Медицина будущего: что день грядущий нам готовит? Невероятные технологии медицины будущего

Биотех и медицина – одни из самых модных, востребованных и интересных направлений в высокотехнологичном бизнесе. Тысячи амбициозных стартапов привлекают миллиарды инвестиций и представляют продукты, которым место скорее на страницах фантастических романов. Хирурги, которые видят ваше тело насквозь, неразличимые глазом датчики, анализирующие информацию о вашем самочувствии, кибернетические конечности для инвалидов, лазерные скальпели, генная терапия, роботы-сиделки и многое другое. Как все это меняет мир медицины и что нас ждет в ближайшем будущем?

Диагностика

Основа лечения - правильный диагноз, поэтому почти треть современных компаний в биотехе так или иначе связаны с мониторингом физического состояния человека. Наиболее перспективное направление развития - внедрение в организм микродатчиков. Это могут быть небольшие таблетки вроде создаваемых FitBit, или биометрические татуировки, такие как VivaLNK, или RFID - микрочипы, имплантируемые под кожу. Подобные датчики не только в режиме реального времени измеряют все важные параметры здоровья, но и создают полноценную медицинскую карту в облаке, которую может использовать лечащий врач.

Проекты вроде Qualcomm Tricorder X Prize или Viatom Check Me, измеряющие пульс, температуру тела, насыщение ее кислородом, систолическое и артериальное давление, физическую активность и сон, открывают новую страницу в медицинской помощи. Вместо текущих симптомов врач видит динамику на протяжении месяцев. Сами пациенты получают возможность оперативнее замечать негативные изменения в своем состоянии, а медицинские и страховые компании использовать больше данных для оптимизации расходов на лечение и страхование.

Замена и модификация органов

Кростехнологичные проекты обеспечивают прорывы в большинстве медицинских направлений. Например, сочетание 3D-сканирования, 3D-печати, продвинутого софта и новых полимеров произвели революцию в области стоматологии. Если раньше люди вынуждены были выпрямлять зубы и исправлять прикус посредством болезненных, долгих операций, вроде протезирования или брекетов, то сейчас на рынке появилась технология «элайнеров», индивидуальной программы использования прозрачных фиксаторов с минимум неудобств. Еще пять лет назад, когда я только основал компанию StarSmile, об элайнерах в России знали единицы, сегодня – эта технология прочно входит в нашу действительность, особенно с появлением большего количества биосовместимых материалов. В мире уже появились специализированные компании, типа немецкой Next Dent, сосредоточенных только на разработке новых материалов. И их усилия уже приносят свои плоды: сегодня доступны материалы, из которых можно печатать пластиковые временные коронки или целые съемные протезы в нескольких цветах.

Медицинская 3D-печать и биотехнологическая промышленность заново проектируют весь мир фармацевтики и донорских органов. 2016 был годом успешной 3D-печати печени, артерии и кости. Пересаженные органы показали успешное приживление: поскольку новые ткани основаны на генетической карте самого пациента, то риск отторжения при удачной пересадке минимален. Более того, новые органы сами развивали в себе сеть сосудов и капилляров. В этом году Harvard’s Wyss Institute вплотную приблизился к созданию искусственной почки. И уже в ближайшем будущем врачи смогут напечатать замену для любого органа в нашем теле. Аналогичная ситуация в фармацевтике – 3D-принтеры будут готовить для пациентов дозы лекарств, распечатанных на месте по модели, подготовленной индивидуально лечащим врачом.

Параллельно с печатью живых органов развивается индустрия создания киборгов. Сейчас автоматизированные протезы имеют замещающий характер: миллионы пациентов носят имплантированные дефибрилляторы или кардиостимуляторы, роботизированные конечности, подключенные к нервной сети. Но потенциал развития данного направления гораздо выше, чем простое замещение. Достижения в области будущей медицинской техники будут направлены не столько на ремонт физических недостатков, сколько на создание органов более совершенных, чем спроектированные эволюцией. Зрение во всех областях спектра, усиленные мышцы, сердце, которое никогда не перестанет биться, легкие, позволяющие дышать под водой или в удушливом дыму и т. д. Но пока такие направления остаются чисто теоретическими, работают гораздо более простые, но тем не менее эффективные проекты вроде е-NABLING. Это программа по свободному обмену 3D-моделями доступных протезов плюс инструкции по их печати и эксплуатации.

Исследования

Следующее важнейшее направление биотеха - модернизация процесса R&D. В этой области отчетливо заметны два крупнейших направления: изучение генома человека и моделирование физических процессов с помощью специализированных программ. В мире уже испытывается целая серия микрочипов, которые могут быть использованы в качестве моделей человеческих клеток, органов или целых физиологических систем. Преимущества такой инновации неоспоримы: вместо долгих и опасных исследований компании могут программировать поведение и реакцию человека на тот или иной раздражитель в контексте биотеха на разрабатываемые лекарства. Эта технология спровоцирует революцию в области клинических испытаний и полностью заменит тестирование на животных и людях.

