ков крови. В легких этому препятствует стенка альвеолы, отделяющая воздух от крови. Толщина ее ничтожна. Представьте лист бумаги, расщепленный еще на 10 000 слоев. Если бы даже технике удалось получить такую пленку, то она была бы настолько непрочна, что разрушалась бы под действием текущей крови. К счастью, оказалось, что кислород достаточно хорошо проникает через значительно более толстый слой некоторых полимеров, таких, как полиэтилен, тефлон и др. Перепонка из этих материалов толщиной в 0,01 — 0,02 мм и заменяет стенку альвеолы в так называемых мембранных оксигенаторах, отделяя циркулирующую кровь от кислорода. Внешне искусственные альвеолы мало напоминают настоящие. В одном случае это пластины площадью в 0,5 м2, по одну сторону которых находится кровь, а по другую — газовая смесь. В другом — вращающийся цилиндр, наружная стенка которого омывается кровью, а внутрь подается кислород, даже не газообразный, а растворенный в воде — аэрозоль. Получаются, строго говоря, не легкие, а жабры. Впрочем, «человек-амфибия», которому приходится пользоваться этими искусственными жабрами, оказывается даже в лучшем положении, чем больной с искусственными легкими. Аэрозоль позволяет создать значительные концентрации высокоактивного молекулярного кислорода, тем самым улучшить насыщение им крови. Альвеолы настоящих легких исправно служат на протяжении десятков лет. К сожалению, этого нельзя сказать об искусственных. На них постепенно откладывается слой свернувшегося белка крови, ухудшающий проницаемость пленки, таящий опасность тромбоза1 сосудов и других осложнений. Мертвая ткань, лишенная обмена веществ, не самообновляющаяся и не выделяющая веществ, растворяющих белок, не в состоянии избавиться самостоятельно от этого губительного панциря. Убрать его можно только вместе с «легкими». Так и делают. Искусственные «легкие»,сделанные из пластмассы, удобно использовать только в одной операции.
БЕСПОЛЕЗНОЕ «САМОПОЖЕРТВОВАНИЕ»
Подвиги совершают люди. Иногда и животные ведут себя героически. Оказывается, что на «самопожертвование» способны и отдельные органы, например наши почки. Через них протекает одна четвертая часть всей крови. После тяжелых операций или ранений ослабленное сердце выбрасывает ее значительно меньше. Тогда сосуды почек сокращаются, и кровь, проходящая ранее по ним, направляется для питания головного мозга и сердца. Однако работа обескровленных почек при этом резко ослабляется, а то и прекращается совсем. Если такое состояние продлится несколько дней, то и почки, и все органы, ради которых они «жертвовали» собой, погибнут, отравленные ядовитыми продуктами жизнедеятельности. Спасти организм может только искусственная почка.
В строении почки есть сходство с легкими. В ней также имеется множество (до 1 000 000) капиллярных клубочков, каждый из которых отделен тончайшей перегородкой от полости крохотного пузырька. Общая площадь пузырьков достигает 2 м2. Давление крови в капиллярах примерно 70 мм рт. ст. А внутри пузырька всего 10. Вследствие разности давлений из крови фильтруется вода, а вместе с ней и остальные растворенные в крови вещества. Однако перепонка почечных клубочков не простая, а полупроницаемая. Это значит, что через нее могут проходить вещества относительно простого строения. Таким образом, сложные белки крови с молекулярным весом более 70 000 остаются в сосудах, а мочевина удаляется. Первой задачей создателей искусственной почки было найти материал, сходный по свойствам с перепонкой почечных клубочков. Подходящим веществом оказался обыкновенный целлофан. Целлофановая трубка, внутри которой протекает кровь больного, и явилась основой первых моделей искусственной почки. Чтобы получить необходимую площадь фильтрации (2—3м2), целлофановую трубку приходится делать очень длинной, до 40 м. По фильтрующей способности уже первые модели искусственных почек не уступали настоящим. Но это только половина дела. В почках человека фильтруется из крови за одну минуту примерно 120 мл жидкости, т. е. до 180 л в сутки. Вместе с ней уходит не только мочевина, но и много других, несложных по строению, но необходимых организму веществ, таких, как натрий, калий, кальций, хлор и др. Если бы
1 Тромбоз сосудов — образование сгустка крови (тромба) в просвете стенки сосуда.
Аппарат «искусственная почка» ; вверху — схема; внизу—общий вид.
выделительная функция ограничивалась только фильтрацией, то уже через несколько минут организм оказался бы лишенным воды и этих веществ и погиб. Но это не случается потому, что раствор проходит далее длинный путь по почечным трубочкам — канальцам. Общая поверхность их достигает 6 м2, а длина — 70 — 100 км. В канальцах происходит почти полное обратное всасывание в кровь воды и необходимых организму веществ. В результате в мочевой пузырь попадает каких-нибудь полтора, а то и меньше литра жидкости, содержащей почти одну мочевину. Хотя механизм обратного всасывания усиленно изучается, однако воспроизвести его искусственно пока не удалось. Создатели искусственных почек пошли по пути регуляции самого процесса фильтрации. Для этого целлофановая трубка с протекающей по ней кровью погружается в бак со специальным раствором. В нем содержатся в той же концентрации, что и в крови, все необходимые вещества. Теперь молекулы их если и уходят из крови, то по закону диффузии тотчас заменяются равным количеством тех же молекул, передвигающихся в обратном направлении. Мочевины в растворе нет ни грамма. Поэтому она непрерывно удаляется из крови со значительной скоростью. Некоторые аппараты за 4—6 часов могут вывести ее до полукилограмма. При такой энергичной диффузии концентрация мочевины по обеим сторонам мембраны может быстро уравняться, ведь концентрация ее в крови в общем невелика, всего 30 мг на 100 мл. Тогда выделение прекратится. Чтобы этого не случилось, для поглощения суточной дозы мочевины (30 г) необходимо иметь не менее 100 л поглощающего раствора. Примерно такой объем имеют баки с раствором в искусственных почках. А в некоторых случаях они снабжаются еще дополнительными резервуарами для смены раствора емкостью до 1000 л. Таким образом, искусственная почка почти целиком состоит из жидкости. Это настоящий жидкий орган.
ПАРОВАЯ МАШИНА РАБОТАЕТ ВЕЗ ВОДЫ
Аппараты «искусственные почки» есть только в крупных городских больницах. Если необходима длительная замена вышедших из строя почек, то вряд ли больного может удовлетворить аппарат весом до тонны. Ему нужны органы легкие, удобные, эффективные.
204