Антон Вячеславович Владзимирский "История научных исследований в области биотелеметрии и телемедицины в России (1900–1991 гг.)"

В. А. Тарасова под названием «Радиотелеграфная экспедиция на Карском море». Она посвящена описанию хода работ по проверке и ремонту существующих, а также постройке и оснащению новых радиостанций, в том числе на острове Вайгач и Югорском полуострове

(с участием указанной выше гидрографической экспедиции). В статье содержится следующий фрагмент: «Для оказания медицинской помощи на Югорской станции оставлен фельдшер, с тем, чтобы, в случае надобности, он посещал и Вайгачскую радиостанцию. Кроме того, для всех станций заготовлены аптечки с достаточным количеством медикаментов и популярные медицинские руководства, а в серьезных случаях всем предоставлено право бесплатного сношения по радиотелеграфу с врачами из Архангельска»[76 - Тарасов В. А. Радиотелеграфная экспедиция на Карском море // Почтово-телеграфный журнал. Отдел неофициальный. 1915. №1—2. С. 1—13; Он же. Радиотелеграфная экспедиция на Карском море. С. 81—93.].

Указанная статья была переведена на английский язык и в 1916 г. опубликована в США в журнале The Wireless World. Приведенный фрагмент текста содержится и в англоязычной версии без каких-либо дополнений или сокращений[77 - Tarasoff V. A. A Radiotelegraphic Expedition to the Kara Sea // The Wireless World. 1916. July. P. 251—258.].

Это документальное свидетельство первого системного применения телекоммуникаций (электросвязи) в медицинских целях на территории России. Процитированный фрагмент свидетельствует о том, что персоналу радиостанций, помимо медицинских руководств по самопомощи и аптечек с основными медикаментами, была предоставлена возможность дистанционных консультаций с врачами средствами радиосвязи. Был решен финансовый вопрос: для запрашивающей стороны консультативная услуга врача была бесплатна.

Нам не удалось обнаружить материалов о дистанционных консультациях персонала станций, однако одно подтверждение применения радиотелеграфной сети в особой медицинской ситуации все же есть. Летом 1913 г. «Вайгач» и «Таймыр» вышли в море для выполнения задач экспедиции, руководил которой генерал-майор И. С. Сергеев[78 - Арнгольд Э. Е. По заветному пути: Воспоминания о полярных плаваниях и открытиях на ледоколах «Таймыр» и «Вайгач» в экспедициях 1910—1915 гг. / под ред. М. С. Боднарского. Л.: Госуд. изд-во, 1929. 196 с.; Старокадомский Л. М. Экспедиция Северного Ледовитого океана. 1910—1915 г. М.; Л.: изд. и тип. Изд-ва Главсевморпути в М., 1946. 320 с.]. 11 июля (по старому стилю), когда суда находились в Анадырском заливе Берингова моря, у Сергеева случился инсульт головного мозга: «удар… парализовал левую сторону тела, и грозил, при повторении, непоправимым несчастьем»[79 - Открытие новых земель в Северном Ледовитом океане: [Плавание Гидрограф. экспедиции Сев. Ледовитого океана в 1913 г.] / Д-р Л. Старокадомский. Петроград: ред. «Мор. сб.», 1915. C. 9.]. Старокадомский и Арнгольд совместно осмотрели командира и убедились, что больной не может больше, без вреда для себя, оставаться в плавании на судах экспедиции. Суда направились к устью реки Анадырь и через 2 дня пришвартовались в поселке Ново-Мариинский, где начала работать станция беспроволочного телеграфа: «самая северная в этой части России», которая могла «сносится с телеграфом возле Гижиги, а оттуда с Петропавловском на Камчатке»[80 - Там же. C. 9.]. Из Ново-Мариинска были отправлены в Петроград телеграммы с донесением о случившемся. 20 июля получено по телеграфу приказание Морского Министра о передаче начальствования над экспедицией командиру транспорта «Таймыр», капитану второго ранга Б. А. Вилькицкому и о возвращении генерал-майора И. С. Сергеева на транспорте «Аргун» в г. Петропавловск, для следования затем в г. Владивосток. Что и было исполнено, после чего экспедиция продолжилась.

Итак, нами введен в оборот новый источник, представляющий собой значительный интерес для воссоздания целостной картины становления и развития эмпирического практического использования телекоммуникаций в медицинских целях (как разновидности биотелеметрии) в России в начале ХХ века. В процессе освоения арктических территорий были предприняты шаги по системному применению радиотелеграфной связи в качестве инструмента медицинского обслуживания.

Таким образом, во второй половине ХIХ – первой трети ХХ вв. отмечается преимущественно эмпирическое практическое использование электрических телекоммуникации в биомедицинских целях. Это можно рассматривать как этап накопления первичных знаний, осознание потенциальных возможностей. Дистанционное взаимодействие обеспечивалось только за счет обмена голосовыми или текстовыми сообщениями. Принципиально иную значимость имеет научно-техническое развитие применения телекоммуникаций в аспекте дистанционной трансляции биомедицинских данных – физиологических параметров, результатов диагностических исследований. Такая трансляция, игравшая важную роль для развития биомедицинской науки в целом, была сложной, нетривиальной научно-практической задачей. Она требовала создания способов фиксации и преобразования в электрический сигнал исходной информации, обеспечения ее качества и целостности при передаче, наконец – средств воспроизведения полученных данных. Нужны были как опытно-конструкторские работы, так и научная оценка результативности. Такая деятельность осуществлялась в виде научных экспериментов, в том числе по апробации оригинальных изобретений. Этим вопросам посвящен следующий параграф.

2.2. От практики к науке

На фоне преимущественного практического использования телекоммуникаций, тем не менее, во второй половине ХIХ – первой трети ХХ вв. отмечается появление научного интереса. Электросвязь осознается как инструмент не просто общения, но обмена биомедицинскими данными. Целый ряд исследователей независимо друг от друга пришел к мысли о возможности дистанционной передачи тех или иных видов биомедицинской информации телекоммуникационными средствами: по телеграфу, фототелеграфу, телефону, радио.

