Медицина будущего: какие технологии позволят людям победить старость, болезни и смерть? Медицина будущего: чем и как нас будут лечить. А главное

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.

Революционные изменения происходят сегодня в различных сферах. Медицина в этом плане также старается не отставать, не смотря на свою традиционную консервативность. Новые препараты, новые методы лечения, новые технологии внедряются в медицину. Большинство устаревших методов лечения не обходятся без радикальных изменений.

То, что мы могли увидеть пару лет назад только в книгах фантастики, сегодня бурно обсуждается на медицинских конференциях, посвященных инновациям. Большой упор делается в последнее время на компьютерные технологии, которые внедряются в хирургию, используются для терапевтических и диагностических целей.

В медицине будущего важную роль отводят не лечению заболеваний, а их профилактике и раннему прогнозированию . Большое развитие получает внедрение диагностических приборов. Прогнозирование заболевания дает возможность экономить на лечении больного.

Благодаря интернету можно проводить консультации дистанционно, что экономит время не только пациента, но и врача.

Персональная электронная медицинская карта

Одним из этапов совершенствования современной медицины является персонализация данных и повышение коммуникации между врачами. Легкий доступ к истории болезни, позволяет назначать своевременное эффективное лечение.

Ведение медицинских карт постепенно может перейти в сеть. «Облачный» софт используется для хранения больших объемов информации в интернете. Благодаря интернету врачи разных клиник получают доступ к данным пациента. Электронные медицинские карты дают возможность своевременно узнавать о здоровье больного, назначать эффективное лечение. Связывание оборудования медицинского учреждения в единую сеть позволит получать данные обследования на портативные устройства врачей. В Соединенных Штатах Америки некоторые клиники уже работают по такому принципу. У врачей имеются планшеты, на которые поступает информация о пациенте: какие лекарства прописаны, результаты анализов и т.д.

Внедрение интернет-технологий экономит время пациента и врача. Не надо добираться до поликлиники, стоит только включить компьютер и можно связаться с медицинским учреждением. Некоторые врачи в России уже сейчас практикуют консультации по Skype . Видеозвонки дают возможность не только произвести опрос, но и сделать общий осмотр, что часто достаточно для общего представление о здоровье человека. Если все-таки необходима встреча с врачом, то записаться на прием можно также через интернет. Такой сервис можно уже сегодня встретить в некоторых клиниках, в том числе и в Москве.

Как будет проводиться диагностика заболеваний в будущем

Развитие медицинских технологий идет к тому, чтобы люди могли бы следить за своим здоровьем самостоятельно. Сегодня в каждом доме можно увидеть тонометры . Больные сахарным диабетом используют портативные глюкометры .

Аппараты для измерения давления, весы и другое портативное оборудование оснащается беспроводными передатчиками, которые позволяют данные сразу переносить на компьютер и вести учет за своим здоровьем.

К списку публикаций

На завершившемся в Сочи XIX Всемирном фестивале молодежи и студентов особое внимание уделили здравоохранению

Российские делегаты и гости фестиваля, прибывшие из 150 стран, смогли принять участие в дискуссионно-образовательной программе «Экология и здоровье», организованной Минздравом России совместно с Всероссийским общественным движением «Волонтеры-медики» при участии Всемирной организации здравоохранения. Это событие еще раз показало, что молодежная тема, тема подготовки нового поколения врачей, грамотных, целеустремленных, способных работать в медицине завтрашнего дня, - прочно заняла свое место в фокусе внимания руководителей отечественного здравоохранения.

Сегодня между различными профессиональными сферами развернулась настоящая борьба за молодых людей, выбирающих свой жизненный путь. Здравоохранение, сфера ИТ, различные инженерные и гуманитарные направления пытаются привлечь к себе внимание старших школьников и их родителей. Все понимают: энергия, талант и творчество нового поколения - залог прогресса уже в самом ближайшем будущем.