Проект расшифровки генома человека начался около 30 лет назад, но настоящие прорывы были связаны с ростом вычислительной производительности компьютеров. Сейчас эта работа близка к завершению, определено большинство функций генов в ДНК-цепочке человека. На практике это означает начало эры персонализированной медицины, когда каждый пациент сможет получить индивидуальную терапию с настраиваемыми лекарствами и дозировками. Уже сейчас существуют сотни основанных на фактических данных приложений для персональной геномики. Метод быстрого генетического секвенирования был впервые применен командой Стивена Кингсмора для спасения жизни маленького мальчика в 2013 году. Тогда это было невероятным, крайне затратным и уникальным по своей эффективности случаем. Уже в ближайшем будущем это станет обыденной медицинской практикой.

Операции будущего и новое образование

В медицине еще долго будет необходимо присутствие живых врачей. Но благодаря технологиям у них в распоряжении будет нечто большее, чем два обычных глаза: на помощь придет дополненная реальность. Уже сейчас эта, на первый взгляд развлекательная, технология начинает проникать в медицинскую сферу. Цифровые контактные линзы от Google корректируют курс лечения диабета через измерение уровня глюкозы в слезных протоках. Разработка Microsoft Hololens (использование AR во время операций) уже проходит тестирование в Германии. Получаемые через сканирование данные проецируются на очки хирургу, так что доктор буквально может смотреть сквозь тело пациента, видеть кровеносные сосуды перед началом разреза, определять плотность и структуру ткани. Как дополнительное улучшение можно использовать интеллектуальные инструменты: например, хирургический нож iKnife от Imperial College работает как световой меч джедаев. Электрический ток позволяет делать надрезы с минимальной потерей крови, а испаренный дым анализируется масспектрометром в режиме реального времени, давая хирургу полную картину по составу тканей организма.

Еще одна сфера применения AR – программы медицинского обучения. В 2016 году доктор Шафи Ахмед провела первую операцию с использованием камер виртуальной реальности в больнице Royal London. Каждый желающий мог наблюдать за ней в режиме реального времени через две камеры, дающие обзор в 360 градусов. Технологии могут совершенно изменить форматы профильного образования: молодые медики будут изучать анатомию на виртуальных таблицах рассечения, а не на человеческих трупах, а сотни учебных томов будут преобразованы в виртуальные 3D-решения и модели с использованием дополненной реальности. Именно в этом направлении сейчас работают такие компании, как Anatomage, ImageVis3D и 4DAnatomy: интерактивный софт, построенный на дополненной реальности и моделировании ресурсов.

Забота о пациентах и медицинский суперкомпьютер

Роботы постепенно входят в мир заботы о пациентах. Работа врача – поставить диагноз, назначить лечение или провести операцию, а круглосуточный уход можно переложить на плечи разумных автоматов. Сейчас на рынке развиваются сразу несколько подобных проектов. Робот TUG – мобильное устройство, способное нести несколько стоек, тележек или отсеков, содержащих препараты, лабораторные образцы или другие чувствительные материалы. RIBA и Robear используются в работе с пациентами, которые нуждаются в помощи: оба могут поднимать и перемещать пациентов в постели, помочь пересесть в инвалидную коляску, встать или приподняться, чтобы предотвратить пролежни, взять ряд анализов и передать их врачи.

Помимо механических помощников в медицине активно используются методики машинного обучения. Разрабатываемый IBM Watson – искусственный интеллект в области медицины, будет помогать врачам в анализе больших данных, мониторинге как отдельных пациентов, так и целых социальных групп, принятии важных клинических и профилактических решений. Watson имеет возможность прочитать 40 млн. документов в течение 15 секунд и предложить наиболее подходящие методы лечения. Также суперкомпьютеры привлекаются к разработке лекарственных средств для моделирования их влияния на различные болезни, сокращения побочных эффектов и поиска оптимальных химических формул. Еще одно направление – статистика и администрирование. Google Deepmind Health использует данные медицинской документации, чтобы обеспечить наиболее востребованные, эффективные и быстрые услуги в области здравоохранения.

В качестве резюме

Нельзя не упомянуть и о рисках, которые несут в себе прогрессивные технологии. Например, развитие видеоигр спровоцировало синдром зависимости и даже посттравматические расстройства, шлемы виртуальной реальности вызывают привыкание и проблемы со зрением и координацией. Медицинский 3D-принтер наверняка сможет распечатывать не только полезные витамины, но и героин. А лекарства на основе генома в руках террористов – потенциальная угроза появления биологического оружия. Как и любой аспект прогресса, развитие медицины несет в себе множество угроз, и какая чаша весов в итоге перевесит, предсказать невозможно.

Происходит масса удивительных вещей, краткий обзор самых важных идей и разработок дал бы возможность заглянуть в завтрашний день.

Предлагаем вам топ-10 медицинских технологий будущего.

1. Дополненная реальность

Технология Hololens, которая испытывается разработчиками с 2016 года, может изменить медицинское образование и клиническую практику в целом.

Еще в 2013 Институт Фраунгофера в Германии начал экспериментировать с приложением дополнительной реальности для iPad при удалении раковых опухолей. Во время операции хирурги могут видеть сквозь тело пациента, с ювелирной точностью направляя инструмент к опухолям.