Эмпирические умозаключения требовали практического подтверждения, что и стало побудительной причиной нескольких ярких научных экспериментов, проведенных в изучаемый период. Характер, результативность и значимость этих экспериментов очень разнились. В мире можно выделить несколько направлений научного поиска по изучению возможности дистанционной трансляции:

1. Колебательных движений стенок крупных сосудов (пульсовой волны).

2. Звуковых феноменов сердечной деятельности и дыхания.

3. Результатов рентгенографии.

4. Результатов регистрации электрических полей, образующихся при работе сердца (электрокардиографии).

Можно отметить масштабность исследований – экспериментами (пусть и одиночными) были охвачены все основные виде биомедицинской информации, доступные в изучаемый период.

Впрочем, характер и результативность исследований значительно различались…

В России первый научный эксперимент по применению радиосвязи для обмена биомедицинскими данными состоялся в 1912 г. Это событие выявлено, изучено и опубликовано впервые нами.

В 1858 г. благодаря усилиям директора Медицинского департамента Морского Ведомства К. О. Розенбергера было основано «Общество морских врачей в Санкт-Петербурге», целью которого было «посредством взаимного обмена мыслей и приобретенной на практике опытности доставить врачами Морского ведомства средства к усовершенствованию и дальнейшему образованию в теоретической и практической медицине»[81 - Пятидесятилетие Общества морских врачей в С.-Петербурге, 1858—1908 гг. СПб.: тип. Морского м-ва, 1909. C. 3.]. Основной формой деятельности общества стали регулярные заседания с докладами и отчетами об актуальных организационных и медицинских проблемах, работе судовых врачей, экспедициях, военных операциях и т. д.[82 - Гусев И. С., Фурсов Б. А., Шестов В. И. Краткий исторический очерк научной деятельности общества морских врачей // Сборник работ медицинской службы Ленинградского военно-морского района. Л., 1958. Вып. 1. С. 7—15.]

На очередном заседании Общества, проходившем 15 октября 1912 г., присутствовал в качестве гостя капитан первого ранга Александр Адольфович Реммерт (1861—1931) – моряк и инженер, один из основоположников системного применения радиосвязи в России, инициатор создания Радиотелеграфного депо Морского ведомства[83 - Глущенко А. А. Указ. соч.]. В первом докладе доктор Макшеев обстоятельно рассказал о новом на тот момент методе диагностики – рентгеновских лучах и аппаратуре для выполнения соответствующих исследований. А. А. Реммерт выступил в дискуссии, покритиковал некоторые технические аспекты, но и внес определенные предложения. «Кроме того Капитан 1 ранга Реммерт предложил познакомить Общество с изобретенным работающим в технической лаборатории Министерства г-ном Никифоровым телефонным усилителем, который может оказаться весьма пригодным для целей аускультации больных»[84 - Протоколы заседания Общества Морских врачей С.-Петербургского порта в 1911—1913 гг. // Морской врач. 1914. Август. С. 64—80.].

На заседании Общества 30 октября 1912 г. председатель А. Ю. Зуев «предложил Доктору Макарову познакомить Общество с результатами его поездки к г-ну Никифорову в радиотелеграфное бюро». Из протокола заседания узнаем следующее: «Д-р Макаров сообщил, что во время его посещения Г-н Никифоров показал ему изобретенный им аппарата для усовершенствованной передачи звуков. Суть аппарата заключается в особом устройстве микрофонной пластинки, значительно усиливающей звук. При применении аппарата для выслушивания сердца на расстоянии передача звука происходила, но неотчетливая вследствие примешивания посторонних шумов от вибрации резины. Г-н Никифоров имеет в виду несколько улучшить этот аппарат и затем 20 ноября продемонстрировать его в Обществе для того, чтобы выслушать мнение врачей о его практической пригодности. Им вместе с тем изобретено приспособление, дающее возможность выслушивать тоны сердца сразу многим лицам и притом на значительном расстоянии»[85 - Там же С. 69—70.].

Прежде всего, необходимо представить информацию о непосредственных участниках данного научного эксперимента.

Надворный советник А. К. Никифоров[86 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 58.] (рис. 2.1) – инженер, изобретатель; с сентября 1910 г. по апрель 1914 г. служил начальником радиотелеграфной мастерской Радиотелеграфного депо Морского Ведомства[87 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 67.]. В 1914 г. понижен до инженера-конструктора, а его должность занял П. П. Браилко[88 - Глущенко А. А. Указ. соч.; РГА ВМФ Ф. 421. Оп. 4. Д. 1485. Л. 118—119; РГА ВМФ Ф. 441. Оп. 1. Д. 352. Л. 60.]. В период руководства мастерской А. К. Никифоровым велись опытно-конструкторские работы по усовершенствованию средств телефонной и радиотелефонной связи, в том числе путем создания усилителей для передающего и приемного устройств, а также совершенствования микрофонов[89 - Руководство к усилителям системы А. К. Никифорова обр. М. В. 1912 г. типа. А. Б. Санкт-Петербург: тип. Мор. м-ва, 1912. 23 с.].

Рисунок 2. 1— А. К. Никифоров[90 - Глущенко А. А. Указ. соч.]

Гавриил Андреевич Макаров (р.1871) – врач, приват-доцент Императорской Военно-медицинской академии, старший врач 2-го Балтийского флотского экипажа; участник Цусимского сражения, награжден орденом св. Анны второй степени[91 - Будко А. А. История медицины Санкт-Петербурга XIX – начала XX в. СПб.: Нестор-История, 2010. 400 с.]. В изучаемый период времени руководил туберкулезным отделением Санкт-Петербургского морского госпиталя[92 - Макаров Г. А. Основы современного лечения туберкулеза легких / Д-р Г. А. Макаров, прив.-доц. Имп. Воен.-мед. акад. Санкт-Петербург: тип. П. П. Сойкина, 1913. 43 с.].

Как следует из опубликованного нами материала, в 1912 г. в мастерской Радиотелеграфного депо инженером и руководителем мастерской А. К. Никифоровым был сконструирован некий прибор, позволявший транслировать звуковую картину сердцебиений посредством телекоммуникационной связи[93 - См.: Владзимирский А. В. Биотелеметрический эксперимент в Радиотелеграфном бюро Морского ведомства (1912 г.). Новый эпизод из истории развития российской науки // Genesis: исторические исследования. 2022. №10. С. 91—99.].