Аргументы отечественной медицины в этом споре очень весомы и не остаются без должной оценки в обществе. Прежде всего - это обновленная и проходящая сегодня через серьезные трансформации система профессионального медицинского образования. В последние годы в ней произошло несколько революционных событий. Например, были внедрены новые - третьего поколения - стандарты обучения будущих врачей. Они принципиально ориентированы на практику и предусматривают возможность регулярной модернизации программы для включения в нее новых методик и медицинских технологий диагностики и лечения. В прошлом году обучение по новым стандартам первыми завершили стоматологи и фармацевты, в этом году - студенты всех медицинских специальностей.

Затем всех выпускников медвузов, прошедших обучение по новым программам, ждала впервые появившаяся в нашей стране система допуска врачей и фармацевтов к профессиональной деятельности - аккредитация. Первичная аккредитация выпускников проводится уже второй год. Она включает в себя теоретический экзамен и практические испытания. Причем оценивают квалификацию выпускников не только их собственные преподаватели, но и практикующие врачи и руководители медицинских учреждений - их будущие работодатели. Таким образом, медицинское образование и реальная врачебная практика получают постоянно действующий механизм обратной связи. В Минздраве называют это одним из самых главных шагов к саморегуляции профессионального сообщества. Выпускники, прошедшие первичную аккредитацию, получают допуск к работе на должностях «стартового уровня» даже без интернатуры.

Еще одно важное нововведение - новый порядок поступления в ординатуру, разработанный совместно с вузовским сообществом и утвержденный приказом Минздрава. Если раньше вопрос о том, брать студента в ординатуру или нет, решал ректорат конкретного вуза, то теперь процесс будет осуществляться на основании единых для всей страны условий, что сделает процедуру более прозрачной и беспристрастной. Если говорить конкретно, то в качестве вступительного экзамена студенты теперь проходят теоретическую часть аккредитационного испытания, что исключает предвзятость (база вопросов для аккредитации едина и размещена в Интернете, а принимает экзамен та же многосторонняя независимая комиссия). Кроме того, при поступлении в ординатуру принимаются во внимание баллы за достижения во время учебы, которые также рассчитываются по единой системе (например, за получение стипендий и грантов, красный диплом и пр.). Унификация дает возможность выпускнику поступить в ординатуру любого медицинского вуза России по единым правилам.

С завершением обучения в вузе образование врачей теперь не заканчивается - в стране начала работу система непрерывного медицинского образования, использующая современные информационные технологии, возможности удаленного обучения и стажировок в ведущих клиниках и институтах. Постепенно в эту систему будет включен весь врачебный корпус страны, а полученные в ней знания необходимо будет подтверждать в ходе регулярных - раз в пять лет - реаккредитаций.

Что же касается студентов, то для них образовательный процесс, ограниченный стенами аудиторий, - хоть и важнейшая, но еще не достаточная составляющая полноценного профессионального образования. Очень важна атмосфера, в которую погружаются будущие врачи на все время своего обучения. Для создания творческой, вдохновляющей на достижения атмосферы необходимо, чтобы молодые люди могли общаться между собой на профессиональные темы, обмениваться идеями, расширять кругозор, чтобы они имели доступ к профессионалам отрасли... Поэтому в стране сегодня существует множество мероприятий, которые становятся площадками для такого общения между студентами, молодыми специалистами, корифеями врачебного дела и научными светилами. Например, начиная с 2012 года проходит ежегодный Форум студентов медицинских и фармацевтических вузов. Два года назад на нем был принят этический кодекс студентов медицинских и фармацевтических учебных заведений, который был распространен во всех высших образовательных медучреждениях страны.

В прошлом году в рамках Всероссийского молодежного образовательного форума «Территория смыслов» впервые проводилась смена для молодых ученых и преподавателей в сфере здравоохранения. Перед участниками выступили министр Вероника Скворцова и другие руководители отрасли. Участники форума разработали свою программу и план развития здравоохранения России, продумали механизмы его модернизации на муниципальном, региональном и федеральном уровнях. Победителем конкурса проектов стала разработка интернет-портала и мобильного приложения, содержащих справочную информацию, полезную молодым врачам в начале их профессиональной деятельности.