2. Искусственный интеллект в медицине

Упомянутый суперкомпьютер может за 15 секунд прочитать и запомнить около 40 миллионов медицинских документов, выбрав наиболее подходящее решение для врача. Загрузите в него 40 лет клинической практики, и мы станем лишними…

Врач - живой человек, а человеческий фактор порой становится причиной фатальных ошибок. Так, в больницах Великобритании 1 из 10 пациентов стационара так или иначе испытывает на себе последствия человеческой ошибки. По мнению экспертов, искусственный интеллект позволит избежать большинства из них.

Проект Google Deepmind Health используется для майнинга медицинских данных. Совместно с британской больницей Moorfields Eye Hospital NHS эта система работает над автоматизацией и ускорением принятия клинических решений.

3. Киборги среди нас

На самом деле эпоха киборгов началась много десятилетий назад, когда люди перешагнули черту между живой и неживой природой. Первый имплантируемый водитель ритма в 1958, первое искусственное сердце в 1969 году…

Нынешняя эпоха кибернетического ажиотажа на Западе подхватила новое поколение хипстеров, готовых имплантировать железные части тела ради «крутого» вида.

Достижения медицины сегодня рассматриваются не только как возможность преодолеть болезнь и компенсировать физические дефекты, но и как удивительный способ расширить возможности человеческого тела. Глаз орла, слух летучей мыши, скорость гепарда и хватка терминатора - это больше не кажется бредом.

4. Медицинская 3D-печать

Стоит ли нам удивляться отпечатанным лекарствам?

Это перекроит весь фармацевтический мир.

Технология персональной 3D-печати лекарств, с одной стороны, затруднит контроль качества. Но, с другой стороны, она сделает миллиарды людей независимыми от мутного бизнеса Big Pharma.

Не исключено, что через 20 лет вы сможете отпечатать таблетки цитрамона на собственной кухне. Это будет так же просто, как чашка утреннего кофе. Перспективы трансплантологии и эндопротезирования суставов выглядят просто потрясающе. Врачи смогут создавать бионические уши и компоненты тазобедренных суставов «у койки больного», по снимкам и персональным замерам.

Уже сегодня благодаря проекту e-NABLING the Future неравнодушные врачи и добровольцы распространяют медицинскую 3D-печать, публикуют видеоуроки и разрабатывают новую техническую документацию по протезированию.

Благодаря им дети и взрослые из Чили, Ганы, Индонезии получили новые искусственные руки, недоступные с «шаблонными» технологиями.

5. Геномика

По данным Коалиции персонализированной медицины, в 2017 году существуют сотни доказательных приложений для клинических решений на основе геномики. С ними врачи могут подбирать оптимальное лечение, основываясь на результатах генетических анализов конкретного пациента.

Благодаря методу быстрого генетического секвенирования Стивен Кингсмор и его команда в 2013 спасли смертельно больного ребенка, и это было лишь начало.

Геномика - удивительный медицинский инструмент профилактики и лечения болезней, если он используется мудро и ответственно.

6. Оптогенетика

Суть ее заключается в том, что ученые модифицируют генетический материал клеток, обучая его реагировать на свет определенного спектра. Затем работой органов можно управлять при помощи «выключателя» - обычной лампочки. Издание Science ранее сообщало, что специалисты в сфере оптогенетики научились индуцировать ложные воспоминания у мышей, воздействуя светом на мозг.

Идеальный инструмент пропаганды сразу после вечерних новостей!

Кроме шуток, оптогенетика может предложить фантастические опции лечения хронических заболеваний. Как насчет замены таблеток на «волшебную кнопку»?

7. Роботы-помощники

Робот TUG - это надежная «лошадка», способная носить множество медицинских грузов суммарным весом до 1000 фунтов (453 кг). Этот маленький помощник бороздит коридоры клиник, помогая доставлять инструменты, лекарства и даже чувствительные лабораторные образцы.

Его японский коллега Robear выполнен в виде гигантского медведя с мультяшной головой. Японец может поднимать и укладывать пациентов в постель, помогать встать с кресла-коляски и переворачивать лежачих больных для профилактики пролежней.

На следующем этапе развития роботы будут выполнять простые медицинские манипуляции и брать биоматериал для лабораторных анализов.

8. Многофункциональная радиология

Уже наметился переход от допотопных рентгеновских аппаратов к многофункциональным цифровым машинам, которые одновременно видят сотни медицинских проблем и биомаркеров. Вообразите сканер, способный за секунду подсчитать количество раковых клеток внутри вашего тела!

9. Испытания препаратов без живых существ

Современные микрочипы с клеточными культурами позволяют имитировать настоящие органы и целые физиологические системы, давая явные преимущества перед многолетними испытаниями на добровольцах.

Технология Organs-on-Chips основана на использовании стволовых клеток для имитации живого организма с помощью вычислительных устройств.

Многие эксперты считают, что данная технология сможет полностью заменить доклинические испытания на животных и улучшить лечение рака.

10. Носимая электроника

Константин Моканов

Здоровье

Нет сомнений в том, что наше общество в настоящее время развивается гораздо быстрее , чем в прошлом. Это относится также к медицинским технологиям, которые сегодня достигли невероятно высокого уровня, но что же нас ждет впереди ?