С учетом направленности основной трудовой деятельности Никифорова (совершенствование приемно-передающих устройств, разработка усилителей, микрофонов) можно предположить, что за основу прибора было взята одна из конструкций радиоаппаратуры, разработанная для нужд флота. Вместе с тем явным отличием было «приспособление, дающее возможность выслушивать тоны сердца сразу многим лицам»; вероятно здесь был задействован специальный громкоговоритель, также разработанный Никифоровым[94 - Руководство к усилителям системы А. К. Никифорова обр. М. В. 1912 г. типа. А. Б. Санкт-Петербург: тип. Мор. м-ва, 1912. 23 с.]. Рискнем предположить, что Никифоров не столько «изобрел» некий новый прибор, сколько адаптировал свои собственные разработки к решению специфической биомедицинской задачи. Это подтверждается и словами А. А. Реммерта, указанными выше (» <…> может оказаться весьма пригодным для целей аускультации больных»[95 - Протоколы заседания Общества Морских врачей С.-Петербургского порта в 1911—1913 гг. // Морской врач. 1914. Август. С. 64—80.]). Так или иначе, А. А. Реммерт сообщил о данной работе в ближайшую доступную ему медицинскую структуру – Общество морских врачей в Санкт-Петербурге. После чего доктор Г. А. Макаров был направлен в Радиотелеграфное депо для ознакомления с прибором. Состоялся биомедицинский эксперимент по выслушиванию тонов сердца на расстоянии (дистанционной аускультации). Качество транслируемых данных оказалось низким, был выявлен конкретный технический дефект, создающий помехи. Тем не менее, взаимный интерес к идее применения телекоммуникаций для передачи биомедицинских данных был велик; врач и инженер договорились о продолжении работы.

К сожалению, процесс эксперимента, как и доклад доктора, не были задокументированы. Мы не знаем технические и методические подробности; не ясным остается, что же вкладывалось в понятие «на значительном расстоянии», применялась ли проводная или беспроводная связь, а также какое географическое удаление было при экспериментальной апробации технического решения Г. А. Макаровым.

Тем не менее мы поставили своей задачей выяснить обстоятельства и причины того, что в специализированной военно-морской структуре велась научно-конструкторская разработка технического решения для сферы биомедицины (фактически, биотелеметрического устройства).

В Морском ведомстве, в составе Минного отдела, с ноября 1910 г. функционировало Радиотелеграфное депо – первое отечественное предприятие морского флота, осуществлявшее научно-производственную деятельность[96 - Глущенко А. А. Указ. соч.]. Факт проведения научных исследований и опытно-конструкторских работ в Радиотелеграфном депо известен, однако нам представляется актуальным уточнить детали этой деятельности, свидетельствующие о процессах институционализации науки в Минном отделе.

В изучаемый период времени в составе депо функционируют радиотелеграфная лаборатория и радиотелеграфная мастерская. В состав Минного Отдела лаборатория передается в конце 1911 г. из подчинения Санкт-Петербургского порта (приказ Главного управления кораблестроения от 22 декабря 1911 №65); на должность руководителя назначается статский советник Петровский[97 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 4.]. Мастерская создается внутренними распоряжениями по отделу, ее руководителем назначен надворный советник А. К. Никифоров[98 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 58, 67, 99.].

Направления деятельности структурных подразделений различаются: лаборатория «не связана сроками и занята созданием новых образцов теоретической и опытовой разработкой и поверкой приборов выделанных мастерской – т.е. контролем за тем, чтобы флот получал надежные по выделке и исправные приборы». На этом фоне основная задача мастерской – ремонт приборов с дефектами, «выделка новых приборов и расходных запасов». Согласно позиции руководства Минного отдела начальником лаборатории должно быть «лицо авторитетное в научном мире», в то время как руководитель мастерской – лишь «опытный техник»[99 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 123.]. При этом кандидатуры, которая объединила бы обе компетенции то ли не было, то ли разделение структурных подразделений сохранялось умышленно. Тем более, что руководство Минного отдела препятствовало каким-либо реорганизациям. В частности, предложение о соединении радиотелеграфной и научно-технической лабораторий было отвергнуто, т.к. первая определялась как «чисто физическая», а вторая – как «специально химическая»; в следствие чего довольно спекулятивно утверждалось, что «в науке не имеется примеров соединения таких отраслей знаний под руководством одного лица»[100 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 123.]. Видимо, указанную организационную структуру считали наиболее адекватной решаемым задачам. Это подтверждается горделивым докладом Минного Отдела товарищу Морского Министра 13 апреля 1912 г.: четырехлетний труд по созданию «главнейшей технической части радиотелеграфной специальности» закончен, в состав же это «части» входят радиотелеграфные лаборатория, мастерские, склады[101 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 203.].

С точки зрения процессов институционализации, научно-исследовательская деятельность в Радиотелеграфном депо Минного отдела явно проходила формальное структурирование. Выше была представлена официальная позиция относительно целей и задач структурных подразделений, которая была закреплена и нормативным путем. В положении о мастерской однозначно указаны ее задачи: изготовление и исправление радиотелеграфных и радиотелефонных станций[102 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 99.].

План работ Радиотелеграфного депо на 1912 год включает шесть основных задач: пять – по выпуску различной радиоаппаратуры («отправительных и приемных станций», волномеров, телефонных приемников), а последний шестой – это «Опыты с радиотелефонией», собственно научные исследования[103 - РГА ВМФ Ф 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 226.].

Проводятся различные инфраструктурные улучшения помещений лаборатории и окружающей территории, направленные на создание условий для «испытания телефонных приемников» и «массовых испытаний радиостанций»[104 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 56, 212.].

