Блог

С развитием науки и техники развивается и медицина. Программисты и ученые создают новые медицинские технологии. С каждым успешным шагом в этой области врачи получают возможность диагностировать и лечить все своевременно, что позволяет предотвратить возможные осложнения и улучшить жизнь пациентов. Цифровизация подразумевает качественное преобразование медицины, повышение ее эффективности за счет оптимизации и автоматизации системы, четкой организации работы всех ее звеньев, как в государственном, так и в частном секторе.

В Глобальной стратегии цифрового здравоохранения ВОЗ (World Health Organisation) на 2020-2025 гг. говорится, что здравоохранение с использованием цифровых технологий должно быть доступно всем пациентам. Приоритетными задачами являются безопасность и конфиденциальность информации, прозрачность обработки данных и укрепление доверия к электронным услугам.

В здравоохранении появилось так много инноваций: умные устройства, алгоритмы на основе искусственного интеллекта, больничные роботы, и это далеко не полный список технологий, которые могут изменить подход к диагностике и лечению в ближайшем будущем. Вот 10 лучших инноваций, которые привлекают внимание специалистов и медицинской сферы:

1. Искусственный интеллект

Искусственный интеллект (ИИ) может стать помощником врачей в различных областях деятельности:

·        Управление электронными медицинскими данными;

·         Диагностика заболеваний;

·         Планирование медикаментозного и хирургического лечения;

·         Персонализированное здравоохранение;

·         Мониторинг состояния здоровья;

·         Открытие новых лекарственных формул;

·         Виртуальное консультирование.

Алгоритмы ИИ автоматизируют рутинные процессы и существенно снижают нагрузку на медицинский персонал. Диагноз может быть проверен врачом в режиме онлайн, а при необходимости это может сделать и независимый консультант, обеспечивая доступ из любой точки мира.

2. Медицинская робототехника

Может ли робот выполнять медицинские операции? Этим вопросом ученые задаются с 1970-х годов. Первые медицинские роботы в хирургии появились как космические и военные проекты. Постепенно они совершенствовались и внедрялись в операционные. Сегодня легкие роботы помогают выполнять сложные хирургические операции.

Взаимодействие человека и робота - это принцип, который реализуется в хирургической роботизированной системе и может происходить следующим образом:

·        Хирург управляет конечностью робота с помощью тактильного интерфейса. За ходом операции он наблюдает через монитор и оптические каналы. На экране отображается операционная зона с внутренними органами пациента и необходимыми инструментами. На изображение может быть наложена трехмерная виртуальная модель, которая служит ориентиром для хирурга. Она создается заранее при подготовке к операции.

·         Роботизированная конечность с инструментом распознает движения рук хирурга и следует за ними.

Инновация позволяет проводить минимально инвазивные операции, что улучшает клинические результаты. Пациенты, прооперированные таким образом, быстрее выписываются из больницы и возвращаются к привычной жизни.

3. Портативные устройства мониторинга здоровья

Смарт-часы превращаются из аксессуара в миниатюрный диагностический комплекс. Они не только показывают время, но и выполняют множество других функций - от измерения количества сделанных шагов до анализа важных биологических показателей. В последние годы смарт-часы все чаще используются в медицине. Специализированные устройства теперь могут помогать круглосуточно следить за состоянием пациентов с различными проблемами:

·        С неврологическими проблемами. Мониторинг с помощью носимых устройств осуществляется у пациентов с болезнью Паркинсона, болезнью Альцгеймера, эпилепсией и инсультом. Устройство анализирует изменения голоса и речи, двигательные нарушения и фиксирует приступы; 

·         При сердечно-сосудистых заболеваниях. Отсутствие физической нагрузки является одним из кардиологических факторов риска. Прибор позволяет объективно оценить пройденное расстояние и физическую активность в течение дня. Эти данные могут стать убедительным аргументом для пациента в пользу изменения образа жизни. Прибор может отслеживать частоту сердечных сокращений. А в ближайшем будущем артериальное давление, биохимические и биологические датчики позволят получить еще больше информации.

Смарт-часы также улучшают соблюдение лекарственной терапии и диеты. Уже сейчас устройство может отслеживать глотательные и жевательные движения пациента и оценивать продолжительность приема пищи. Аналогичным образом такие устройства могут напоминать о необходимости принять лекарство12 или пройти назначенную процедуру.

Еще одна инновация в области мониторинга - датчики-пластыри. Это небольшие пластыри, которые приклеиваются к коже. Пластыри могут круглосуточно измерять артериальное давление, определять увеличение внутричерепной жидкости и даже проводить ультразвуковое сканирование внутренних органов.

В носимые устройства встроены алгоритмы глубокого обучения, позволяющие лучше анализировать полученную информацию. Нейронные сети учатся предсказывать начало сердечно-сосудистых заболеваний и оценивать качество сна.

4. Анализ и редактирование генома

В медицине для расшифровки генетического кода используется метод секвенирования ДНК. Ученые определяют последовательность химических соединений, составляющих цепочку ДНК, - нуклеотидов A, G, C и T. За ними скрывается информация о жизни организма и природе генетических заболеваний.

Портативный нанопоровый секвенатор - это инновация, умещающаяся на ладони. За его небольшими размерами скрываются мощные возможности секвенирования. Молекула ДНК проходит через наноразмерные белковые поры прибора и считывается в режиме реального времени. Система, оснащенная набором решений и программных приложений, позволяет быстро:

·        Оценить качество информации;

·         Поиск и исправление ошибок; 

·         Анализ и сборку генома.