Многие технологии уже успешно применяются, но некоторые из них еще ждут своего часа, несмотря на то, что уже есть доказательства их эффективности . В будущем мы сможем заживлять раны за считанные минуты, выращивать полноценные органы, кости и клетки, создавать оборудование, работающее на энергии человека, восстанавливать поврежденный мозг и многое другое.

Здесь собраны самые любопытные технологии, которые уже изобретены, но пока широко не используются.

1) Остановить кровотечение поможет гель

Обычно какие-то открытия в области медицины случаются в ходе долгих лет сложных дорогостоящих исследований . Однако порой ученые имеют дело со случайными открытиями, или группа молодых перспективных исследователей вдруг наталкивается на нечто интересное.

Например, благодаря молодым исследователям Джо Ландолина и Исааку Миллеру на свет появился Veti-Gel – кремообразное вещество, которое моментально запечатывает рану и стимулирует процесс заживления .

Этот гель, останавливающий кровотечение, создает синтетическую структуру, которая имитирует внеклеточный матрикс – ткань межклеточного пространства, которая скрепляет клетки. Предлагаем посмотреть видео , которое демонстрирует гель в действии.

Так мы будем останавливать кровь: технология будущего (видео):

В этом примере видно, как из разрезанного куска свиного мяса сочится кровь и как она моментально останавливается при использовании геля.

В других тестах Ландорино использовал гель для того, чтобы остановить кровотечение сонной артерии у крысы. Если этот продукт станет широко применяться в медицине, он позволит спасти миллионы жизней , особенно в зонах боевых действий.

2) Магнитная левитация помогает выращивать органы

Выращивание искусственной легочной ткани с помощью магнитной левитации – звучит, как фраза из фантастической книги, однако теперь это реальность. В 2010 году Глауко Соуза и его команда стали искать способ создания реалистичной человеческой ткани с помощью наномагнитов , которые позволяют ткани, выращенной в лаборатории, подниматься над питательным раствором.

В результате была получена самая реалистичная ткань органа из всех искусственных тканей. Обычно ткани, созданные в лаборатории, растут в чашках Петри, а если ткань приполнять, она начинает расти в трехмерной форме , что позволяет строить более сложные слои клеток.

Рост клеток "в 3D формате" является самой лучшей симуляцией роста в естественных условиях в теле человека. Это огромный шаг вперед в создании искусственных органов, которые затем можно имплантировать в тело пациента.

3) Искусственные клетки, имитирующие натуральные

Медицинские технологии сегодня идут в направлении поиска возможностей выращивать человеческие ткани за пределами организма, другими словами, ученые стремятся найти способ создавать реалистичные "запчасти", чтобы помочь всем нуждающимся.

Сеть волокон синтетического геля

Если какой-то орган отказывается работать, мы заменяем его на новый, таким образом, обновляя всю систему. Сегодня эта идея обращается к клеточному уровню: ученые разработали крем, который имитирует действие некоторых клеток .

Этот материал создается сгустками шириной всего 7,5 миллиардных частей метра. Клетки имеют свой собственный тип скелета , известный под названием цитоскелет , который образован из белков.

Цитоскелет клеток

Синтетический крем заменит этот цитоскелет в клетке, а если крем применить на рану, он способен заменить все клетки, которые были потеряны при травме . Жидкости будут проходить сквозь клетки, что позволит ране заживать, а искусственный скелет будет защищать от проникновения в организм бактерий.

4) Клетки мозга из мочи – новая технология в медицине

Как это ни странно, но ученые нашли способ получения человеческих клеток мозга из мочи . В Институте биомедицины и здоровья в городе Гуанчжоу , Китай, группа биологов использовала ненужные клетки мочи для создания из них с помощью лейковирусов клеток-предшественников , которые наш организм использует в качестве строительных блоков для клеток мозга.

Самым ценным в этом методе является то, что новые созданные нейроны не способны вызывать появление опухолей , по крайней мере, как показали эксперименты с мышами.

В прошлом для этой цели использовались стволовые клетки эмбрионов , однако одним из побочных эффектов таких клеток было то, что в них с большой вероятностью появлялись опухоли после трансплантации. Через несколько недель клетки, полученные из мочи, уже начинали формироваться в нейроны совершенно без каких-то нежелательных мутаций.

Очевидное преимущество такого метода в том, что сырье для новых клеток является очень доступным . Также ученые имеют возможность создавать клетки для пациента из его же собственной мочи, что повышает шансы того, что клетки приживутся.

5) Медицинская одежда будущего – электрическое нижнее белье

Невероятно, но факт: электрическое нижнее белье поможет спасти сотни жизней . Когда пациент лежит в больнице дни, недели, месяцы без возможности вставать с постели, у него могут появиться пролежни - открытые раны, которые образуются из-за отсутствия циркуляции и сжимания тканей.

Оказывается, пролежни могут приводить к летальному исходу. Примерно 60 тысяч людей умирает из-за пролежней и сопутствующих инфекций ежегодно только в США.

Канадский исследователь Шон Дукелов разработал электрическое нижнее белье, которое получило название Smart-E-Pants . С помощью такой одежды тело пациента получает маленький электрический разряд каждые 10 минут.

Эффект от таких ударов током такой же, как если бы пациент двигался естественным образом. Ток активирует мышцы, повышает циркуляцию крови в этой области, эффективно предотвращает появление пролежней , позволяя спасти пациенту жизнь.