Опыты и испытания финансируются целенаправленно. Если за 4 года на создание всего Радиотелеграфного депо («главнейшей технической части радиотелеграфной специальности») было затрачено 185 587 руб., а годовой бюджет на закупку «материалов для радиотелеграфного депо» составляет 15 400 руб., то только на «опыты по радиотелеграфии» в 1912 г. дважды запрошены дополнительные суммы в 1000 и 700 руб.[105 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 87, 89—90, 203, 223—224.] Подчеркнем, что в Отдел общих дел Главного управления кораблестроения Минный отдел обращается именно за дополнительным, сверхплановым финансированием «опытов», что косвенно может свидетельствовать об активной научной деятельности. Отметим, что в назначении руководителя Радиотелеграфной лаборатории прямо говорится, что финансирование ему полагают для «производства опытов» по радиотелеграфии[106 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 4.].

В изучаемый период времени в радиотелеграфной лаборатории создаются волномеры собственной конструкции, идет «производство исследований нового типа станции и входящих в нее приборов», проводятся опыты с радиотелефонной связью[107 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 56, 203, 205, 212.].

Вместе с тем в радиотелеграфной мастерской тоже ведется параллельная научно-исследовательская деятельность, в частности – идет разработка «галеточного трансформатора для телефонного приемника», «измерительные работы по проектированию нового типа слуховых приемников»[108 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 81—82, 218, 299.]. В декабре 1911 г. А. К. Никифоров представляет начальнику Минного отдела приемник оригинальной конструкции «собственного Морского Ведомства типа»[109 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп.3. Д. 92. Л.120.]. К 1912 г. создаются четыре оригинальные конструкции телефонных усилителей Никифорова[110 - РГА ВМФ Ф. 421. Оп. 4. Д. 1485. Л. 244.], как минимум две из которых («тип А» и «тип Б») были приняты Морским ведомством для постоянного применения[111 - Руководство к усилителям системы А. К. Никифорова обр. М.В. 1912 г. типа. А. Б. СПб.: тип. Мор. м-ва, 1912. 23 с., РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 36. Л. 119, 121, 122 (цит. по Глущенко А. А., 2005).].

Таким образом, в Радиотелеграфном депо явным образом идут процессы организации научной деятельности. Не смотря на формальное разделение задач между подразделениями депо, исследования и опытно-конструкторские велись и в лаборатории, и в мастерской параллельно. Наличие конфликтов и характер иных социальных взаимодействий при этом представляет собой интересный вопрос, впрочем, выходящий за рамки нашей работы и требующий отдельного исследования.

Подчеркнем явную инициативность и энергичность А. К. Никифорова. Его научно-практическая продуктивность очевидна; проведение биомедицинских экспериментов свидетельствует о широте взглядов и научных интересов. Он проявляет себя и как активный организатор научной деятельности. Подтверждение этих слов мы видим в его действиях по защите прав на результаты исследований. 3 марта 1912 г. он подает рапорт начальнику Минного отдела: «Представляя Вашему Высокоблагородию одобренную Вами схему приемника образца и системы Морского Ведомства, прошу зависящих распоряжений о занесении предмета изобретения в подлежащие документы дабы никто вне Ведомства не мог приписать идею себе»[112 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 119.].

Каково же было продолжение знакомства Общества морских врачей Санкт-Петербургского порта с «аппаратом для выслушивания сердца на расстоянии»?

В протоколе заседания Общества от 20 ноября 1912 г. не содержится информации о демонстрации улучшенного аппарата, равно как и о повторном рассмотрении результатов его тестирования. Впрочем, такой информации не содержится в протоколах Общества вплоть до 1917 г. Очевидно, что к этой теме Общество морских врачей более не возвращалось. Причину этого мы определяем так.

Если сопоставить деятельность А. К. Никифорова с аналогичными зарубежными разработками в области дистанционной аускультации[113 - Bashshur R., Shannon G. History of telemedicine: Evolution, context and transformation. New Rochelle, NY: Mary Ann Liebert, Inc., 2009. Р. 139; Blake C. J. The Telephone and Microphone in Auscultation // Boston Med. Surg. J. 1880. №103. Р. 486—487; Brown S. A Telephone Relay // Journal of the Institution of Electrical Engineers. 1910. №45 (204). Р. 590—601; McKendrick J. G. Note on the microphone and telephone in auscultation // Br. Med. J. 1878. №1 (911). Р. 856—857.], то становится очевидной причина отсутствия сообщений о продолжении работ. В изучаемый период времени, передача звуковых феноменов на километры и более с достаточным уровнем диагностического качества осталась для европейских и американских ученых неразрешенной технической проблемой. Аналогичная ситуация сложилась и у А. К. Никифорова. В 1912 г. он трудился над улучшением конструкции «собственного типа слухового приемника». В официальном рапорте он сообщает о создании двух вариантов приемника, впрочем, оказавшихся неудачными «по техническим и финансовым соображениям» (здесь можно предположить, что недостатки именно одной из этих моделей были подтверждены медицинскими опытами). Однако в следующей версии конструкции Никифоров применяет новые приемные вариометры «с увеличенной минимальной самоиндукцией», благодаря чему «ныне дело двинулось»[114 - РГА ВМФ Ф. 401. Оп. 3. Д. 92. Л. 218.]. Однако, исходя из отсутствия взаимодействия с Обществом морских врачей, мы делаем вывод, что в предвоенном 1913 г. деятельность Никифорова была максимально сфокусирована на непосредственных задачах или же техническая проблема «примешивания посторонних шумов от вибрации резины» не была решена. В 1914 г. понижение в должности и начало первой мировой войны, очевидным образом, и вовсе устранили непрофильную гражданскую тематику из работы и мастерской и талантливого инженера.

Итак, нами обнаружен исторический факт проведения в 1912 гг. в мастерской Радиотелеграфного депо Минного отдела Главного управления кораблестроения Морского ведомства научно-конструкторских работ по проблематике дистанционной трансляции биомедицинских данных средствами телекоммуникаций. На фоне процессов институционализации научной деятельности Радиотелеграфного депо, соответствующие работы носили скорее инициативный характер.

Выявленные нами признаки формального структурирования научной деятельности Радиотелеграфного депо могут быть расценены как сформировавшийся контекст для масштабирования исследований, которым и воспользовался руководитель мастерской

А. К. Никифоров, творчески сконструировав техническое решение для сферы биомедицины.