На Всемирном фестивале молодежи и студентов в рамках дискуссионно-образовательной программы «Экология и здоровье» обсуждались глобальные вопросы здравоохранения и медицинской этики, лекции читали известные представители научного сообщества и организаторы медицины. Делегатам рассказали о возможностях сферы охраны здоровья - от арктической до космической медицины, от оказания медицинской помощи в местах военных действий до амбулаторных отделений поликлиник. На симуляционных тренингах участники фестиваля «примеряли роль» директоров клиник или членов делегаций ВОЗ и, например, пытались остановить надвигающуюся эпидемию. Да что там - у них была возможность даже прочесть чужие мысли с помощью компьютера! Конкурс молодежных проектов был посвящен наиболее актуальным вопросам современного здравоохранения: от работы с «большими данными» до подготовки профессионалов для медицины завтрашнего дня. «Этот фестиваль не только помогает в налаживании международных связей, обмене знаниями и технологиями, - считает Вероника Скворцова, - но и способствует укреплению престижа профессии медицинского работника, демонстрирует молодежи, что медицина - не только ответственное занятие, но и очень увлекательное».

Программа «Экология и здоровье» разрабатывалась с участием Всероссийского общественного движения «Волонтеры-медики», которое было создано при поддержке Минздрава и сейчас стремительно растет. Сегодня, по данным Совета студентов медицинских и фармацевтических вузов при Минздраве России, в медицинских вузах страны активно действуют более 12,5 тысячи волонтеров, которые помогают не менее чем 1,2 млн пациентов. Только за последний год количество студентов, принимающих участие в волонтерских проектах, выросло на треть. В 2016 году было проведено 185 волонтерских мероприятий в детских домах, 550 - в школах, 175 - в образовательных организациях высшего и среднего образования, 555 - в домах престарелых, реабилитационных центрах и больницах, более 100 - в торговых центрах и на городских площадках. Волонтеры выполняют не только чисто медицинскую функцию, - но еще и социальную, культурную, спортивную, педагогическую, санитарно-просветительскую, даже экологическую. Например, волонтеры - очень активные доноры. В этом году около 7 тысяч студентов участвовали в сотне акций, посвященных Дню донора, и сдали в общей сложности 800 литров крови. Кроме того, волонтеры активно помогают врачам больниц и работникам «скорой», дежурят на массовых мероприятиях, чтобы в случае чего оказать зрителям первую помощь, информируют население о болезнях и факторах риска, привлекают внимание к социально значимым проблемам здравоохранения. Еще волонтеры из различных вузов встречаются и общаются как между собой, так и с представителями НКО, госучреждений, бизнес-структур. Ежегодно проходит Всероссийский съезд движения «Волонтеры-медики». Лучшие 250 волонтеров-медиков со всей страны прошли сертифицированный курс обучения в Государственном научно-исследовательском центре профилактической медицины Минздрава России. В этом году на базе РНИМУ им. Н.И. Пирогова был создан Федеральный центр поддержки добровольчества в сфере охраны здоровья. Его основная цель - помощь волонтерским движениям и методическая поддержка, продвижение добровольческих инициатив, а также объединение их ресурсов для крупных проектов в сфере охраны здоровья.

Стремительно модернизируемое и настраиваемое на использование самых передовых технологий медицинское образование, заинтересованное отношение молодых людей к освоению своей профессии, их активное участие в волонтерских проектах и медицинских форумах, возросший интерес к профессии врача в обществе - все это вселяет обоснованную надежду не только на будущее медицины в нашей стране, но и на укрепление здоровья всего общества. И не только в сугубо медицинском смысле.

Словно паук из пластика и стали робот нависает над верхней частью туловища пациента: длинные иглы проникают сквозь кожу и через них вводятся камеры, зажимы и скальпели. С их помощью на экране монитора хирург может удалить простату, прооперировать сердечные клапаны или отсечь фаллопиеву трубу. Даже раны он может зашить с помощью специального джойстика и ножных педалей.