6) Эффективная вакцина из цветочной пыльцы

Цветочная пыльца – один из самых распространенных аллергенов в мире, что связано со строением пыльцы. Внешняя оболочка пыльцы невероятно прочная, что позволяет ей оставаться целой , даже проходя через пищеварительную систему человека.

Именно таким свойством должна обладать любая вакцина: многие вакцины теряют эффективность, так как они не могут выдержать кислоты желудка , если применять их орально. Вакцины разрушаются и становятся бесполезными.

Исследователи из Технического Университета Техаса ищут способы использования пыльцы для создания вакцин, спасающих жизни, для солдат, направленных за рубеж. Главный исследователь Харвиндер Гилл имеет цель проникнуть в пыльцевое зерно и удалить аллергены, а вместо них поместить в пустую оболочку вакцину . Ученые уверены, что эта возможность изменит способы использования вакцин и медикаментов.

7) Искусственные кости с помощью 3D принтера

Все мы прекрасно помним, что если сломать руку или ногу, мы должны в течение долгих недель носить гипс , чтобы кости срослись. Похоже, что подобные технологии уже в прошлом. С помощью 3D принтера ученые из Вашингтонского Университета разработали гибридный материал, который имеет те же свойства (прочность и гибкость) , что и настоящие кости.

Такая "модель" помещается на место травмы, а настоящая кость начинает обрастать вокруг нее. После того, как процесс завершен, модель размельчается.

3D принтер, который используется – ProMetal , он доступен практически любому. Проблемой является сам материал для костной структуры . Ученые используют формулу, которая включает цинк, силикон и фосфат кальция . Процесс удачно был тестирован на кроликах. Когда костный материал комбинировали со стволовыми клетками , естественный рост кости был намного быстрее, чем обычно.

Вероятно, в будущем с помощью 3D принтеров можно будет выращивать не только кости, но и другие органы. Единственное, что нужно изобрести подходящие материалы .

8) Восстановление поврежденного мозга

Мозг – очень нежный орган и даже небольшая травма может вызвать серьезные длительные последствия , если повреждены определенные важные области. Для людей, переживших подобные травмы, длительная реабилитация – единственная надежда вернутся к полноценной жизни. В качестве альтернативы изобретено специальное устройство , которое стимулирует язык.

Ваш язык связан с нервной системой с помощью тысяч пучков нервов , некоторые из которых ведут прямо в мозг. Основываясь на этом факте, был изобретен переносной стимулятор нервов под названием PoNS , который стимулирует особые нервные области на языке, чтобы заставить мозг восстанавливать клетки, которые были повреждены.

Удивительно, но это работает. Пациенты, которые получали такое лечение, испытывали улучшение уже через неделю . Помимо тупых травм, PoNS может также использоваться для восстановления мозга от чего угодно, включая алкоголизм, болезнь Паркинсона, инсульт и рассеянный склероз .

9) Человек, как генератор энергии: кардиостимуляторы будущего

Кардиостимуляторы сегодня используются примерно 700 тысячами людей для регулирования сердечного ритма. Но через какое-то время, обычно около 7 лет, его заряд истощается и он разряжается, требуя сложнейшей дорогой операции по замене .

Ученые из Университета Мичигана , похоже, решили проблему, разработав способ использовать энергию, которую дает движение сердца. Эту энергию можно использовать для питания кардиостимулятора.

После весьма успешных испытаний кардиостимулятор нового поколения готов к реальному использованию на живом человеческом сердце. Это устройство создано из материалов, которые создают электричество, меняя форму.

Если попытка окажется удачной, эту технологию можно будет применять не только для кардиостимуляторов. Можно будет создавать оборудование и устройства, работающие на человеческой энергии . Например, уже изобретен прибор, который вырабатывает электричество, используя вибрации внутреннего уха, и применяется для питания небольшого радиоприемника.

Телематика и компьютерный анализ данных, датчики состояния здоровья и когнитивные технологии, онлайн-запись к врачам и дистанционный прием, медицинские гаджеты и приложения для смартфонов. Таковы направления развития информационных технологий в медицине. По мнению экспертов, опрошенных «Профилем», через 5-10 лет постоянным мониторингом состояния здоровья «будут заниматься большие роботы и маленькие гаджеты».

Медицина и мониторинг состояния здоровья,  с одной стороны, – высокотехнологичная сфера. С другой – российский рынок здравоохранения, особенно государственная его часть, очень осторожен и нетороплив. Однако, несмотря на всю консервативность российского медицинского рынка, базовая информатизация большей части российского здравоохранения уже состоялась: медицинские учреждения подключились к интернету, пациенты могут записываться на прием к врачам онлайн. Теперь же идет расширение и совершенствование уже существующей системы – интеграция информационных систем на региональном и федеральном уровне, развивается телемедицина, поликлиники переходят к использованию единой медицинской карты. В результате, по итогам 2014 года, объем бюджетных затрат на информационные технологии (ИТ) в здравоохранении превысил 6,5 млрд рублей, подсчитали эксперты-аналитики Vademecum.