Сравнительное изучение позволяет утверждать, что в изучаемый период времени общий уровень технического развития принципиально не позволял решить проблему качественной передачи биомедицинских данных на расстояние, превышающее несколько метров. Тем не менее творческий научный поиск А. К. Никифорова соответствовал мировым научным тенденциям того времени; ученый внес свой вклад в накопление знаний и будущее становление биотелеметрии, как отдельного научного направления.

2.3. Как поспорили Эйнтховен и Самойлов

Едва став общедоступным, телефон приковал к себе внимание врачей-исследователей. И если передача звука оказалась неприменимой с точки зрения медицинской диагностики, то использование средств телефонной связи для обмена информацией в виде электросигналов получило свое бурное развитие спустя несколько лет.

Первым научным исследованием в этой области стал эксперимент Виллема Эйнтховена (Wilhelm Einthoven, 1860—1927, профессор физиологии Университета Лейдена, Нобелевский лауреат по физиологии и медицине «За открытие техники электрокардиограммы» (1924)) и Йоганесса Босхи (Johannes Bosscha, 1831—1911, директор Политехнического института Делфта), состоявшийся в г. Лейден (Нидерланды) в 1905—1906 гг.

В истории науки и техники В. Эйнтховен известен как создатель методологии фиксации электрокардиограммы (ЭКГ), остающейся фундаментальной по сей день. Работая над этой проблематикой, в начале ХХ века, Виллем Эйнтховен изобрел специальный прибор – струнный гальванометр – ставший ключевым компонентом электрокардиографа. Это было весьма громоздкое устройство («Оригинальный аппарат в Лейдене был огромен по размеру, так как занимал 2 комнаты, весил 600 фунтов, включал огромный электромагнит и требовал 5 человек, чтобы управлять им. Перегрев требовал наличия постоянной проточной воды для охлаждения электромагнита»[115 - Einthoven W. Le telecardiogramme // Archives Internationales Physiologie. 1906. Vol. IV. P. 132—164.]). Этот прибор Эйнтховен сконструировал в своей домашней лаборатории и тут же столкнулся с проблемой – для масштабных испытаний нужен был доступ к пациентам. Теоретически предполагая, что «здоровое» и «больное» сердца обладают разной электрофизиологией, ученый хотел доказать это на практике[116 - Там же.]. Для этого нужно было обследовать большое количество больных. Перевозить прибор в клинику было крайне затруднительно, а приглашать пациентов домой – невозможно по понятным причинам.

В поисках решения проблемы Эйнтховен обратился к коллегам и вскоре нашел поддержку – профессор физики Й. Босха предложил передавать электросигнал дистанционно из клиники в лабораторию. Для реализации идеи Голландским научным обществом был выделен грант в размере 500 гульденов (флоринов)[117 - de Waart A. Het Levenswerk van Willem Einthoven, 1860—1927 / In: Prakken J.A., ed. Honderdjarig bestaan der Vereniging Neederlandsch Tidschrift voor Geneeskunde [The 100th Anniversary of the Society for the Dutch Journal of Medicine]. Harlem: De Erven & Bohn, 1957. 98 р.]; значимую роль в выделении субсидии сыграл профессор Place – президент представительства указанного научного общества в г. Гарлем[118 - Einthoven W. Le telecardiogramme // Archives Internationales Physiologie. 1906. Vol. IV. P. 132—164.]. Ученые получили поддержку от телефонной компании г. Лейден. В результате была создана система: в Академической клинике было смонтировано устройство для получения электрокардиосигнала, от него данные передавались по телефонному кабель в домашнюю лабораторию Эйнтховена, где фиксировались струнным гальванометром. Кабель был проложен специально, по воздуху на расстояние в 1,5 километра (при участии инженеров Ribbink и Yan Bork)[119 - Barold S. S. Willem Einthoven and the birth of clinical electrocardiography a hundred years ago // Card. Electrophysiol. Rev. 2003. №7 (1). Р. 99—104.]. Известно, что особые усилия были потрачены на обеспечение помехоустойчивости (колебания проводов, электромагнитное влияние земли искажали передаваемые данные).

В итоге ученые, в ходе целой серии опытов, все же добились необходимого качества передачи данных за счет специальной изоляции кабеля[120 - Hjelm N. M., Julius H. W. Centenary of tele-electrocardiography and telephonocardiography // J. Telemed. Telecare. 2005. №11 (7). Р. 336—338.].

22 марта 1905 года Эйнтховен и Босха зафиксировали ЭКГ у здорового мужчины-добровольца (предположительно, это был ассистент самого Эйнтховена по имени C. J. de Jongh[121 - Там же.]), находящегося в домашней лаборатории. Затем доброволец отправился в Академическую клинику, где ЭКГ была зафиксировано повторно, на этот раз – дистанционно, с трансляцией электросигнала на 1,5 км. Ученые сопоставили обе ЭКГ и отметили их практически полную идентичность. Это был первый случай успешной дистанционной трансляции результатов электрокардиографии средствами электросвязи[122 - Barold S. S. Willem Einthoven and the birth of clinical electrocardiography a hundred years ago. Р. 99—104; Strehle E. M., Shabde N. One hundred years of telemedicine: does this new technology have a place in paediatrics? // Archives of Disease in Childhood. 2006. №91. Р. 956—959.].

Техническое решение под названием «телекардиограмма» (фр. «telecardiogramme») и выявленные с его помощью многочисленные электрофизиологические феномены были систематизированы (рис. 2.2). Соответствующие доклады В. Эйнтховен представил Голландскому научному обществу в 1905 г. и Обществу физики, медицины и хирургии в 1906 г.[123 - Matthewson F. S. L., Jackh H. «The telecardiogram» // Am. Heart. J. 1955. №49. Р. 72.], а также – опубликовал в 1906 году в журнале «Archives Internationales Physiologie». Процитируем: «Он [пациент – прим. автора] комфортно сидит в кресле и обе его руки погружены в большие стеклянные банки, к которым присоединены провода, идущие в лабораторию; или он держит в банках одну руку и ногу. Электрокардиограмма, в этом случае – телекардиограмма – транслируется в лабораторию. Проводимая таким образом процедура практична и проста, ее преимуществом является быстрота выполнения, по сравнению с использованием гальванометра у постели больного». Виллем Эйнтховен утверждал, что физические характеристики протестированного канала связи вполне позволяют дистанционно транслировать ЭКГ между Лейденом и Роттердамом или Амстердамом[124 - Einthoven W. Le telecardiogramme // Archives Internationales Physiologie. 1906. Vol. IV. P. 132—164.].