Интерфейс «человек-машина»

Сцена из рекламного ролика производителя медицинских роботов кажется захватывающей и устрашающей. Но к этому пора бы уже привыкнуть. Подобные устройства уже около 15 лет применяются в операционных - только в Германии, по данным производителя, их установлено более 60 штук. Поэтому больший интерес представляет другой участник процесса: врач-хирург. На видео ему достаётся лишь второстепенная роль. И даже если пока он управляет набором инструментов на мониторе с помощью специальных манипуляторов и ножных педалей, послание в целом ясно: и операционные залы не обходятся без автоматизации. Рано или поздно машина заменит человека, которой ей сейчас управляет.

Разумеется, уже довольно давно существуют прототипы, которые могут выполнять определенные хирургические действия без вмешательства человека. Они используют фотоснимки и рентгенограммы, ультразвук и множество других сенсорных данных, чтобы на основании трёхмерной функциональной модели пациента разрабатывать и реализовывать стратегии операций. Первые исследовательские группы уже работают над разработкой нанороботов, которые перемещаются по кровеносной системе, охотятся на раковые клетки или поддерживают иммунную систему.

В последние годы медицина показала поразительное количество подобных сенсационных достижений. Тем не менее, самые большие успехи ещё впереди. Ведь процессы, начавшиеся 200 лет назад как ответ на вызовы промышленной революции, достигли своего расцвета в информационном веке. После того, как медицина объявила человека «ремонтируемым устройством», благодаря новейшим технологиям человек становится информацией и тем самым - частью алгоритмической революции. Если техника и медицина станут единым целым, это может расширить границы человеческого существования. Медицина, если угодно, обещает нам светлое будущее.

Индивидуальные человеческие «запчасти»

Браслет Ava собирает данные о менструальном цикле женщины, чтобы на их основании определить дни, благоприятные для зачатия

Совместное развитие высоких технологий и медицины можно свести к пяти основным процессам: алгоритмическая диагностика и профилактика заболеваний, автоматизация медицинских услуг, миниатюризация и мобилизация лабораторий, индивидуализация медицины и массовое индивидуальное производство человеческих органов.

Объединяет все эти разработки то, что они становятся возможными благодаря достижениям в области алгоритмических данных и обработки сигналов, стабильному, быстрому и повсеместному подключению к Интернету, а также огромным успехам в сфере компьютеризированных медицинских исследований. Однако эти, не только медицинские вехи, не имели бы никакого значения без нового представления о человеке в цифровой форме, а именно - концепции организма как комплексной, принципиально поддающейся управлению системе.

Следствия этой новейшей разработки, как описывает медицинский футурист и писатель Берталан Меско, являются весьма практичными: инструменты диагностики становятся всё точнее и всё чаще пациенты применяют их вместо врачей. Лечение всё чаще может быть направлено на ситуации отдельных пациентов, иногда даже на уровне ДНК. В конце концов, всё больше крупных операций и большинство мелких «планируются» компьютерами и выполняются роботами.

Компоненты для них, а также персонализированные лекарства изготавливаются в лабораториях. В целом изменяются традиционные отношения между пациентом, врачом, лабораторией и машиной: медицина становится индивидуальной, более точной и более сложной. Этот принцип осуществляется вплоть до общественного уровня, где огромные массивы данных о состоянии здоровья большого числа индивидов объединяются в своего рода модель медицинского прогноза для всего населения.

Тренд № 1: алгоритмы лучше лечат

Искусственный интеллект распознаёт рак кожи
Система профилактики рака кожи с применением смартфона действует благодаря распознаванию изображений. Она обнаруживает хаотическое разрастание тканей на фото родимого пятна.