Big Data и гаджеты

Основной глобальный тренд в области информатизации медицины, в том числе спортивной, – Big Data («большие данные» – обширные массивы глобальных неструктурированных данных), которые обрабатываются при помощи когнитивных технологий. Таким образом, возможно объединение архивов исследований, да и вообще всех накопленных знаний по какой-либо теме в одно глобальное мета-исследование.

«Когнитивные технологии представляют собой совокупность математических методов, алгоритмов и компьютерных технологий, которые позволяют создать умные машины», – объясняет руководитель дирекции «Технософт» компании «Техносерв» Сергей Строганов.

Глубокое обучение – один из наиболее успешных подходов для решения отдельных задач при помощи когнитивных методов, отмечает Строганов. При данном подходе используются глубокие (то есть с большим количеством слоев и сложными зависимостями, способные извлечь мельчайшие абстрактные признаки) нейронные сети различных типов, которые позволяют задействовать широкий класс алгоритмов в зависимости от данных, на которых они обучаются.

Такие технологии могут применяться в медицине, например, для анализа изображений с УЗИ, МРТ, рентгеновских снимков, анализа историй болезней и выдачи рекомендаций на их основе, создания умных протезов, управляемых через нейроинтерфейс (в том числе для восстановления моторных функций).

«Рекомендательные системы, системы контроля и поддержки принятия клинических решений позволят сделать с лечебной работой то же самое, что произошло со многими другими формами интеллектуального труда, – освободить врача от рутины и зубрежки, помогут ему не совершать ошибок по невнимательности. Фактически в профессию врача – очень ответственную и романтическую – приходит «автопилот», – говорит руководитель проекта «Здоровье@Mail.Ru» Евгений Паперный. Правда, отмечает он, последнее актуально прежде всего для тех стран, где время врача стоит очень дорого.

Пример использования когнитивных технологий – приложение Workplace Health, созданное американской кардиологической ассоциацией. Приложение использует возможности системы IBM Watson: она будет осуществлять осмысление аналитических данных и таким образом поможет выработать рекомендации работодателям по поддержанию здоровья своих сотрудников. К примеру, Watson подскажет, как корпорациям правильно создавать и адаптировать медицинские страховые и оздоровительные программы для сотрудников, чтобы это способствовало качественному улучшению их здоровья. Инициатива призвана снизить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, которым на сегодняшний день подвержено более 85 миллионов американцев.

Второй по важности тренд – портативные устройства, в первую очередь интегрированные с телефоном и часами. «Самостоятельные фитнес- и медицинские трекеры существуют, но при всей популярности их распространение не сравнимо с количеством пользователей смартфонов. Поэтому самое интересное – это получать медицинские/фитнес-данные при помощи существующих датчиков», – считает Евгений Паперный. Область датчиков физиологических параметров также называют Quantified Self или Internet of Me.

Так, в базовую поставку обычного iPhone входит не только приложение Health, но и фреймворки ResearchKit и CareKit, позволяющие разрабатывать медицинские приложения, поясняет он. «В результате выяснилось, что для оценки динамики течения болезни Паркинсона не нужно лишних анализов: результат можно получить на основе анализа движений пациента или паттернов дрожания его голосовых связок. Одновременно с новым лекарственным препаратом фармкомпания может выпустить мобильное приложение, которое контролирует его прием или позволяет сообщать о побочных явлениях», – рассуждает он.

В будущем же эта технология приведет к тому, что визит к врачу не будет сопровождаться вопросами типа «чем болели и какие анализы делали?»: врач сможет быстро ознакомиться с показаниями сенсоров, которые уже проанализированы с использованием технологий «больших данных», быстро поставить диагноз и определить требуемое лечение, диету или режим, прогнозирует директор по отраслевым решениям департамента ИТ и ЦОД компании Huawei в России Алексей Шалагинов.

То же относится и к спортивной медицине, причем возможности использования здесь еще шире, отмечает Шалагинов. К примеру, по полученной с датчиков информации страховые компании смогут определять персонализированную стоимость страховки клиента.

«Отстаем на пару лет по технологиям, на 50 – по менеджменту»

Впрочем, эксперты отмечают: российский рынок пока еще очень далек от применения подобных систем. «Российский рынок пока только приближается к осознанию необходимости таких медицинских систем. Например, цифра в 50% использования медицинских сенсоров пациентами в развитых странах в России едва ли составляет единицы процентов, причем в лучшем случае пациент может показать свой смартфон врачу на приеме с информацией о длительности фаз легкого или глубокого сна,  – сетует Алексей Шалагинов. – Верхом информатизации российской медицины пока является высылка результатов анализов на электронную почту пациента».

По оценке Евгения Паперного, Россия отстает от лидеров рынка на пару лет по технологическим и интеллектуальным возможностям, на 10 лет – по уровню образования и академической подготовке и на 50 лет – по качеству менеджмента в отрасли. «У нас упущен момент, когда можно было создать хорошую централизованную медицинскую систему в масштабах всей страны. Каждый регион успел создать свои системы, и теперь объединить их в нечто единое очень сложно. Это уже создает проблемы, причем на всех уровнях», – добавляет Паперный.

К примеру, у существующих в России коммерческих систем для записи в лечебные учреждения, крупнейшие из которых – DocDoc и «ИнфоДоктор», нет полноценной интеграции с медицинскими информационными системами (МИС) лечебно-профилактических учреждений. В результате пациент не может увидеть, когда у того или иного врача есть «окно». Причина – отсутствие адекватной стандартизации интерфейсов и услуг.

