Разработка методов инструментальной диагностики началась практически одновременно с возникновением методов физической диагностики. Первый прибор «для осмотра различных каналов и полостей человеческого тела» был изобретен Ф. Боццини (1805—1807). Далее были предложены «зеркало для маточных исследований» (Рекамье, 1818), «уретро-пузырное зеркало» (П. Сегалас, 1825) и гортанное зеркало (Б. Бабингтон, 1829). Однако эти приборы оказались далеки от совершенства и не получили распространения. Признание эндоскопии относится к 50-60-м годам XIX в. и связано с изобретением В. Крамером «ушной воронки» (1849); Г. Гельмгольцем — офтальмоскопа (1851); Л. Тюрком и И. Чермаком — ларингоскопа и Дезормо — первого эндоскопа, обеспечивавшего достаточно яркое освещение мочеиспускательного канала и мочевого пузыря (1855). Изобретение эндоскопической техники обеспечило бурный прогресс в изучении заболеваний пищевода, желудка, мочевого пузыря и мочевыводящих путей, женских половых органов, органов слуха и зрения и во многом способствовало выделению офтальмологии, оториноларингологии, гинекологии и урологии в самостоятельные клинические дисциплины.
В 40-70-е годы XIX в. к физическим и инструментальным методам диагностики добавились методы, позволявшие выявлять не только структурные, но и функциональные изменения. Появление первой функционально-диагностической методики датируется 1844 г. и связано с именем английского врача Дж. Гетчинсона, который изобрел спирометр — аппарат, позволявший выявлять нарушения объемных и скоростных показателей внешнего дыхания. В 1854 г. К. фон Фирордтом был изобретен первый сфигмограф — прибор, позволявший осуществлять диагностику нарушений ритма сердца и изменений артериального давления. В 60-е — первой половине 70-х годов XIX в. функциональная диагностика пополнилась методиками термометрии и построения температурных кривых (Л. Траубе, Вундерлих), зондирования желудка и двенадцатиперстной кишки (А. Куссмауль, В. фон Лейбе, 1871—1872). Усилиями В. Эрба, А. Моссо, О. Розенбаха получили широкое распространение тестовые исследования, направленные на выявление нарушений отдельных функций нервной системы, получившие название «рефлексов» (сухожильные, кожные и др.). Одновременно с этим неотъемлемым компонентом врачебной работы в ведущих европейских клиниках и госпиталях становится и лабораторная диагностика: в клинических лабораториях выполнялись «общий анализ крови», «анализ мочи и мочевого осадка»; проводились исследования рвотных масс, желудочного сока, мокроты.
Внедрение во врачебную практику методов функциональной и лабораторной диагностики обеспечило дальнейший прогресс диагностики. Во-первых, с их помощью удалось обнаружить и описать новые заболевания и клинически значимые симптомы, такие, например, как гипертония и гипотония, лейкоцитоз, гастрит с повышенной и пониженной кислотностью и др. Во-вторых, благодаря этим методам диагностическое исследование обрело новое качество. В распоряжении врачей появилась возможность получать объективные данные не только о факте поражения того или иного органа, но и о степени утраты им «функциональной способности», что в свою очередь открыло возможности для научно обоснованного прогноза развития заболевания, определения характера терапии и границ ее допустимости.
Революционный переворот в представлениях о болезни и бурный прогресс диагностики показали, что множество рвотных, слабительных, потогонных, мочегонных препаратов и обильные кровопускания, использовавшиеся для «изгнания» из организма чужеродных существ и служившие основными лечебными средствами «старой медицины», непригодны для целей излечения от большинства болезней. Поначалу это вызвало у врачей глубокое разочарование, достигшее масштабов терапевтического нигилизма. «Мы можем распознать, описать и понять болезнь, — прямо указывал один из крупнейших клиницистов 30-40-х годов XIX в. Й. Шкода, — но мы не должны даже мечтать о возможности повлиять на нее какими-либо средствами». Однако в дальнейшем именно ясное осознание необходимости отказа от терапевтических подходов и «лекарственных сокровищ» древности сыграло решающую роль в развертывании крупномасштабной реформы лечебного дела. Эта реформа началась в 40-60-е годы XIX в. и привела к появлению в арсенале врачей первых лекарственных препаратов, представлявших собой чистые химические вещества с известными фармакологическими свойствами, научно обоснованными дозировками и показаниями к применению.
Такое достижение стало результатом совместных усилий сначала химиков, выделивших из растительного сырья алкалоиды и разработавших методы получения синтетических соединений, обладающих физиологической активностью, а затем врачей, взявших на вооружение экспериментальный метод изучения фармакологических свойств этих веществ (Р. Бухгейм, О. Шмидеберг). Из числа созданных и внедренных в практику в период второй научной революции в медицине новых лекарственных препаратов наибольшее значение имели — морфий, хинин, кодеин, атропин, дигиталин, йод, йодоформ, хлоралгидрат, амилнитрит и нитроглицерин.
