Инженер «до мозга костей»
Текст: Екатерина Хворова | 2015-01-26 | 6147
Продолжая разговор об инженерном мышлении, мы коснёмся одного достаточно тонкого момента. Считается, что подлинные качества человека всегда проявляются в наиболее критичной для него ситуации – когда он стоит на грани между жизнью и смертью. Но то же самое можно сказать и о мышлении – находясь перед сложнейшим выбором, человек принимает решения, исходя из того способа мышления, который является для него превалирующим. Поэтому если рассматривать инженера не как простого обладателя диплома с соответствующей надписью, а, прежде всего, как носителя особого типа мышления, то становится очевидным, что настоящий инженер будет оставаться таковым всегда, будь то работа, домашнее хозяйство, забота о собственном здоровье или что-то ещё. То есть в любой ситуации принимаемые им решения будут продиктованы инженерной логикой. Отсюда вытекает и основная задача в воспитании инженеров – привитие им этого самого инженерного мышления. Когда эта задача оказывается выполненной, с большой долей вероятности мы получаем человека, способного решать неординарные, сверхсложные инженерные задачи.

Тэл Голсуорси, 54-летний британский инженер из графства Глостершир, является очень наглядной иллюстрацией для всего сказанного выше. «Инженер «до мозга костей» и «человек, вызывающий искреннее уважение» – первое, что приходит на ум после ознакомления с одной из историй его жизни.


Совместно с медиками и другими инженерами Голсуорси разработал и опробировал на себе одно изобретение – «EARS» (от «external aortic root support» – внешняя поддержка корня аорты). Причиной, послужившей толчком к началу изысканий, оказался поставленный Голсуорси диагноз. У него был обнаружен синдром Марфана – наследственное заболевание соединительной ткани, связанное с мутациями и нарушением синтеза и распада коллагенов, проявляющееся изменениями в опорно-двигательном аппарате, органах зрения и патологиями сердечнососудистой системы. В 1992 году у Голсуорси было зафиксировано самое серьезное из проявлений данной болезни – патологическое расширение просвета аорты (аневризма аорты) и расслоение ее стенок.

Назначаемое врачами при таком диагнозе лечение заключается в проведении хирургической операции по удалению части аорты с ее заменой на искусственный (пластиковый) протез. Это длительная и очень сложная операция, проводимая под общим наркозом со вскрытием грудной клетки, остановкой сердца и временным подключением пациента к аппарату «искусственное сердце и лёгкие». Во время операции температуру тела пациента снижают до 18 градусов. Дальнейшая жизнь таких пациентов связана с пожизненным приемом препаратов (чаще всего, варфарина), препятствующих свертываемости крови (антикоагулянтная терапия) и имеющих ряд неприятных побочных воздействий. Кроме того, малейшая инфекция может привести к серьезным последствиям – нарушениям работы сердца и искусственной аорты и, в конечном счете, к смерти.

Такое положение вещей не устраивало Голсуорси – он не хотел всю оставшуюся жизнь принимать не безвредные лекарства и бояться даже самого незначительного пореза кожи. Поэтому, будучи инженером, он задумался о возможных способах решения проблемы. Его профессиональная деятельность в основном была связана с водонагревателями, мусоросжигателями, тканевыми и циклонными фильтрами, поэтому на проблему восстановления нормальной функции системы кровообращения он взглянул абстрактно, как на инженерную задачу починки водопровода. Для себя самого он тогда сказал: «Я – инженер, и я занимаюсь научно-исследовательскими разработками. Моя проблема – это всего лишь сантехническая неполадка. Я могу с этим справиться, могу всё изменить».


С точки зрения Голсуорси как инженера, проблема сводилась к очень простой задаче – сделать дополнительную наружную поддержку восходящей аорты, поскольку при синдроме Марфана снижается предел её прочности (аорта не выдерживает давления жидкости внутри системы, что ведет к её разрыву) – и это единственное, что требуется в данной ситуации. Он размышлял, что аорта – это всего лишь трубка, и её просто нужно чем-то обмотать снаружи: тогда она будет оставаться прочной и продолжит прекрасно функционировать. Это – как вздувающийся резиновый шланг, проблема которого решается путем его обмотки изолентой.

Внешняя фиксация аорты позволила бы сохранить собственные органы, покровы и клапаны. Для Голсуорси это стало сильнейшим стимулом. Кроме того, при таком исходе не требовалось бы на протяжении всей жизни принимать антикоагулянтные препараты.

Но кровеносная система, конечно же, не водопровод, и создание внешней, поддерживающей аорту оболочки – это гораздо более сложная проблема, чем установка муфты на водопроводную трубу. Первое существенное отличие связано со сложной формой корня аорты, которую очень непросто воспроизвести – она имеет ответвления, сужения, изгибы, дольные разрезы и даже внутренний клапан, который позволяет крови двигаться из сердца вверх в восходящую аорту. Восходящая аорта принимает на себя самую большую нагрузку и именно здесь чаще всего появляется аневризма, которая является жизнеугрожающим состоянием. При разрыве аневризматически расширенной аорты возникает фатальное кровотечение, молниеносно приводящее к смерти.

Первый этап изысканий был связан со сбором данных томографических обследований для построения модели аорты. Далее, на основе применения систем автоматизированного проектирования (САПР) была построена модель, которая в процессе работы постоянно совершенствовалась. 

