Как работает искусственное сердце: механика спасения жизни в деталях

Автор:

Кардиохирург, Хирург

22.11.2025

5 мин.

Понимание того, как работает искусственное сердце, — это ключ к осознанию одного из величайших достижений современной кардиохирургии. Это не просто механизм, а сложная система, которая полностью заменяет насосную функцию собственного сердца, когда оно больше не может справляться со своей задачей. Для пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности, ожидающих донорский орган, полное искусственное сердце становится буквально мостом к жизни, поддерживая кровообращение и позволяя организму восстановиться перед трансплантацией.

Что такое тотальное искусственное сердце и когда оно необходимо

Тотальное искусственное сердце (ТИС) — это высокотехнологичное механическое устройство, имплантируемое в грудную клетку пациента для полной замены функции обоих желудочков сердца — правого и левого. В отличие от вспомогательных устройств, которые лишь помогают ослабленной сердечной мышце, ТИС берет на себя всю работу по перекачиванию крови по организму. Хирург удаляет нативные, пораженные болезнью желудочки, и на их место устанавливает два искусственных насоса, которые соединяются с предсердиями, аортой и легочной артерией.

Основным показанием к установке тотального искусственного сердца является терминальная бивентрикулярная (затрагивающая оба желудочка) сердечная недостаточность. Это состояние, при котором сердце настолько ослаблено, что не может обеспечить адекватное кровоснабжение жизненно важных органов, а медикаментозная терапия и другие виды лечения уже неэффективны. Чаще всего ТИС применяют в следующих ситуациях:

В качестве «моста к трансплантации» для пациентов, находящихся в критическом состоянии в листе ожидания донорского сердца.
При остром кардиогенном шоке, когда сердце внезапно перестает работать и требуется экстренная поддержка жизни.
У пациентов с тяжелыми врожденными пороками сердца, не поддающимися коррекции другими методами.
В редких случаях, когда трансплантация противопоказана, ТИС может рассматриваться как постоянная («целевая») терапия.

Из чего состоит система полного искусственного сердца

Система тотального искусственного сердца представляет собой комплекс взаимосвязанных компонентов, часть из которых находится внутри тела, а часть — снаружи. Слаженная работа всех элементов обеспечивает непрерывное и адекватное кровообращение.

Для лучшего понимания устройства представим его ключевые составляющие в виде списка:

Внутренние компоненты (имплантируемые): Это и есть само «сердце». Оно состоит из двух насосных камер, заменяющих правый и левый желудочки. Каждая камера имеет искусственные клапаны на входе и выходе, которые, как и в настоящем сердце, обеспечивают однонаправленный ток крови. Корпус насосов изготавливается из биосовместимых материалов (например, полиуретана), чтобы минимизировать риск отторжения и образования тромбов.
Линии привода (перкутанные трубки): Это тонкие, гибкие трубки, которые проходят через кожу в области живота и соединяют внутренние насосы с внешним блоком управления. По этим линиям к насосам подается сжатый воздух, который и заставляет их работать. Место выхода трубок требует тщательного ухода для предотвращения инфекций.
Внешний блок управления (консоль или драйвер): Это «мозг» и «легкие» системы. Портативное устройство, которое пациент носит с собой в специальной сумке или рюкзаке. Консоль генерирует точные импульсы сжатого воздуха, которые заставляют диафрагмы внутри искусственных желудочков сокращаться и расслабляться, имитируя удары сердца. Драйвер также непрерывно отслеживает работу системы, регулирует частоту и объем сердечного выброса в зависимости от потребностей организма и подает звуковые сигналы в случае сбоев.
Источники питания: Система работает от перезаряжаемых литий-ионных батарей, которые обеспечивают пациенту мобильность на несколько часов. В домашних условиях или в больнице блок управления подключается к стационарной электросети. Безопасность пациента — приоритет, поэтому система всегда имеет резервные батареи и систему оповещения о низком заряде.

Принцип работы искусственного сердца: шаг за шагом

Механика работы тотального искусственного сердца основана на пневматическом приводе и точно имитирует физиологию кровообращения. Процесс можно описать как непрерывный цикл, состоящий из двух основных фаз, аналогичных систоле (сокращению) и диастоле (расслаблению) настоящего сердца.

Рассмотрим этот процесс поэтапно:

Фаза наполнения (диастола): Венозная кровь, бедная кислородом, поступает из организма в правое предсердие, а оттуда — в правый искусственный желудочек. Одновременно богатая кислородом кровь из легких поступает в левое предсердие и затем в левый искусственный желудочек. В этот момент внешний блок управления откачивает воздух из линий привода, позволяя гибким диафрагмам внутри насосов расправиться, и камеры полностью заполняются кровью.
Фаза изгнания (систола): Внешняя консоль подает импульс сжатого воздуха по линиям привода. Воздух давит на диафрагмы, и они резко сокращаются. Это выталкивает кровь из насосов: из правого желудочка — в легочную артерию и далее в легкие для насыщения кислородом, а из левого — в аорту и далее по всему организму для питания органов и тканей.
Работа клапанов: Как и в здоровом сердце, четыре механических клапана играют решающую роль. Они открываются и закрываются в нужный момент, не давая крови течь в обратном направлении и обеспечивая ее движение строго по заданному маршруту.
Автоматическая регуляция: Современные системы ТИС оснащены датчиками, которые отслеживают, насколько быстро желудочки наполняются кровью. Блок управления анализирует эту информацию и автоматически подстраивает частоту и силу «сокращений» под текущую физическую активность пациента. Например, при ходьбе «сердце» будет биться чаще, чем в состоянии покоя.