Рисунок 2.2 – Пациент в университетской клинике Лейдена в процессе проведения эксперимента «телекардиограмма» (22.03.1905, Нидерланды)[125 - Фотография из Einthoven W. Le telecardiogramme // Archives Internationales Physiologie. Vol. IV. 1906. P.132—164, опубликованная в Hjelm NM, Julius HW. Centenary of tele-electrocardiography and telephonocardiography // J Telemed Telecare. 2005. Vol. 11, №7. Р. 336—338.]

Особо следует отметить, что именно в этой научной статье впервые использована латинская приставка «теле-» для обозначения дистанционного взаимодействия в медицинской науке и практике посредством телекоммуникаций. С точки зрения терминогенеза концепции «телемедицины» (как применения электросвязи в клинической практике и медицинской науке) очевиден приоритет В. Эйнтховена.

«Телекардиограмма» стала, с одной стороны, результатом научно-технических разработок, а с другой – явилась инструментом осуществления научных исследований в области электрофизиологии.

Необходимо отметить, что через год – фактически после публикации обобщающей статьи – работы по дистанционной трансляции ЭКГ были прекращены по экономической причине. Ни взирая на все усилия, финансовой поддержки для продолжения функционирования системы дистанционной трансляции ЭКГ Виллем Эйнтховен более не получил[126 - Snellen H. A. Willem Einthoven (1860—1927) Father of electrocardiography. Springer Dordrecht, 1995. 140 p.] и исследований в области биотелеметрии не вел.

Необходимо изучить восприятие идеи «телекардиограммы» учеными России и стран мира в ближайшие десятилетия после эксперимента В. Эйнтховена.

В целом, биотелеметрический опыт В. Эйнтховена не получил масштабного резонанса в научном сообществе – как в России, так и за рубежом. Тем не менее он был известен, изучен и переосмыслен.

В России методика и результативность эксперимента Эйнтховена были проанализированы в трудах профессора Александра Филипповича Самойлова (1867—1930) – выдающегося ученого-физиолога, основоположника научной и клинической электрокардиографии в России и в СССР. Научная и педагогическая деятельность А. В. Самойлова, в первую очередь, связана с Московским и Казанским университетом. История профессионального развития, научных исследований, экспериментов, научно-организационных усилий Александра Филипповича хорошо и детально изучена многочисленными отечественным и зарубежными авторами[127 - Alexander Philip Samoiloff. 1867—1930 // American Heart Journal. 1932. Vol. 7, №3. Р. 394—395; Krinkler D. M. Alexander Filipovich Samojloff and Paul Dudley white: Electrocardiography and a Russian-American friendship // Journal of the American College of Cardiology. 1989. Vol. 14, №2. P. 530—531; Терегулов Ю. Э.,Подольская М. А. Основатель клинической физиологии и функциональной диагностики – Александр Филиппович Самойлов // Медицинский алфавит. 2022. №11. С. 53—58; Звёздочкина Н. В., Зефиров А. Л., Писарева С. В., Терегулов Ю. Э. Александр Филиппович Самойлов. К 150-летию со дня рождения. Казань, 2017. 36 с.; Зефиров А. Л., Звёздочкина Н. В. Александр Филиппович Самойлов – основоположник электрофизиологических исследований Казанской физиологической школы // Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2017. №2. С. 50—57; Макаров Л. М. Александр Филиппович Самойлов – основатель отечественной школы электрокардиографии и электрофизиологии // Функциональная диагностика. 2011. №3. С. 7—10; Иванова А. Н. История становления электрокардиографии: А. Ф. Самойлов и его статья «электрокардиограммы» // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер.: Гуманитарные науки. 2020. №12. С. 11—15.], но ключевым трудом, безусловно, является фундаментальная монография Н. А. Григорян, изданная в 1963 г.[128 - Григорян Н. А. Александр Филиппович Самойлов. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1963. 203 с.] «Самойлов начал заниматься электрокардиографией в эйнтховенский период <…> До Самойлова об электрокардиографии в России ничего не знали»[129 - Там же. C. 137.]. Действительно, первый надежный и реально функционирующий прибор для фиксации ЭКГ (струнный гальванометр конструкции В. Эйнтховена) появился в России благодаря инициативе и усилиям Александра Филипповича. Очень быстро в его лабораторию для работы на уникальном приборе, фигурально выражаясь, выстроилась целая очередь ученых[130 - Переписка А. Ф. Самойлова и И. С. Бериташвили / сост., авт. вступ. ст. Н. А. Григорьян. М.: Наука, 1986. 100 с.]. Сам же профессор Самойлов использовал прибор для изучения нормальной, а позднее и патологической физиологии сердца. Он внес колоссальный вклад в теорию электрокардиограммы, дал миру знания о патогенезе нарушений ритма и проводимости. Мы не будем подробно повторять хорошо известные и давно опубликованные материалы; в контексте нашего исследования изучим аспекты, лишь непосредственно связанные с историей научного развития биотелеметрии. При этом мы используем в том числе документы, выявленные нами в Архиве Российской академии наук и впервые публикуемые.

