Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Криогеника в медицине

Идея использования возникла не на пустом месте. Холод издревле применялся для лечения. Это был, конечно, не "крио" уровень температур. Здесь действовало то правило, которое можно было наблюдать по ходу истории холода: как только удавалось получить более низкую температуру, так через некоторое время возникали и новые области ее применения.

Еще за 2500 лет до н.э. в Древнем Египте для лечения переломов костей черепа и ранений грудной клетки применяли холодные компрессы. Интересно, что это было там же, где впервые нашли способ искусственного охлаждения! Позже "отец медицины" Гиппократ, написавший в одном из своих медицинских трактатов, что "холод и помогает и убивает", описывал лечебный эффект местного охлаждения. В более поздние времена нашли медицинское применение и более низкие температуры. Началось с того, что более 100 лет назад для обезболивания при хирургических операциях стали применять охлаждение эфиром, который испарялся, создавая местное понижение температуры. Отметим, что это происходило примерно в то же время, когда началось использование эфира для той же цели в компрессорных холодильных установках. Тогда же появился и термин "замораживание" для обозначения местной анестезии.

Главный хирург Наполеона заметил во время похода в Россию, что после того, как раненые солдаты долго пролежали на снегу, можно было почти безболезненно производить ампутацию поврежденных конечностей.

Наш выдающийся хирург С. С. Юдин отмечал резкое уменьшение частоты послеоперационного нагноения ран после анастезии холодом.

Другое низкотемпературное направление в медицине (так называемая гипотермия) появилось в начале 30-х годов. Идея возникновения гипотермии была подсказана многократными случаями удавшегося оживления утопленников через 30 мин (или даже больше) после того, как они ушли под воду. Обычно смерть необратимо наступает в таких случаях через 4-5 мин. Но если вода холодная...

"18-летний Бриан Каннингхэм провалился под лед замерзшего озера в штате Мичиган; его вытащили только через 38 мин без малейших признаков жизни. Но юноша все же выжил и сейчас продолжает успешно учиться в колледже". Такое сообщение было помещено в американском журнале "Тайм". Известны и другие такие же случаи.

Развитие низкотемпературной техники позволило проводить такие процессы охлаждения искусственно по точно заданной по времени программе. Охлаждение организма человека может быть как общим, так и локальным. Это позволило проводить длительные и сложные операции головного мозга, сердца и других органов. После окончания операции производится постепенный отогрев и восстановление всех жизненных функций.

Однако самый существенный шаг в область низких температур произошел в хирургии еще через 36 лет в начале 60-х годов. В США, а затем в СССР и других странах были произведены первые криохирургические операции на головном мозге, далее этот метод стал получать все большее распространение. Он основан на том, что даже кратковременное воздействие криотемператур (от -156°С и ниже) на живые биологические ткани безболезненно производит их локальную деструкцию - разрушение, не повреждая соседние органы и ткани. Очаги криодеструкции сравнительно быстро заживают. Говоря простым языком, это означает, что нежелательное образование на теле человека - от невинной бородавки до опасной опухоли - может быть необратимо уничтожено и удалено без вреда для организма и почти без боли и последующих осложнений. Появилось целое направление -криомедицина, которая потребовала вначале совсем нехитрые криоинструменты, а затем все более сложные.

Одним из первых был предельно простой, но очень эффективный инструмент для операций на подкорковых структурах головного мозга. Он был сконструирован и изготовлен в ИФП в 1962-1963 гг. под руководством А. И. Шальникова. П. Л. Капица поддерживал эту работу, продолжавшую в определенной степени прежние криогeнные традиции института.

Разрез этого устройства и его фрагменты показаны на рис. 8.9. Прибор действовал посредством жидкого азота, который заливали в пенопластовый резервуар, служивший одновременно и рукояткой, которой оперировал хирург. Жидкий азот поступал по тонкой трубке в медный наконечник, испарялся там, а пар по наружной концентрической теплоизолированной трубке выводился наружу. С 60-х годов криоинструменты для хирургии значительно усовершенствовали, а их ассортимент расширился. Появились и такие, которые размещались на конце гибкого теплого шланга и могли вводиться, например, в пищевод (или другую внутреннюю полость), чтобы выморозить определенное вредное новообразование. Такой инструмент показан на рис. 8.10. микрорефрижератор Линде того типа, о котором уже шла речь раньше, закреплен на конце гибкого трубопровода. По внутренней трубке идет сжатый газ (смесь), а по наружной - расширенный газ. Компрессор (или баллон со сжатым рабочим телом) расположен рядом на специальной стойке, где сосредоточена вся измерительная и управляющая аппаратура. Для таких инструментов жидкий азот не нужен. Таким образом, внутри пациента помещается весь криоблок цикла Линде, включая теплообменник, дроссель, испаритель и тепловую изоляцию. Такую возможность едва ли мог предвидеть доктор К. Линде!

Рис. 8.9. Простейший криоинструмент - деструктор, сделанный в 1962 г. в ИФП: а - холодный наконечник в увеличенном виде; б - общий вид; 1 - рабочая часть инструмента, охлаждаемая жидким азотом; 2 - двустенная трубка с вакуумной теплоизолирующей полостью; 3 - рукоятка-ванна с жидким азотом; 4 - трубка для отвода испарившегося азота; 5- жидкий азот

В дальнейшем криоинструменты стали комплектовать волоконной оптикой с осветителем, чтобы хирург мог видеть, что происходит внутри пациента при операции, и другими приспособлениями (например, одновременно и для ультразвукового воздействия). Но это уже не наша область; сейчас нужно вернуться от малой к большой криогенике. Здесь другие масштабы, вплоть до космических.

Рис. 8.10. Медицинский криоинструмент с гибким теплым шлангом для операций на внутренних органах: 1 - пульт управления; 2 - гибкий шланг; 3 - рабочий инструмент с охлаждаемым наконечником и теплообменником, находящимся внутри рукоятки; 4 - набор сменных холодных наконечников разной формы и размеров; 5 - ножная педаль для текущего регулирования температуры

Следующая страница: 8.3. Космос и низкие температуры