Человеческое тело слишком сложно, чтобы понимать его как целое. Гораздо легче определить неполадки в системе, например, с помощью алгоритмов для распознавания образов. Нарушение сердечного ритма, хаотический рост клеток кожи или изменение голоса могут свидетельствовать о возникшей проблеме. Путём обучения машины в медицине можно отличить норму от отклонения. Это обещает успех, прежде всего, в мобильной профилактике болезней благодаря самим пациентам.

Так, в настоящее время разрабатывается несколько приложений, которые с помощью алгоритмов распознавания изображений могут идентифицировать проблемные родимые пятна, и они уже выполняют это точнее, чем когда-либо мог делать человек. Для этого не требуется даже очень хорошая камера или дорогой смартфон.

Этот метод является универсальным, независимо от того, используются ли визуальные данные, тоны сердца, особенности речи или абстрактные наборы данных. Путём сбора данных алгоритм учится отличать желательные образцы от нежелательных и затем с поразительной точностью находит их в новых данных.

Благодаря тому, что этот подход настолько хорошо зарекомендовал себя, он в настоящее время также испытывается для раннего определения болезни Паркинсона и шизофрении на основании коротких записей речи. Тем не менее, он также может применяться для анализа существующих массивов данных с целью поиска ранее неизвестных закономерностей, независимо от того, идёт ли речь об нераспознанных симптомах, скрытых взаимодействиях или даже мошенничестве с рецептами.

Впрочем, у алгоритмов уже появляются противники: поскольку алгоритмы находят связи, не улавливаемые ни одним человеком, они становятся непонятными (см. блок Проблема «черного ящика»).

Тренд № 2: роботы-хирурги и наномедицина

Робот-«оригами», созданный в Массачусетском институте, разворачивается в желудке или кишечнике; управление и перемещение осуществляется с помощью внешнего магнитного поля

Компьютеры уже довольно давно оказывают помощь при планировании хирургических вмешательств, а запрограммированные роботы, такие, как хирургическая система da Vinci, ассистируют людям-хирургам, обеспечивая выверенное перемещение инструментов. Их потенциал увеличивается вместе с точностью конфигурации их моделей пациентов.

Благодаря новым методам распознавания изображений они теперь настолько точны и современны, что роботы могут проводить операции частично или полностью автоматически. Так, например, робот Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) под наблюдением сшивает мягкие ткани с миллиметровой точностью. Свои выходные данные он получает от системы флуоресценции и передачи изображений в 3D, а также датчика давления.

В будущем медицинские наноботы будут выглядеть следующим образом: действующие подобно рою устройства размером с клетку, которые самостоятельно выполняют «профилактические работы» в организме, например, помогают при наращивании костей или отмечают клетки опухоли для иммунной системы. При этом наномедицина будет использовать механизмы тела: наноботы плывут в жидкостях организма к своей цели, как мини-«бродяги» прикрепляются к аутогенным клеткам или располагаются и формируют ткань вокруг органов, нуждающихся в помощи.

Тренд № 3: Из приёмной - в гостиную

Роботы-сиделки оказывают помощь при уходе за пожилыми и больными людьми; их человекоподобный внешний вид создаёт доверительную атмосферу

Основой для медицины будущего представляются новые объёмы данных, в которые также вносят свою долю и сами пациенты, благодаря новым инструментам диагностики и своей инициативе к самостоятельным измерениям. В этом случае смартфон может внезапно сообщить: лучше сходи к врачу, твоё сердце вытворяет странные вещи! Традиционные места медицинского приёма и в самом деле меняются: диагностика производится рядом с пациентом или незаметно по его профилю данных в вычислительном центре.

Кроме того, существует также целый комплекс биодатчиков и мини-лабораторий, которые могут выполнять сложные исследования без профессиональных знаний своих пользователей. Так, например, пациенты с маниакально-депрессивным психозом, к примеру, должны измерять содержание лития в крови с помощью хемосенсоров, а мужчины, желающие иметь детей, - качество спермы.