В 1904 г. А. Ф. Самойлов направил В. Эйнтховену письмо с просьбой о личной встрече; об этом факте мы судим по ответному сообщению, датированному 3 июля 1904 г. – Эйнтховен пишет: «Для меня было бы честью и удовольствием принимать Вас у себя и показать Вам свою лабораторию. Но, к сожалению, указанный Вами период времени не очень подходит, потому что начнется отпуск и придется ремонтировать и красить некоторые комнаты. Да и сам я хотел бы уехать. Пожалуйста, сообщите мне, есть ли у Вас планы посетить международный конгресс физиологов в Брюсселе (с 30 августа по 3 сентября). Брюссель недалеко от Лейдена, и, если Вы захотите после конгресса приехать ко мне, то мне будет очень приятно все подготовить, чтобы продемонстрировать вам некоторые инструменты, а, если пожелаете, и некоторые опыты. Надеюсь, что Вы мне простите мою просьбу о переносе Вашего визита до времени проведения конгресса» (данное письмо мы публикуем впервые)[131 - АРАН. Ф. 652. Оп. 2. Д. 211. Л. 9—10. Необходимо дать следующие комментарии относительно первой публикации данного письма (Григорян Н. А. Александр Филиппович Самойлов. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1963. 203 с.). В первом предложении, непосредственно адресованном гальванометру, допущена техническая (?) неточность в дате; в оригинале письме указан 1903 (АРАН. Ф. 652. Оп. 2. Д. 54. Л.1—2), а не 1905 г., соответственно фраза звучит так: «Когда я недавно перелистывал Пфлюгеровский Архив, я обнаружил, что в 1903 году Вы впервые записали ЭКГ».].

Действительно, первое личное знакомство состоялось на указанном выше конгрессе, затем последовал визит в лабораторию в Лейдене.

Между двумя учеными завязалась настоящая дружба, хорошо известна и частично опубликована их переписка (включая хорошо известное шуточное письмо А. Ф. Самойлова, адресованное отнюдь не Эйнтховену, а его изобретению струнному гальванометру[132 - АРАН. Ф. 652. Оп. 2. Д. 54. Л. 1—2.]). Спустя несколько лет после скоропостижной смерти Эйнтховена в 1927 г. Самойлов опубликовал душевные воспоминания о коллеге и друге[133 - Samojloff A. Reminiscences of the late professor Willem Einthoven // American Heart Journal. 1930. Vol. 5, №5. P. 545—548.].

Уже после отъезда Самойлова, в 1905 г. Эйнтховен проводит свой биотелеметрический эксперимент, годом позже публикуют статью «Le Telecardiogramme».

Были ли и в какой форме личные обсуждения этой разработки двумя учеными выяснить не удалось, соответствующая переписка в архивах не отложилась, иные свидетельства не опубликованы.

Однако в 1909 г. А. Ф. Самойлов публикует в Германии брошюру Elektrokardiogramme – свою первую систематизирующую работу об ЭКГ[134 - Samoiloff A. F. Elektrokardiogramme. Sammlung anatomischer und physiologischer Vortrage und Aufsatze (Ganpp and Bagel). Jena: Verlag Von Gustav Fischer, 1909. 74 p.]. По некоторым данным, это была первая в мире книга об электрокардиографии[135 - Krikler D. M. Alexander Filipovich Samojloff and Paul Dudley white: Electrocardiography and a Russian-American friendship // Journal of the American College of Cardiology. 1989. Vol. 14, №2. P. 530—531; Он же. Historical Aspects of Electrocardiography // Cardiology Clinics. 1987. Vol. 5, №3. P. 349—355; Shapiro E. The first textbook of electrocardiography: Thomas Lewis: Clinical electrocardiography // Journal of the American College of Cardiology. 1983. Vol. 1, №4. P. 1160—1161.].

В личных материалах Самойлова нам удалось обнаружить черновик списка литературы к этому изданию. Список начинается с двух статей Эйнтховена: под номером 1 Ueber die Form des menschlichen Electrocardiogramms[136 - Einthoven W. Ueber die Form des menschlichen Electrocardiogramms // Pfl?ger Arch. 1895. №60. Р. 101—123.], под номером 2 – Le Telecardiogramme[137 - АРАН. Ф. 652. Оп. 1. Д.16. Л. 10.]; далее следуют ссылки на статьи самого Самойлова и иных авторов. В итоговый же список, опубликованный в брошюре, входят уже 8 статей Эйнтховена. Выявленный материал позволяет нам утверждать, что биотелеметрический эксперимент, проведенный в Лейдене, был очень хорошо знаком Самойлову.

Тщательно систематизировав в брошюре литературные данные и собственный опыт А. Ф. Самойлов задается вопросом: «как следует реализовывать метод электрокардиографии в клинической практике?»[138 - Самойлов А. Ф. Электрокардиограмма. Казань: Медицина, 2017. С. 73.]. Причина вопроса состоит в следующем: струнный гальванометр Самойлов разместил в физиологической лаборатории; здесь же он проводит с его помощью различные эксперименты, исследует деятельность сердца здоровых людей и лишь спустя некоторое время, с осторожностью, приступает к обследованиям больных. Вместе с тем Самойлов сразу устанавливает тесную взаимосвязь с врачами-учеными, предвидя колоссальную значимость электрокардиографии для практической медицины[139 - Григорян Н. А. Александр Филиппович Самойлов. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1963. 203 с.]. По мере накопления знаний и усиления навыков фиксации ЭКГ и возникает дилемма: «пациент возле прибора» или «прибор возле пациента»?

А. Ф. Самойлов пишет: «Эйнтховен решил эту задачу следующим образом (6). Он объединил при использовании особых сложно осуществимых мер предосторожности свой институт с университетской клиникой проводами и регистрировал в свой лаборатории сердечные токи больных, которые находились в клинике. В некотором отношении это блестящее решение задачи, но оно связано с большими трудностями. Через любой современный город во всех направлениях проходят трамвайные, телефонные, осветительные провода; ток этих проводов в состоянии повлиять на линию между клиникой и лабораторией и таким образом исказить кривые сердечных токов. Эйнтховен много боролся с подобными сложностями. Негативная сторона решения Эйнтховена заключается также в том, что при этом регистрация пульса, сердечного толчка если не совсем не осуществима, то все же сильно затруднена; в случае одновременной регистрации пульса, сердечного толчка и т. п. следовало бы для каждого регистрируемого момента провести дополнительную линию. Перевозить больных в физиологическую лабораторию – это самое простое в экстренном случае, но при этом, разумеется, тяжелые случаи, которые часто представляют самый большой интерес, будут потеряны для электрического исследования. Без сомнения, кривые сердечных токов должны регистрироваться в самой клинике. Клиника должна сама исследовать свои задачи. Конечно, при этом нужно позаботиться о подходящем персонале, который должен пройти соответствующее физическое и физиологическое обучение»[140 - Самойлов А. Ф. Электрокардиограмма. Казань: Медицина, 2017. C. 73.].