«Отсутствие утвержденных стандартов оказания медицинской помощи, обязательных для применения на всей территории страны, препятствует проникновению информационных технологий, – считает руководитель направления цифрового здравоохранения ГК «ФОРС» Александр Антипов.

Кроме того, в России нет единого реестра диагностических процедур, из-за чего в разных клиниках одни и те же анализы и исследования называются по-разному. Например, в одном учреждении пишут: «исследование желудка с введением контрастного вещества», в другом – «рентген желудка с контрастом». Для автоматизированных систем это далеко не синонимы.

Однако, по мнению Антипова, главное не технологии, а менталитет. «В отличие от многих других стран, у нас крайне плохо обстоят дела с профилактикой и предупреждением заболеваний. Отсутствуют государственные программы предупредительной диагностики, скринингов и т. д., – говорит эксперт. – Да и сами граждане относятся к своему здоровью крайне легкомысленно, добровольное медицинское страхование действует преимущественно в корпоративном секторе».

Прогнозы

Рынок электронной медицины очень диверсифицирован, из-за чего сложно дать прогнозы по его развитию в целом, отмечают аналитики. По данным аналитической компании PriceWaterhouseCoopers, в течение следующих 5–7 лет наибольшими темпами будет развиваться диагностический сегмент электронной медицины с годовым ростом 15%, поскольку число пациентов в мире с хроническими заболеваниями, по данным американского центра контроля и предотвращения болезней Center for Decease Control and Prevention, продолжает расти.

Рынок «мобильной медицины» (mHealth) будет расти наиболее быстро, со среднегодовым темпом роста 27% в течение следующих пяти лет, прогнозируют аналитики PWC. По данным американской телемедицинской ассоциации (АТА), число пациентов, использующих mHealth, увеличилось в несколько раз с 2000-го по 2015 год, а число загрузок приложений мобильной медицины составило в Северной Америке 44 млн в 2015 году. «По информации ГНИИ ЦПМ МЗ РФ, более половины российских пользователей смартфонов готовы к использованию технологий мобильного здравоохранения (mHealth), более 10% опрошенных готовы к оплате данного вида услуг, – сообщил Александр Антипов. – По результатам их исследований, использование услуг персонального мониторинга существенно повышает приверженность пациентов назначенному лечению и, как следствие, приводит к снижению числа госпитализаций и повышению качества жизни. Аналогичные результаты были продемонстрированы и в ходе наших пилотных проектов в лечебных учреждениях по использованию платформы дистанционного мониторинга REMSMED для ведения хронических больных».

В медицине основами прорыва являются миниатюризация элементной базы, повышение автономности источников питания, отмечает Сергей Строганов. Этот тренд также будет активно развиваться в ближайшие годы, прогнозирует он.

«Уже сегодня автономные капсулы передвигаются по пищеварительной системе, давая изображение в режиме онлайн. Они же зачастую являются исполнительными механизмами. Кровеносная система осваивается сейчас. Расширение зоны проникновения в сосуды от более крупного сечения к более мелкому – это то, что мы наблюдаем ежедневно», – поясняет он.

«Можно надеяться, что через 5 лет врач будет не только ставить диагноз, выписывать электронный рецепт на медикаменты, но и рекомендовать пациенту наиболее подходящее мобильное приложение, – уверен Антипов. – Врач сможет предлагать услугу персонального мониторинга с использованием носимого медицинского измерительного устройства, не изменяющего привычное качество жизни, но при этом осуществляющего контроль целого набора значимых физиологических параметров организма».

XXI век явно становится веком медицины, оптимистично полагает Евгений Паперный. По его прогнозу, в течение года в России будет принят закон о телемедицине. Через пять лет появится дистанционная доставка лекарств, лицензирование врачей, облегчающее частную практику, а до 20% медицинских услуг будут оказываться дистанционно (в пределе около 60% будет дистанционно). «За рубежом через пять – десять лет любое медицинское решение и назначение будет проверяться и поддерживаться системами искусственного интеллекта, а мониторингом (постоянным!) состояния здоровья будут заниматься большие роботы и маленькие гаджеты», – ожидает Паперный.

Развитие медицины позволит людям жить дольше и справляться с некоторыми неизлечимыми сейчас недугами. Но вряд ли новые технологии будут дешевыми, а долгая жизнь обернется новыми проблемами

​Спикеры футурологического форума «Россия 2030: от стабильности к процветанию» делятся с читателями РБК своим видением того, как изменятся отрасли и социальные институты за 15 лет.

Врач-предсказатель

В отличие от политических и социологических прогнозов, зачастую предусматривающих в будущем глобальные процессы негативного и даже катастрофического характера, прогнозы касательно науки обычно изобилуют радужными перспективами. Практически в каждый исторический период развития цивилизации медицине прочили излечение человечества от всех заболеваний, шокирующее увеличение продолжительности жизни, бессмертие и появление у человека новых физических и психофизиологических свойств. Эти прогнозы никогда не сбывались в полной мере. Люди продолжали болеть и умирать, а медицинская наука — планомерно развиваться.