В виде проглоченной нанопроволоки подобные микро-лаборатории могли бы исследовать весь кишечник на биомаркеры раковых опухолей и, при их наличии, отправить уведомление на смартфон (и согласовать дату посещения проктолога). Благодаря объединению устройств в единую сеть медицинский персонал может управлять всё большим числом операций дистанционно, в том числе с помощью хирургических роботов. Подобные массивы данных смещают фокус с лечения на профилактику. Но они влекут за собой новые требования к защите данных и риски конфиденциальности.

Из 3D-принтера появляются на свет не только «запчасти» для людей, но и «обновления»: более прочные, более эластичные

Проблема «черного ящика»

На машинное обучение возлагаются большие медицинские надежды: с помощью этого метода в массивах данных с высокой степенью надёжности могут определяться известные образцы, например, нетипичное разрастание тканей, изменения речи или неблагоприятные особенности. Однако этот метод рискован! Распознавание образцов, в отличие от традиционных методов, едва ли является убедительным для людей.

Статистически верные, но совершенно бессмысленные взаимосвязи возникают вследствие искаженных данных подготовки алгоритма или большого разнообразия данных. Таким образом, дело доходит до фатальных ошибочных диагнозов, причины которых остаются необъяснимыми. Поэтому исследователи данных (например, Рич Каруана) предостерегают от слепой уверенности в алгоритмических «черных ящиках». Вместо этого необходимо выбирать традиционные методы, даже если они являются менее точными. И ещё: компании оберегают «чёрные ящики» от независимого контроля и тем самым монополизируют знания. Здоровье не должно становиться тайной.

Тренд № 4: биологические имплантаты из 3D-принтера

Пластиковые протезы из 3D-принтера - это только начало: не только печатные оригиналы становятся более сложными и бионическими (например, модель ноги козы, смоделированная командой исследователей). Материалы также становятся более интеллектуальными: новые протезы экономят энергию, передают сигналы обратной связи усилий в нервную систему и даже могут перемещаться с помощью мускульных импульсов.

3D-печать также увеличивает производство биоматериалов. Так, некоторые исследовательские группы представили методы изготовления полностью совместимой человеческой кожи: с помощью одного из них кожу «печатают» непосредственно на рану, которая ранее была измерена с помощью лазера. Другие послойно наносят в кюветы кожные структуры, которые в дальнейшем могут свободно использоваться. Преимущества аддитивной печати: с помощью подобных методов могут также создаваться сложные 3D-структуры из различных материалов, например, целые органы.

Тренд № 5: Индивидуальное лечение

По массе
Сети фастфуда используют высокие технологии для того, чтобы тайком сделать свою еду более полезной. Это могло бы помочь людям, мало заботящимся о здоровье, питаться лучше

Эти четыре разработки встречаются в супер-тенденции персонализированной медицины: вместо диагностики и терапии, направленных на помощь как можно большему числу людей, развиваются методы индивидуального лечения и производятся медикаменты для отдельных пациентов.

Например, при лечении рака лёгких это уже осуществляется с помощью т. н. «таблеточной терапии»: при этом с помощью генетического исследования определяется, существует ли определённая мутация клеток в опухоли, а затем на неё воздействуют специально подобранными медикаментами с меньшим числом побочных эффектов.

Персонализированная медицина пока находится в начале своего пути. Однако на горизонте уже ждёт генетика. В конечном итоге, благодаря новейшему методу редактирования генома CRISPR/Cas, который отличается низкими затратами и пригодностью для использования в массовом порядке, будет применяться индивидуальное вмешательство в генетический материал пациентов и возбудителей болезней.

Актуальная тема дискуссии: фармацевтическая промышленность находится в лихорадочном поиске новых биомаркеров, в том числе молекулярных следов данных или даже таких, из которых могут развиваться опасные болезни, протекающие без симптомов.

Будущее для всех

Соединённые
проводами
Космонавты на борту
МКС постоянно соби-
рают собственные
медицинские данные
и испытывают опера-
ции с использовани-
ем электронных ме-
тодов для оказания
первой помощи в
космосе

Современная медицина всегда была и историей технического успеха. В наши дни, когда всё больше стираются границы между биологией и технологиями, это могло бы означать новый порядок вещей для человека: считаются ли в этом случае болезнями пороки, ранее оцениваемые как природные? Если машины «заболевают», можете ли вы подхватить от них вирусы?