Итак, в 1909 г. А. Ф. Самойлов концептуально отказался от биотелеметрического подхода. По его мнению, со временем аппаратура для снятия ЭКГ должна быть перенесена из лаборатории в клинику, где и применяться непосредственно возле постели больного. С одной стороны, подход верный, действительно массово и успешно реализовавшийся со временем.

С другой стороны, – реалии практической медицины и развитие клинической науки, также со временем привели к принципиальному пересмотру вопроса применения биотелеметрии в электрокардиографии. Сложившееся во второй половине ХХ в. научно-практическое направление дистанционной ЭКГ-диагностики обусловило даже определенные социальные изменение, о чем подробно будет сказано далее. Здесь же, увы, будет уместно процитировать самого А. Ф. Самойлова: «Если история наук по справедливости считается историей ошибок человеческого ума, то история Э. [электрофизиологии – прим. автора] сугубо заслуживает такого отзыва»[141 - АРАН Ф. 652. Оп. 1. Д. 9. Л. 3.].

Впрочем, в первом десятилетии ХХ века, указанные в брошюре технические сложности, действительно могли быть слишком значительны и вызвать определенное разочарование идеей дистанционной передачи биомедицинских данных. Свою брошюру А. Ф. Самойлов отправил Эйнтховену, а в сентябре 1909 г. получил лаконичный, но вполне душевный и вежливый ответ: «Дорогой друг, с большим удовлетворением прочел Вашу работу „Электрокардиограммы“, за отправку которой мне я Вас сердечно благодарю. В Ваших рассуждениях Вы выдвинули на передний план суть самого вопроса, а там, где Вы затрагиваете личные отношения, Вы с большой радостью выделили заслуги других людей, а не Ваши собственные. То, что Вы написали обо мне, может исходить только от хорошего друга, и это глубоко тронуло мое сердце. Мы скоро увидимся? С глубоким почтением к Вашей супруге, ваш покорный слуга В. Эйнтховен» (данное письмо мы публикуем впервые)[142 - АРАН. Ф. 652. Оп. 2. Д. 211. Л. 21—22.].

В начале ХХ в. широкому научному, а затем и практическому развитию электрокардиографии препятствовали многочисленные технические и инфраструктурные сложности. На соответствующие проблемы ярко указывал в своих лекциях профессор А. Ф. Самойлов: «К сожалению этот метод [ЭКГ – прим. автора] не может быть так обширно применен, как было б желательно – имеются препятствия для широкого применения его медиками. Такими препятствиями являются его сложность и трудность, при чем трудность двоякого рода: во-первых, чисто методического характера: для того чтобы владеть этим методом, нужно обладать сочетанием определенных знаний, нужно знать физику, электричество, электротехнику, нужно знать оптикум проэкционный, фотографию; кроме того, что нужно ясно представлять целый ряд физиологических и патологических данных, именно тех, на которые врач не обращает внимания, потому именно, что он не имеет дела с этой методикой и, следовательно, не имеет дела с теми формами мышления, которых требует электрокардиографический метод. Даже клиницисты, не воспитанные на этом методе, не могут свыкнуться с ним, и поэтому, в сущности, не в состоянии культивировать его дальше, не в состоянии даже следить за его развитием»[143 - АРАН Ф. 652. Оп. 1. Д. 53. Л. 5—8.].

Решением этой проблемы и могла стать «телекардиограмма»…

Таким образом, в первой трети ХХ в. в России применение телекоммуникаций в медицинских целях носило преимущественно прикладной характер. Научные эксперименты были единичными, спорадическими. Толчком к системному развитию научных исследований в области биотелеметрии послужил практический запрос ученых-физиологов; этому вопросу посвящена следующая глава.

ГЛАВА 3. «РАДИОМЕТОДИКА»

Идеи – это огни в ночи, манящие к новым и новым свершениям, а не вериги, сковывающие движения и творчество.

Л. Н. Гумилев

3.1. Новая жизнь – новая наука

В первой четверти ХХ века биологическими и медицинскими науками были накоплены достаточно обширные знания о функционировании центральной нервной системы; рядом крупных научных школ (прежде всего – академика Ивана Петровича Павлова, 1849—1936) сформированы фундаментальные представления о рефлекторной деятельности.

Вместе с тем по мере развития методологий физиологического эксперимента все яснее обозначилась критично важная проблема: все накопленные знания касались биологического объекта, находящегося в условиях искусственного ограничения подвижности. Обследуемых животных помещали в специальные устройства (станки), блокирующие свободу передвижений; для чистоты эксперимента создавались искусственные условия световой и шумоизоляции. На определенном этапе развития науки такой подход позволял решать требуемые задачи и накапливать новые знания. Однако со временем накапливалось все больше сомнений о возможности интерполировать результаты, полученные в искусственных ограничивающих условиях, на все процессы и формы жизнедеятельности. Если говорить о физиологии человека, то в изучаемый период времени отсутствовала возможность исследовать состояние и работу организма непосредственно в процессе некой активной деятельности (физических упражнений, труда). Можно было зафиксировать те или иные параметры (например, частоту пульса, показатели дыхания, температуру тела и т.д.) до и после физической активности, но совершенно нельзя было это сделать во время нее. Одним словом, для ученого-физиолога первой четверти ХХ века свободно перемещающийся, необремененный фиксаторами, находящийся

в естественной среде обитания биологический объект оставался «черным ящиком».

Со временем указанная проблема была решена путем появления в науке отдельного направления – биологической телеметрии (динамической биорадиотелеметрии), объединившего технологии и методологии дистанционной фиксации физиологических параметров у человека в процессе обычной жизнедеятельности. Биологическая телеметрия обеспечила качественный переход в науках о жизни, став ключевым методом получения новых знаний в клинических научных дисциплинах, космической медицине, медицине труда, физиологии и биологии в целом.

Постепенное формирование и развитие этого направления связано с именами многочисленных ученых, с деятельностью самых разных коллективов и учреждений. Однако подлинные изобретатели базовой концепции и первых методов биологической телеметрии остаются практически забытыми.