Разработчики постоянно обновляют систему, создавая новые модифицированные белки для анализа. По данным некоторых исследований, точность новейших систем может превышать 90%.

5. Технологии виртуальной и дополненной реальности

Виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR) позволяют моделировать различные ситуации в медицине. С помощью устройств, устанавливаемых на голове, и трехмерных проекций врачи и пациенты погружаются в виртуальный мир. Там можно найти подходящее решение для диагностики и лечения.

Взаимодействие инноваций и медицины становится все более распространенным:

·        Лечение хронической боли и фантомных болей;

·         Улучшение внимания и памяти у пациентов с неврологическими заболеваниями;

·         Помощь при психических расстройствах: тревоге, депрессии, фобиях, расстройствах пищевого поведения.

VR-технологии являются удобным электронным наглядным учебником и тренажером для студентов-медиков. Трехмерные анатомические модели позволяют почувствовать себя настоящим ученым: можно вращать виртуальный орган, менять его масштаб. Инновация помогает будущим хирургам оттачивать свое мастерство. Прежде чем работать с реальными пациентами, они могут встретиться с виртуальными больными, чтобы улучшить навыки общения и отработать приемы оказания неотложной помощи.

6. Имплантируемые устройства и протезы

Медицинские имплантаты - это устройства или ткани, которые помещаются внутрь или на поверхность тела. Имплантаты давно используются в медицине для различных целей - от управления функциями организма до замены отсутствующей части тела.

В области устройств, ориентированных на пациента (PSD), изучаются методы изготовления индивидуальных имплантатов. Такие изделия учитывают анатомические особенности пациента и обеспечивают эстетически приемлемый результат. Разработка ПСД тесно связана с аддитивным производством. Модель имплантата сначала создается на компьютере с использованием КТ- и МРТ-изображений пациента, а затем печатается на 3D-принтере.

Другие инновационные идеи связаны с беспроводными технологиями. Имплантаты передают информацию о процессах внутри организма на компьютер. Ортопедические протезы оснащаются датчиками давления для получения информации о движении суставов. Разрабатываются имплантируемые датчики для оценки параметров сердечно-сосудистой системы. В нейрохирургии появляются прототипы, передающие данные об активности мозга по Wi-Fi.

7. Системы доставки лекарств

Масштаб очередной инновации зачастую не превышает нескольких микрометров. Нанотехнологии могут стать тем "курьером", на которого так сильно полагается медицина. Исследователи загружают наночастицы - полимерные, белковые, неорганические - макромолекулами лекарств, чтобы доставить их к очагу заболевания. При этом физические и химические свойства наночастиц изменяются таким образом, чтобы они попадали в нужную область.

Новинкой является биомиметическая система доставки лекарств (BDDS). Наносистема имитирует клетки или их компоненты. Такие "двойники" не только лучше доставляют и высвобождают лекарства, но и дольше находятся в кровотоке, способны обходить иммунитет и взаимодействовать с другими клетками.

8. Биопринтинг

Биопринтинг - это реализация давней мечты человечества о создании органов и тканей взамен поврежденных или утраченных. В основе инновации лежат методы 3D-печати. Для печати используются биочернила и специальная биобумага. Они создаются на основе жизнеспособных клеток, биоматериалов и биологических молекул.

Для создания модели ткани или органа снимки КТ и МРТ пациента загружаются в специализированное программное обеспечение. Затем выделяются клетки, подбираются биоматериалы и создаются биолипиды. Напечатанная структура созревает в биореакторе. Биопринтинг используется в нескольких областях медицины: при трансплантации, поиске лекарств и научных исследованиях.

Эта инновация позволила создать тканевые структуры для многих систем организма. Ученые экспериментируют с нервными клетками, отпечатывают кровеносные сосуды, выращивают фрагменты костной и хрящевой ткани для пластики при травмах и переломах.

10. Телемедицина

Телемедицина использует телекоммуникационные технологии для удовлетворения потребностей в здравоохранении. Сегодня она широко может обеспечить:

·        Обучение и консультирование пациентов; 

·        Удаленный мониторинг;

·        Обмен медицинскими данными и изображениями.

В телемедицине консультации врача с пациентом и врача с врачом проводятся по телефону, электронной почте, в режиме видеоконференции или с помощью мобильных устройств.

И врачи, и пациенты оценили удобство такого формата консультаций. В этом случае не нужно выходить из дома - связаться с врачом можно через компьютер или смартфон. Это экономит время, которое могло бы быть потрачено на дорогу и ожидание в очередях. 

Оцифровка медицинской сферы идет полным ходом, и в ближайшем будущем мы увидим все больше и больше разнообразных применений информационно-коммуникационных технологий в этой важной области, напрямую влияющей на качество жизни как в социальном, так и в личном плане.

Источники:

1.     Global strategy on digital health 2020-2025. Geneva: World Health Organization; 2021. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.

2.     GAO, Artificial Intelligence in Health Care: Benefits and Challenges of Machine Learning Technologies for Medical Diagnostics, GAO-22-104629 (Washington, D.C.: Sep. 29, 2022).

3.     https://www.annualreports.com/Company/intuitive-surgical-inc 

4.     https://www.hopkinsmedicine.org/health/treatment-tests-and-therapies/benefits-of-telemedicine

5.     https://www.fda.gov/medical-devices/products-and-medical-procedures/implants-and-prosthetics