При этом не стоит забывать: величайшие открытия медицины никогда не привлекали всеобщее внимание. Искусство врачевания всегда расцветало именно в тот момент, когда могло принести наибольшую пользу человечеству, то есть тогда, когда оно становилось дешевле, проще, доступнее и универсальнее. И, возможно, это является одной из главных задач медицины будущего: обеспечить возможность исцеления всем, а не только избранным, с огромными затратами и невероятными методами.

Медицина будущего должна оцениваться по результату, а не по внешнему воздействию, поскольку её задачей является лечение болезней, а не празднование сногсшибательных успехов или упование технологическими новациями.

ФОТО: Universidad Carlos III de Madrid; Thomas Splettstoesser/wwwscistylecom/Wikipedia/CC BY-SA 4.0; dpa/Picture Alliance/AP Photos/Eric Risberg; Northwestern University; NASA; Fraunhofer IPA; Melanie Gonick/MIT

" попытались разобраться, каким из этих прогнозов можно доверять, а каким - нет.

Предисловие

Недавно у нас была лекция по анатомии, где наш многоуважаемый профессор Е. С. Околокулак рассказывал о центральной нервной системе - конечный мозг и т.д. Неожиданно для нас он заявил, что подготовил мультфильм , и мы переглянулись, мол, зачем нам, таким серьезным людям, мультфильмы. Это было, конечно же, шуткой, - а имел он в виду новейшую программу, которая была недавно создана совместно медиками и программистами. Он говорил о 3D-презентации структур мозга, как всех вместе, так и по отдельности. Но я не был сильно удивлен этим, учитывая то, что я часами просматриваю фантастические фильмы и тонны видео с Ютуба на данную тематику, и то, что с таким восторгам показывал нам наш профессор, мне казалось само собой разумеющимся. Конечно, на самом деле, на разработку такой программы ушли годы, и программа эта никому не передается, а хранится чуть ли ни в сейфе профессора. Но не в этом суть.

Профессор плавным образом перешел к теме будущего медицины , и высказал свое мнение, коснувшись, правда, только одной сферы. Он сказал, что в скором времени мы будем крутить 3D-модель мозга в воздухе, совсем как в фантастических фильмах , и в этом нет никакого сомнения. Такой солидный и серьезный профессор говорил про такие вещи, и мы не могли в этом ни на секунду усомниться. Тем более что мы живем в такое время. Потом он сказал, что несколько лет назад 3D-сканирование мозга было фантастикой, а теперь многие врачи в практике спокойно могут послойно смотреть структуры мозга.

3D-проецирование с возможностью управления жестами

Это первое, что я хочу описать, так как наш профессор именно этот прогноз и выказал в своей лекции. На самом деле, на практике уже сегодня 3D-сканирование применяется, и на сегодняшний день мы можем просканировать тот же мозг, а потом крутить его, увеличивать, послойно "резать", и просматривать, какая патология в той или иной зоне. Но! Все это мы делаем посредством мышки, клавиатуры, то есть через экран монитора. А что, если в ближайшем будущем мы сможем проецировать 3D-модель мозга в реальном времени в воздух, и крутить его в разные стороны, увеличивать, "резать" его прямо в воздухе теми же жестами? Да, это будет возможно в будущем! Доказательством этому является то, что ученые уже начали работать в этом направлении, и на сегодняшний день мы можем управлять жестами компьютером, но все так же на экране, то есть, проецируя картину на поверхность (по методу "Кинекта "). В ближайшее время, впрочем, такие сенсоры усовершенствуются, и мы сможем двигать моделями прямо в воздухе, совсем как Тони Старк из фильма "Железный Человек". На достижение этой цели уйдет, я думаю, примерно 10-15 лет, не больше. Это не сбудется лишь в том случае, если сами врачи посчитают это неудобным.