Особого упоминания заслуживает открытие (У. Мортон, 1846; Дж. Симпсон, 1847), всестороннее экспериментальное изучение (М.-Ж.-П. Флуранс, Дж. Сноу, Н.И. Пирогов) и внедрение во врачебную практику (Р. Листон, И. Диффенбах, Ф.И. Иноземцев, Н.И. Пирогов, Ж.-Ф. Мальген, Дж. Симпсон) общего ингаляционного наркоза на основе использования эфира и хлороформа. Широкое внедрение общего обезболивания оказало существенное влияние на развитие хирургии, позволив, во-первых, существенно уменьшить число смертных случаев от развития болевого шока, а во-вторых, увеличить время проведения оперативных вмешательств, что в свою очередь способствовало повышению качества их выполнения.
В середине 70-х годов XIX в. возникли и получили признание качественно новые взгляды на фундаментальные основы жизнедеятельности человеческого организма в здоровом и больном состоянии, ознаменовавшие собой начало третьей научной революции в западной медицине.
Первым потрясением стали результаты экспериментальных исследований немецкого физиолога Э. Пфлюгера, выполненных им в 1872—1875 гг. и неопровержимо доказавших ошибочность сразу двух ключевых положений прежней системы представлений.
Во-первых, прижизненное разрушение органических веществ (углеводов, жиров, белков), обеспечивающее организму необходимую для жизни энергию, происходит не в результате прямого воздействия кислорода на эти вещества, т. е. не является прямым окислением или «медленным горением» (лягушки, помещенные Э. Пфлюгером в атмосферу чистого азота, могли существовать около 20 часов и выделяли при этом значительное количество углекислого газа). Во-вторых, местом протекания этих процессов является не кровь, а клетки, и разрушению подвергаются не поступающие в кровь органические вещества пищи, а собственное «живое вещество» клеток (лягушки, сосудистая система которых была тщательно промыта от крови и наполнена физиологическим раствором («солевые лягушки»), долгое время продолжали выделять нормальное количество углекислого газа).
Экспериментальные исследования Э. Пфлюгера заставили полностью переосмыслить весь накопленный к тому времени фактический материал, касавшийся изучения проблем жизнедеятельности. Ключевую роль в решении этой задачи сыграл крупнейший физиолог XIX столетия К. Бернар. В серии публикаций 1875—1878 гг. он высказал и обосновал принципиально новый взгляд на фундаментальные основы жизнедеятельности — «жизнь есть результат столкновения между внешним миром и организмом», состоящий из двух разнонаправленных процессов — разрушения (распада органических веществ клетки) и созидания (органического синтеза), протекающих в строго определенных физико-химических условиях.
К. Бернар полагал, что процесс распада органических веществ, обеспечивающий выделение энергии, протекает в протоплазме клеток и вызывается особыми белками самого организма — ферментами. «Органическое созидание» состоит в восстановлении «разрушенных во время активной жизнедеятельности элементов тела» и, согласно высказанной им гипотезе, является результатом физиологической активности клеточных ядер, в которых синтезируются органические вещества, поступающие затем в протоплазму клетки для того, чтобы «вновь оказаться разрушенными».
Оба процесса были признаны им универсальными для всех форм живых существ, а возможность их осуществления поставлена в прямую зависимость от физико-химических условий среды, в которой находятся клетки. Применительно к организму человека роль такой среды К. Бернар отвел крови, лимфе и межтканевой жидкости, назвав их внутренней средой организма, а сохранение оптимальных для клеток физико-химических показателей этой среды — важнейшим условием «свободной жизни» и основной задачей всех без исключения систем органов.
Подобно А. Лавуазье, Э. Пфлюгер и К. Бернар обозначили программу научных исследований в области изучения фундаментальных основ жизнедеятельности на много лет вперед. Практическая реализация этой программы привела к множеству судьбоносных открытий, часть из которых была совершена уже в последней четверти XIX столетия.
Ряд крупных научных прорывов был совершен и в области изучения механизмов регуляции и поддержания постоянства физико-химических показателей внутренней среды организма.
Во-первых, в 1893—1898 гг. английский физиолог Дж. Ленгли открыл и детально описал принцип устройства и механизмы функционирования так называемой автономной (вегетативной) нервной системы. Дж. Ленгли выделил в ее составе два отдела (симпатический и парасимпатический), доказал их функциональный антагонизм и возможность самостоятельно осуществлять процессы регуляции физиологической активности подавляющего большинства внутренних органов и систем.
