Но механическая поддержка деятельности бьющегося сердца оказывалась недостаточной, и поэтому все больше напрашивалась мысль о замене сердца механическим насосом. Колфф со своими сотрудниками первый взялся за разрешение такой задачи. С того времени в кливлендской клинике ими было построено и испытано в эксперименте несколько искусственных сердец. Их назвали «кардиомимами».
Каковы главные проблемы, возникающие при создании искусственного сердца, которое должно надолго и полностью заменить собою естественное? Прежде всего надо иметь в виду кровь, которой не должно быть нанесено вреда. Ведь как образование сгустков крови, так и разрушение красных кровяных телец чрезвычайно опасно для жизни человека, и это не позволило бы применить машину. Кроме того, насос должен иметь такие размер и форму, чтобы и его можно было поместить в грудную полость, причем большую роль играет и вес, так как насос нужен не чересчур тяжелый. Следующая проблема — теплота. Ведь во всякой машине часть энергии превращается в теплоту, количество которой, разумеется, не должно быть чрезмерным. Насос должен работать, как естественное сердце, то есть около 70 раз в минуту втягивать и затем выталкивать кровь и каждый раз в количествах, соответствующих меняющимся условиям работы организма. Наконец, следует подумать и о длительной работоспособности «кардиомима», ведь он должен работать в течение всей жизни человека.
Описать технические особенности искусственного сердца не легко. После бесчисленных предварительных опытов, наконец, создали несколько образцов, оказавшихся пригодными для применения, и хотя нельзя было утверждать, что они полностью соответствуют требованиям, все же при опытах на животных оказалось, что аппараты могут справиться с поставленной задачей. Они отличаются один от другого видом двигателя. Так, был построен роликовый насос с электрическим мотором. Желудочки сердца в нем заменены двумя рукавами, они находятся в цилиндрической коробке; мотор, расположенный в ее середине, обеспечивает опорожнение сердца; при этом достигается и хорошее наполнение «сердца», а так как клапаны между предсердиями и желудочками не нужны, модель могла бы быть вполне пригодной. Но вес и размеры аппарата слишком велики, чтобы его можно было поместить в грудную полость.
Электрический мотор приводит в действие и искусственное сердце маятникового типа. Желудочки сердца изготовлены из пластмассы и имеют форму мешочков, хорошо опорожнивающихся при маятникообразных движениях перегородки, но наполнение их — в фазу расслабления сердца — несовершенно.
В других моделях используется магнит. Один из таких аппаратов приводится в действие пятью электромагнитами, образующими звезду, которые растягивают мембраны, расположенные снаружи от них. Все устройство размещено в коробке, наполненной маслом: когда мембраны растягиваются, давление на масло повышается, и желудочки «сердца» опорожняются. Но об этой модели еще нельзя сказать — пригодна, так как она тяжела, велика и сильно разогревается во время работы.
Эти недостатки заставили ученых построить модели, в которых тяжелый мотор помещается вне грудной клетки человека. В таком случае, естественно, трубки должны проходить через грудную стенку. Управляемые магнитные клапаны создают толчки сжатого воздуха, имитирующие ритм сердца. Желудочки сердца сделаны из пластмассы и заключены в жесткую коробку, закрытую герметически. При повышении давления между стенками коробки и желудочками последние сдавливаются со всех сторон, при уменьшении этого чрезмерного давления сердце расслабляется, как обычное, естественное.
В той же лаборатории используются модели с перекатывающимися мембранами, закрывающими два связанных между собой поршневых насоса. Один из них меньше другого. Он наполняется сжатым газом и благодаря этому опорожняет другой насос, заполняемый кровью. Когда это искусственное сердце должно расслабиться, чтобы желудочек наполнился кровью, давление в газовой камере уменьшается. Преимущество такого искусственного сердца, приводимого в движение воздухом, находящимся под давлением, в том, что оно небольших размеров, весит мало и может быть разобрано на две части. Кроме того, организм не перегревается, так как двигатель и регулирующее устройство находятся вне человеческого тела и в случае надобности их можно ремонтировать.