Непрерывное совершенствование в области генома человека рано или поздно должно привести к созданию персонифицированной медицины, основанной на уникальных свойствах каждого человека, его склонностях к той или иной патологии. Это позволит реализовать профилактическое направление медицинской деятельности, где врач окажется в позиции предсказателя дальнейшей судьбы каждого конкретного пациента на основании экспрессии тех или иных генов, отвечающих, например, за сердечно-сосудистую или онкологическую патологию.

Внедрение дородовой генетической диагностики рано или поздно должно стать рутинным мероприятием. Вероятнее всего, в определенный момент окажется возможным встраивание в систему человеческого генома при помощи генетических зондов, чтобы изменить предрасположенность к той или иной болезни (что уже реализуется в доклинических исследованиях). Остается только гадать, понравится ли людям такое проникновение в их собственное будущее.

Таблетка для клетки

Перспективы экспериментальной и клинической фармакологии, скорее всего, находятся в зоне индивидуальной доставки лекарственных препаратов при помощи наночастиц, что сделает возможным лечение микродозами с минимизацией побочных эффектов и осложнений. Между фармацевтическими компаниями разовьется ожесточенная борьба за освоение продвинутых технологий доставки лекарственных средств в клетки и ткани.

В ближайшем к нам будущем будут, несомненно, найдены эффективные схемы радикального лечения таких социально опасных инфекций, как ВИЧ и гепатит С. Тем не менее совершенствование антибиотикотерапии приведет (и уже приводит) к появлению новых поколений лекарственно устойчивых бактерий, стремительной эволюции вирусов. Перед цивилизацией появятся принципиально новые инфекционные угрозы.

Проблема рака, несмотря на постоянные разработки, скорее всего, будет актуальна не менее 100-150 лет, а глубинные механизмы канцерогенеза не будут раскрыты, поскольку они связаны с базовыми биологическими причинами жизни и смерти на клеточном и субклеточном уровнях. Лечение онкологических заболеваний будет в первую очередь базироваться на массовых профилактических обследованиях с применением обновленных линеек онкомаркеров с выявлением ранних стадий болезни.

Изучение мозга и нервной ткани выйдет на новый уровень, предоставив цивилизации принципиально новые возможности. Нейромодуляция и функциональная нейрохирургия головного и спинного мозга, несомненно, является наиболее интересным разделом практической нейромедицины и нейробиологии. При помощи специальных электродов, устанавливаемых в различные отделы нервной системы, станет возможно дистанционное управление тонкими моторными и сенсорными нарушениями, лечение болевых и спастических синдромов, психических болезней. Это будущее, но его разработки уже сейчас в руках нейрохирургов.

Проблемы долгой жизни

Есть и обратная сторона прогресса — человек будущего будет жить дольше и оттого болеть чаще. Вопрос о новой доступной среде для инвалидов, создании биологических протезов станет еще более актуальным. Огромный интерес представляют разработки в области стволовых клеток, развитие которых может быть направлено по любому пути, а значит, открываются перспективы для восстановления спинного мозга после его полного анатомического перерыва, кожи после массивных ожогов и т.д.

Как хирург не могу не отметить тот факт, что будущее клинической медицины не за хирургией. Уже сегодня вся прогрессивная хирургия строится на минимизации доступа, применении эндоскопических и малоинвазивных технологий. Эра кровопролитных и опасных вмешательств, которые хирурги иронически называют «Сталинградская битва», постепенно будет уходить в прошлое. Применение технологий радиохирургии и киберхирургии, а также роботизированных операций уже сегодня вытесняет руку хирурга-оператора из целого ряда специальностей.

Серьезной медико-социальной проблемой станут деменции и болезнь Альцгеймера: осознавая это, уже сегодня ученые вкладывают огромные силы, чтобы понять их глубинные механизмы. Удлинение жизни и сохранение ее ранее обреченным на смерть людям поставит перед врачами и учеными будущего новые клинические и этические вопросы; перед нами откроются заболевания, о которых сейчас трудно даже предполагать.

Очевидным следствием этого станет, безусловно, массовое применение средств активной и пассивной эвтаназии и связанные с этим политические, религиозные и философские изменения. Эвтаназия станет технологическим явлением. Человек сможет жить дольше, но не факт, что он этого захочет.

Упрощение коммуникации между людьми и прогресс средств связи, равно как и увеличение темпа жизни, неизбежно приведет к изменению структуры психиатрической патологии. Депрессия, неврозы навязчивых состояний и шизофреноподобные психозы будут иметь огромную распространенность и потребуют внедрения новых средств психофармакотерапии. Человек будущего будет потреблять препараты для коррекции настроения аналогично современным витаминным добавкам.

Возрастание доли дорогостоящих и высокоэффективных методов лечения и профилактики тяжелых болезней будет способствовать социальному расслоению общества. Высокотехнологичная медицина будущего станет медициной для богатых, в то время как качество оказания помощи бедным слоям населения будет снижаться от одного десятилетия к другому. Это будет становиться причиной протестов и политических явлений, последствия которых трудно будет предсказать.

Станет ли врач будущего умнее и прогрессивнее? Несомненно. Будет ли человек будущего жить здоровее и счастливее? Едва ли.