Таким образом, тотальное искусственное сердце не просто бездумно качает кровь, а функционирует как сложная, адаптивная система, поддерживающая гемодинамику на уровне, необходимом для нормальной жизнедеятельности.

Жизнь с искусственным сердцем: ключевые аспекты и ограничения

Имплантация тотального искусственного сердца кардинально меняет жизнь пациента, но при этом дарит ему самое ценное — время. После периода реабилитации многие пациенты могут вернуться к привычным делам: гулять, проводить время с семьей, заниматься несложной работой. Однако жизнь с ТИС требует строгой дисциплины, ответственности и соблюдения ряда правил.

Вот основные моменты, которые необходимо учитывать пациенту и его близким:

Аспект жизни	Описание и рекомендации
Уход за линиями привода	Место выхода трубок из тела — это ворота для инфекции. Требуется ежедневная стерильная обработка и перевязка по строгой инструкции, полученной от медицинского персонала. Любое покраснение, отек или выделения — повод для немедленного обращения к врачу.
Управление питанием	Пациент должен постоянно следить за уровнем заряда батарей. Необходимо всегда носить с собой полностью заряженные запасные аккумуляторы. Важно понимать, как быстро переключиться на резервное питание и как подключить систему к сети.
Физическая активность	Уровень допустимой нагрузки определяется врачом. Обычно разрешены прогулки и легкая гимнастика. Контактные виды спорта, плавание и любые действия, которые могут повредить оборудование или линии привода, категорически запрещены.
Гигиена	Принятие ванны и плавание под запретом, так как внешнее оборудование нельзя мочить. Возможен душ со специальными водонепроницаемыми повязками и при соблюдении особых мер предосторожности, которым обучают в клинике.
Прием лекарств	Пациенты с ТИС нуждаются в пожизненном приеме антикоагулянтов (препаратов, разжижающих кровь) для предотвращения образования тромбов на искусственных клапанах и поверхностях. Это требует регулярного контроля показателей свертываемости крови.
Психологическая поддержка	Жизнь с постоянной зависимостью от аппарата, шум его работы, ограничения — все это может быть серьезным психологическим испытанием. Поддержка семьи, общение с психологом и другими пациентами с ТИС очень важны для поддержания ментального здоровья.

Возможные риски и осложнения, связанные с имплантацией ТИС

Несмотря на то что имплантация тотального искусственного сердца является жизнеспасающей процедурой, она сопряжена с определенными рисками. Пациенты и их родственники должны быть осведомлены о возможных осложнениях, чтобы вовремя распознать тревожные симптомы и обратиться за медицинской помощью. Команда врачей проводит тщательный отбор кандидатов на операцию и принимает все меры для минимизации этих рисков.

К наиболее частым осложнениям относятся:

Тромбоэмболия: Образование сгустков крови (тромбов) на компонентах системы с последующей их миграцией по сосудам. Это может привести к инсульту или закупорке сосудов других органов. Для профилактики назначается постоянная антикоагулянтная терапия.
Инфекции: Наиболее уязвимым местом является область выхода линий привода через кожу. Инфекция может распространиться вглубь и вызвать сепсис. Строжайшее соблюдение правил асептики при уходе за этим участком жизненно необходимо.
Кровотечения: Связаны как со сложностью самой операции, так и с необходимостью приема препаратов, разжижающих кровь, что повышает риск кровотечений даже при незначительных травмах.
Полиорганная недостаточность: У пациентов в крайне тяжелом состоянии, несмотря на восстановление нормального кровотока, другие органы (почки, печень, легкие) могут не справиться с накопившимися за время болезни нарушениями.
Технические неисправности: Хотя современные системы очень надежны, существует минимальный риск сбоя в работе оборудования. Пациентов и их близких обучают действовать в экстренных ситуациях, например, при активации сигналов тревоги на консоли.

Регулярное наблюдение у кардиолога и хирурга, строгое выполнение всех рекомендаций и внимательное отношение к своему состоянию позволяют значительно снизить вероятность развития осложнений и максимально продлить качественную жизнь в ожидании трансплантации сердца.

Список литературы

Клинические рекомендации «Хроническая сердечная недостаточность». — Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2020.
Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Сердечно-сосудистая хирургия. Руководство. — М.: Издательство НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2016.
McDonagh T.A., Metra M., Adamo M. и др. 2021 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. European Heart Journal, 2021; 42(36): 3599-3726.
Готье С.В., Хомяков С.М. Донорство и трансплантация органов в Российской Федерации. Итоги деятельности за 2019 г. и сообщение о донорском потенциале. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020; 22(2): 8-32.
Kirklin J.K., Naftel D.C., Pagani F.D. и др. Sixth INTERMACS annual report: a 10,000-patient database. The Journal of Heart and Lung Transplantation, 2014; 33(6): 555-564.