Во-вторых, экспериментальные исследования Н.И. Лунина (1881), Т. Кохера (1883), Д. Муррея (1891); Э. Шеффера (1894), Й. фон Меринга (1889), Ш. Броун-Секара (1889); И.П. Павлова (1897) показали существование принципиальной возможности не только нервной, но и гуморальной регуляции деятельности внутренних органов и показателей внутренней среды. На основании этих исследований была высказана гипотеза о существовании особых химических веществ, обладающих выраженной физиологической активностью, полностью подтвердившаяся уже в начале XX в. после открытия гормонов и витаминов.
Чрезвычайную эффективность механизмов нейрогуморальной регуляции наглядно продемонстрировали экспериментальные исследования физиологии пищеварительной системы, выполненные научной группой под руководством российского физиолога И.П. Павлова. И.П. Павлов и его сотрудники установили основные закономерности функционирования главных пищеварительных желёз (слюнных, желудочных, дуоденальных, поджелудочной железы, печени), раскрыли механизмы их регуляции и впервые сформировали целостное представление о деятельности пищеварительного тракта как единой физиологической системе (1897).
Наконец, в-третьих, были обнаружены физиологические механизмы, обеспечивающие сохранение постоянства внутренней среды в условиях непосредственного воздействия на нее внешних «враждебных агентов», определившие впоследствии открытие еще одной системы органов человеческого организма — иммунной.
Этот важнейший научный прорыв стал итогом сразу нескольких выдающихся открытий, первое из которых было совершено еще на рубеже 50-60-х годов XIX в., но в условиях господства прежней системы представлений не получило признания среди врачей. Автором открытия стал французский естествоиспытатель Л. Пастер, представивший экспериментальные доказательства того, что брожение и гниение вызываются не кислородом воздуха или другими гниющими телами, как полагали химики и врачи, а являются прямым следствием жизнедеятельности мириадов микроорганизмов, чрезвычайно широко распространенных в природе.
Созданная Л. Пастером биологическая теория брожения и гниения встретила настолько резкие возражения со стороны ведущих врачей и естествоиспытателей Европы, что принять доводы Л. Пастера осмелились буквально единицы. Одним из них стал английский хирург Дж. Листер, который столь остро переживал факт гибели большинства прооперированных пациентов от гнойно-септических осложнений операционных ран, что был даже готов оставить врачебную профессию.
Опираясь на исследования Л. Пастера, Дж. Листер предпринял попытку разработки и внедрения принципиально нового метода лечения ран, ориентированного на исключение контакта микроорганизмов с биологическими жидкостями и тканями организма. Из трех использовавшихся Л. Пастером способов решения этой задачи — фильтрация воздуха, нагревание органических растворов и применение химических реагентов — Дж. Листер остановился на последнем. Основным «антимикробным» химическим реагентом Дж. Листер избрал карболовую кислоту (фенол) и поставил задачу так «окружить рану карболовой кислотой», чтобы уже попавшие в нее «зародыши» были уничтожены, а «новые», находящиеся в воздухе, не имели возможности попасть в нее. Эффект от применения нового метода оказался поразительным: количество гнойно-септических осложнений сократилось на порядок.
Первые публикации Дж. Листера (1865,1867), содержавшие обоснование нового метода лечения и полученные им результаты, были встречены большинством коллег откровенно враждебно. Однако после того как в первой половине 70-х годов XIX в. ряд ведущих хирургов (Р. Фолькман, К. Тирш, Э. Бергман, Ж. Пеан), следуя методике Листера, свели в своих клиниках гнойно-септические осложнения операционных ран практически к нулю, новый метод, названный «листеризмом», завоевал всеобщее признание.
Успех листеризма заставил врачебное сообщество обратить самое пристальное внимание на мир микроорганизмов, который в одночасье превратился в один из важнейших факторов влияния на здоровье человека. Возникло обоснованное предположение, что не только гниение ран, но и многие эпидемические болезни (считавшиеся «болезнями гниения») могут быть следствием воздействия микробов.
В 1876—1882 гг. главным образом усилиями немецкого врача Р. Коха, считающегося наряду с Л. Пастером основоположником бактериологии, был разработан точный метод выявления и идентификации «специфических живых возбудителей», позволивший уже в последней четверти XIX в. установить инфекционную природу целого ряда болезней человека и животных. В частности, было неопровержимо доказано, что микроорганизмы являются причиной возникновения проказы (Г. Хансен, 1874), сибирской язвы (Р. Кох, 1876), рожи (Р. Кох, 1878; Ф. Леффлер, 1881; Л. Пастер и Л. Тюилье, 1882), гонореи (А. Нейссер, 1879), куриной холеры (Л. Пастер, 1880), брюшного тифа (К. Эберт, 1881), туберкулеза (Р. Кох, 1882), азиатской холеры (Р. Кох, 1883), сапа (Ф. Леффлер, В. Шутц, 1882), дифтерии (Т. Клебс, Ф. Леффлер, 1883), столбняка (Н.Д. Монастырский, 1883, А. Николайер, 1884; Китасато, 1890), мягкого шанкра (О.В. Петтерсен, 1887) и др.