Одежда-сенсор

Про это даже не стоит дискутировать, потому что уже сейчас в Индии придумали такую одежду, которая регистрирует разные показатели организма. Её будут покупать те, кто нуждается в сканировании функций своего организма в определенные промежутки времени, и при этом не хочет тратить время на обследование в больницах. Бесценна будет она и в спорте.

В режиме реального времени будут отображаться все функции организма, начиная от пульса, артериального давления и заканчивая общим тонусом мышц. Информация будет поступать на смартфон , ну а оттуда синхронизироваться с компьютером дома, или на устройствах врачей. Так будет уже через 10-15 лет.

3D-принтеры органов человека

Конечно же, я не мог про это не упомянуть. Нашумевшая тема именно в наш переходной период времени - 3D-принтеры . Уже не в диковинку 3D-принтеры , которые производят фигурки и детальки из пластика, из которых можно собрать даже оружие. Теперь ученые из нескольких стран занимаются тем, что выращивают живые органы путем распечатки их на 3D-биопринтерах. Они "распечатали" почку, но оказалось, что почка эта функционирует только 4 месяца - и все. На данном этапе эта проблема решается. Решат её через 5-10 лет.

Успехи в нейротехнологии

Именно это направление заинтересовало меня больше всех, потому что мозг и вообще нервная система - это плеяда таинственных структур, которые не так сильно изучены человеком. У одного, к примеру, вырезали полмозга и даже больше, а он вполне себе обычный человек, со среднестатистическим умом; другому вырезали малюсенький кусочек некротизированной ткани - и он стал овощем. На этом поприще есть много неизученного, и над этим сегодня работают многие ученые.

Так как я отучился на фельдшера скорой помощи, не упомянуть про это я тоже не мог. Несколько возможных прогнозов:

"Обратимая смерть", которая даст время для спасения пострадавшего. Например, ввести крио-раствор вместо крови, пока человека везут в реанимацию.
Получение достоверной и нужной информации о повреждениях сразу со смартфона или напрямую с одежды пострадавшего.
Доставка кислорода в любые поврежденные части тела, особенно в мозг, более быстрым способом - опять же, через специальный раствор.
Приспособления для поддержания активности мозга , если даже тело перестало качать кровь. Что-то вроде каски, которая оборудована проводами и трубочками с заменителями крови.
В реанимационной, за счет технологий, оборудованных по последнему слову техники, реаниматологи не будут терять те драгоценные минуты, от которых многое зависит.

Из-за меньшего внимания к реаниматологии, чем к другим отраслям медицины, со стороны исследователей и правительств, на реализацию этого прогноза может понадобиться и 20 лет.

И последний прогноз - это всеобщая компьютеризация и интеграция всех структур медицины

Инновации коснутся непосредственно всех структур медицины. Даже таких простых, как выписка лекарств больному, заполнение его истории болезни , получение информации - о нем, о его болезнях, которыми он болел до этого, о его наследственных заболеваниях , с их вероятностью... Все это будет синхронизироваться в центральных серверах и подаваться на планшеты, которые будут даваться каждому доктору, когда они начнут работу. Им останется только приложить электронную карточку пациента к девайсу. Если нет карточки - не беда, всегда можно заполнить все, даже не печатая, а разговаривая (голосовое управление). У нас, правда, это всё будет лет через 50, а то и 80.

В итоге хочется сказать, что все это возможно лишь в том случае, если мы не будем себя ограничивать. Как сказал наш профессор: "Десять лет назад все, что мы видим сейчас, было лишь фантастикой и плодом воображения писателей и режиссеров, а сейчас, - все это окружает нас. И нет сомнения в том, что то, что показывают сейчас в фантастических фильмах и пишут в книгах - сбудется в ближайшие 5-10 лет". Ну, может и не за 5-10 лет, но в ближайшие 50-80 лет должно сбыться точно. Я в это верю.

А вы верите в это?

Ибрагим САЛАМОВ