнейшее значение в эпоху, когда определение резус-фактора только внедрялось в клиническую практику, а посттрансфузионные осложнения уносили множество жизней.
Под руководством Ю. М. Козлова в 1965 году было запатентовано изделие «Аппарат для удаления из крови токсичных веществ и избытка воды»
Развитие линейки аппаратов «искусственная почка» в 1960–1970-е годы
1964–1965-е года
1964–1965-е года
В лаборатории аппаратуры для внепочечного очищения крови НИИ ЭХАиИ был разработан универсальный аппарат АИП-140 (М. Г. Ананьев, Ю. Г. Козлов, Е. Б. Горбовицкий, А. С. Ткаченко).
1969 год
1969 год
Начался серийный выпуск аппарата АИП-140 на Ленинградском производственном объединении «Красногвардеец».
1967 год
1967 год
В той же лаборатории НИИ ЭХАиИ была завершена разработка первой отечественной установки для хронического гемодиализа «Диахрон-80», объём первичного заполнения кровопроводящей системы которой составлял всего 80–100 мл и не требовал донорской крови вовсе.
1971 год
1971 год
В Советском Союзе было организовано более 50 почечных центров, оснащённых исключительно отечественной аппаратурой, проведено более 8000 гемодиализов. Введение гемодиализа снизило летальность при различных формах острой почечной недостаточности с 95% до 28%.
Процедура гемодиализа
Источник: МАММ / МДФ
Процедура гемодиализа
Источник: МАММ / МДФ
Гемодиализ при помощи аппарата «искусственная почка»
Источник: Федеральное государственное бюджетное учреждение культуры и искусства "Военно-медицинский музей" Министерства обороны Российской Федерации
«Ловушка» воздуха для аппарата «Искусственная почка «Диахрон-80»
Источник: Бюджетное учреждение культуры Вологодской области "Вологодский государственный историко-архитектурный и художественный музей-заповедник"
В отделе технического контроля завода ВНИИИМТ. Изготовленные на заводе аппараты искуственного кровообращения прошли технический контроль и подготовлены к отправке больницам
Источник: Муниципальное учреждение городского округа Солнечногорск музейно-выставочный центр "Путевой дворец"
Тамара Ивановна Носкова — один из ключевых сотрудников института, проработавшая во ВНИИИМТ более 40 лет — непосредственно участвовала в создании эндокорпоральной аппаратуры, аппаратов искусственного кровообращения, аппаратов ИВЛ и наркозно-дыхательных аппаратов. За вклад в разработку комплекса «КОСМЕЯ» — системы для операций на бьющемся сердце — она была удостоена Золотой медали международной выставки «Сеул 2002» и Почётной грамоты Минпромнауки РФ.
В 1972 году было подписано Межправительственное советско-американское соглашение по разработке и исследованию искусственного сердца: с американской стороны его вёл М. Дебейки, с советской — В. И. Шумаков.
В тот же период директор ВНИИИМТ Рустам Исмаилович Утямышев руководил Координационным центром стран-членов СЭВ по развитию медицинской техники и с 1979 по 1984 год являлся председателем Международного комитета по измерениям в биологии и медицине ИМЕКО, обеспечивая международную координацию технических испытаний всего спектра медицинских аппаратов, включая устройства замещения функций органов.
В тот же период директор ВНИИИМТ Рустам Исмаилович Утямышев руководил Координационным центром стран-членов СЭВ по развитию медицинской техники и с 1979 по 1984 год являлся председателем Международного комитета по измерениям в биологии и медицине ИМЕКО, обеспечивая международную координацию технических испытаний всего спектра медицинских аппаратов, включая устройства замещения функций органов.
В ноябре 1986 года в Институте трансплантологии и искусственных органов (ныне НМИЦ им. академика В. И. Шумакова) было произведено первое в СССР подключение искусственного сердца больному по жизненным показаниям: пациентке с острым инфарктом миокарда, развившимся кардиогенным шоком и острой сердечной недостаточностью. Ранее, ещё в 1982 году, В. И. Шумаков впервые имплантировал отечественный электрокардиостимулятор ЭКС-425.
Аппараты искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ)
В СССР активное создание собственного оборудования для ИВЛ началось в середине XX века в условиях эпидемий полиомиелита. В 1964 году под патронажем Поповой был создан первый в истории СССР аппарат ИВЛ, работавший по принципу управления по давлению, — ДП-8. В 1960–70-е годы было выпущено более 10 моделей объёмных респираторов серии РО: РО-1, РО-2, РО-3, РО-5 и наиболее распространённый РО-6. Аппарат РО-6 отличался сочетанием универсальных функциональных возможностей с простотой управления и надёжностью работы, выпускался в трёх модификациях: РО-6Н (наркоз + ИВЛ), РО-6-03 (длительная ИВЛ без наркозной приставки) и РО-6Р (реанимация и интенсивная терапия).
Тамара Ивановна Носкова непосредственно участвовала в создании аппаратов ИВЛ и наркозно-дыхательных аппаратов, которые разрабатывались в стенах института и выводились на серийное производство при его координационной поддержке. В период руководства Бориса Ивановича Леонова объединение ВНИИИМТ с НПО «Экран» позволило институту соединить исследовательскую и производственную базу, организовав выпуск самых сложных изделий медицинской техники — в том числе реографов, барокамер и аппаратов для интенсивной терапии.
Сегодня ни одна испытательная лаборатория в России не имеет столь широкой области аккредитации на проведение испытаний медицинских изделий, как ВНИИИМТ. Аппараты вспомогательного кровообращения, системы ЭКМО, насосы для вспомогательного кровообращения, аппараты ИВЛ, биореакторы, системы плазмафереза, аппараты молекулярной адсорбции, проходят технические испытания во ВНИИИМТ в рамках государственной регистрации — именно здесь проверяется их электробезопасность, электромагнитная совместимость, функциональные параметры и биосовместимость.
Наше время
Москве в 2025 году компания-резидент Технополиса «Москва» первой в России получила регистрационное удостоверение на аппарат для гемодиализа отечественного производства, запустив также выпуск расходных материалов — специальных картриджей и одноразовых фильтров-диализаторов.
Перспективным направлением является носимый аппарат «Искусственная почка» Renart-PD, разработанный Институтом биомедицинских систем НИУ МИЭТ: первое в России портативное устройство для непрерывного низкопоточного очищения крови методом перитонеального диализа, представленное в 2024 году на форуме «Технопром-2024» как готовое к клиническим испытаниям.
9 июля 2024 года в Техасском кардиологическом институте была проведена первая в мире успешная имплантация человеку BiVACOR TAH — бивентрикулярного насоса из титана с ротором на магнитной левитации и единственной подвижной частью. В ноябре 2024 года аналогичная операция прошла в Австралии; пациент прожил с устройством 105 дней— мировой рекорд, после чего 6 марта 2025 года ему было пересажено донорское сердце.
Перспективным направлением является носимый аппарат «Искусственная почка» Renart-PD, разработанный Институтом биомедицинских систем НИУ МИЭТ: первое в России портативное устройство для непрерывного низкопоточного очищения крови методом перитонеального диализа, представленное в 2024 году на форуме «Технопром-2024» как готовое к клиническим испытаниям.
9 июля 2024 года в Техасском кардиологическом институте была проведена первая в мире успешная имплантация человеку BiVACOR TAH — бивентрикулярного насоса из титана с ротором на магнитной левитации и единственной подвижной частью. В ноябре 2024 года аналогичная операция прошла в Австралии; пациент прожил с устройством 105 дней— мировой рекорд, после чего 6 марта 2025 года ему было пересажено донорское сердце.