Но для создания искомого устройства Голсуорси не хватало профессиональных знаний в части медицины и специфических областей инженерного дела. Поэтому он привлек узких специалистов и создал многопрофильную команду в составе кардиохирурга, врача-рентгенолога, специалистов по моделированию и других. Но, как и в любой другой многопрофильной разработке, коллектив столкнулся с трудностями понимания специалистами разных областей знаний друг друга. Так, при создании первой пластиковой модели аорты выяснилось, что она не соответствует человеческому прообразу. Проблема оказалась в разном понимании горизонтальной плоскости рассматриваемого объекта. Так, инженеры при проектировании рассматривают проекции, в том числе вид сверху, когда на изображаемый объект смотрят сверху вниз. Кардиологи же рассматривают низ и верх относительно сердца. Так как аорта расположена выше сердца, то ее верх – это низ в привычном для обычного человека понимании. Так что в итоге инженеры создали не необходимый участок кровеносного сосуда, а его зеркальное отображение.

Другой проблемой стало финансирование. Когда разработчики обратились в крупный британский благотворительный фонд, финансирующий операции, то - из-за недостаточной инженерной компетентности персонала этой организации - проект не был понят и не получил необходимых средств. Но его поддержали частные инвесторы, и, в конечном счете, выяснилось, что стоимость всех этапов разработки и апробации нового изделия оказалась сопоставимой со стоимостью одной стандартной хирургической операции средней сложности.

Когда все проблемы, связанные с финансированием и использованием профессионального жаргона, были решены, инженеры путем быстрого прототипирования изготовили из пластика болванку, полностью учитывающую все индивидуальные особенности строения тела конкретного пациента, т.е. самого Голсуорси. Изделие создавалось путем послойного наращивания материала, из которого состоит модель, до образования готового изделия. Особенность такой технологии сняла все ограничения на внутреннюю структуру получаемой модели, что не требовало её дополнительной обработки в виде сверления, стачивания, изгиба и раскатывания. Далее было сделано само имплантируемое изделие – при помощи созданной болванки сетке из пористой ткани на основе переплетенных волокон полиэтилена придали необходимую форму – для того, чтобы она идеально прилегала к аорте. Понятно, что получившийся таким образом имплантат, как и сама болванка, полностью учитывал все особенности строения организма Голсуорси.

После создания поддерживающей сетки осталось только провести хирургическую операцию по её установке. Но разработчика ожидал еще один неприятный сюрприз – пришлось преодолеть бюрократические барьеры, связанные с получением лицензии на проведение нового вида хирургической операции и оформлением необходимых документов (инструкции, руководящие указания и др.). Кроме того, выяснилось, что медики очень подвержены профессиональной ревности и обструктивному консерватизму – многие из них являются яркими противниками любых нововведений и чужих успехов. Им удобнее продолжать заниматься тем, чем они уже занимаются, не подвергая свою деятельность изменениям. Поэтому при любом удобном случае они создавали команде Голсуорси дополнительные трудности.


Изначально операция, которая была положена Тэлу исходя из его диагноза, предполагала общий наркоз, вскрытие грудной клетки, остановку сердца и подключение к аппарату искусственного кровообращения и охлаждение тела. Но несмотря на эти неприятные вещи, самым пугающим для него был пожизненный приём лекарств.

Но разрешающие документы удалось получить, после чего операция была проведена. Сам Голсуорси так описывает данную процедуру: «Когда имплантат готов, устанавливать его уже относительно просто. Джон Пеппер, профессор кардиоторакальной хирургии – а он делал такое первый раз в жизни – поставил мне один имплантат, ему не понравилось, и он поставил другой – и вскоре я уже радостно шёл домой. Четыре с половиной часа на столе – и всё готово. Оказалось, что имплантация – это самое простое из всего того, что мы сделали. Если сравнить наш новый метод лечения с традиционным, с так называемой сложной пересадкой корня аорты, то вы сразу увидите очень впечатляющие различия. Два часа на подключение одного из наших устройств против шести часов при лечении общепринятым методом, который требует подключения к аппарату искусственного кровообращения и вдобавок полного охлаждения тела. Нам ничего этого не нужно. Тебя просто вскрывают и получают доступ к аорте – при этом сердце продолжает биться, и всё это происходит при нормальной температуре тела. Никаких вмешательств в систему кровообращения. В общем, всё просто отлично. Но лично меня больше всего радует то, что не нужно никакой антикоагулянтной терапии. Я вообще ничего не принимаю, разве что когда сам этого хочу, для поднятия настроения. А у людей, долго принимающих варфарин, сильно страдает качество жизни. И, что ещё хуже, неизбежно сокращается её продолжительность. Кроме того, если у вас установлен искусственный клапан, вы обязаны принимать антибиотики в случае любой инвазивной терапии. Вы должны принимать антибиотики даже после каждого похода к стоматологу - на случай, если внутрь клапана попадет инфекция. У меня, опять же, ничего такого нет, я абсолютно свободен. Аорту спасли, и мне больше не надо о ней волноваться. Я как будто родился во второй раз».

Таким образом, Тэл Голсуорси первым опробовал своё же собственное изобретение, избежав удаления части своей аорты. К 2013 году, т.е. в течение восьми последующих лет, аналогичные операции были проведены еще 30 пациентам, включая 16-летнюю девушку. В сумме все вместе они прожили 90 постоперационных лет, и ни у кого из них не было ни одного осложнения.


По мнению авторов проекта, чрезвычайно важным является персонифицированный подход к каждому пациенту. На фото показано, насколько сильны различия в форме и размере моделей корня аорты и восходящей аорты некоторых из пациентов, которые прошли через такую же имплантацию, что и Тэл.

Ну а нам остается только поблагодарить Тэла за его жизненную смелость, упорство и преданность инженерному делу и пожелать ему долгих лет жизни!


Подпишитесь на eRazvitie.org в Фейсбуке и ВКонтакте, чтобы не пропустить новые материалы.