Медицина використовує розумні пристрої, алгоритми штучного інтелекту, лікарняних роботів – і це далеко не повний перелік технологій, здатних змінити підхід до діагностики та лікування в найближчому майбутньому. Нижче – топ-10 медичних інновацій, привабливих для професіоналів і пацієнтів.
1. Штучний інтелект
Штучний інтелект (ШІ) – це комп’ютерне моделювання людської логіки та розумових процесів для вирішення різних завдань. Машинне навчання (ML), філія AI, включає в себе процеси, за допомогою яких комп’ютер отримує і розпізнає дані. Потім машина робить прогнози на основі ідентифікованих залежностей.
ШІ – асистент вчених і лікарів у різних галузях медицини: управління електронними медичними даними, діагностика захворювань, медикаментозне та хірургічне планування, індивідуальне медичне обслуговування, моніторинг здоров’я, розробка ліків, віртуальна консультація.
ШІ знижує навантаження на систему охорони здоров’я. Поширені захворювання – рак, діабетична ретинопатія, хвороба Альцгеймера, COVID-19 – виявляються раніше. Все більше пацієнтів отримують своєчасний догляд і стикаються з менш важкими ускладненнями.
Алгоритми на основі штучного інтелекту є частиною Цифрового медичного діагностичного центру (MDDC). Рішення SberMedII допомагають лікарям при первинній, лабораторній та інструментальній діагностиці. AI інтегрований в медичне обладнання: MDDC Cardio прискорює обробку результатів ЕКГ, а в Digital FAP допомагає співробітникам акушерських пунктів MDDC на першому етапі обстеження.
Алгоритми штучного інтелекту автоматизують рутинні процеси та зменшують навантаження на медичний персонал. Діагноз повинен бути перевірений лікарем, при необхідності це може зробити підключений консультант MDDC. Найскладнішими справами займаються експерти експертного центру моніторингу.
2. Медична робототехніка
Чи може робот виконувати медичні операції? Це питання ставилося з 1970-х років. Перші медичні роботи в хірургії з’явилися як космічні, так і військові проекти. Їх удосконалювали і поступово вводили в операційну. Роботи допомагають виконувати складні хірургічні втручання.
Взаємодія людина-робот – принцип, який реалізується в хірургічній роботизованій системі:
Хірург використовує тактильний інтерфейс для управління кінцівкою робота. Він стежить за роботою через монітор і оптичні канали. Екран відображає операційну область з внутрішніми органами та інструментами пацієнта. Зображення може накладатися на віртуальну 3D-модель, яка служить орієнтиром для хірурга. Він попередньо розроблений для підготовки до операції.
Роботизована кінцівка за допомогою інструменту розпізнає рухи рук хірурга і повторює їх.
Інновації дозволяють проводити малоінвазивні операції. Хірург впливає на менш здорові тканини, що зменшує травму втручання і покращує клінічний результат. Пацієнти, які перенесли операцію, втрачають менше крові, швидше виписуються і повертаються до нормального життя.
Роботи також беруть участь у програмах реабілітації. Вони спілкуються з пацієнтами і заспокоюють їх, роблячи позитивний емоційний вплив. Роботи займаються лікарняною логістикою, доставкою білизни, продуктів харчування та медикаментів.
3. Носимі пристрої для моніторингу здоров’я
Розумний годинник з аксесуара перетворюється в мініатюрний діагностичний комплекс. Вони не тільки показують час, але й виконують багато інших функцій, від вимірювання кількості кроків до аналізу важливих біологічних показників.
Технологія розпізнає параметри здоров’я завдяки вбудованим датчикам і програмному забезпеченню. Для того щоб гаджет працював правильно, він повинен бути близько до шкіри. В останні роки розумні годинники все частіше використовуються в медичних дослідженнях. Моніторинг проводиться у пацієнтів з хворобою Паркінсона, хворобою Альцгеймера, епілепсією та інсультом. Апарат аналізує мовні та голосові зміни, рухові розлади, фіксує судоми; серцево-судинні захворювання. Відсутність фізичних вправ є одним з кардіологічних факторів ризику. Прилад допомагає об’єктивно оцінити пройдену відстань і фізичні навантаження протягом доби. Ці дані можуть бути переконливим аргументом для пацієнта, щоб змінити свій спосіб життя. Пристрій контролює частоту серцевих скорочень користувача. Надалі більше інформації буде надходити від датчиків артеріального тиску, біохімічних датчиків і біомеханічних датчиків. Виробники покращують їх для медичного використання.
Ще одне нововведення в моніторингу – патч-датчики. Це невеликі плями, які наносяться на шкіру. Патчі можуть вимірювати артеріальний тиск в режимі 24/7, виявити збільшення обсягу внутрішньочерепної рідини, і навіть виконати ультразвукове сканування внутрішніх органів. В одному дослідженні патч відстежував життєво важливі функції: частоту серцевих скорочень, частоту дихання і температуру.
4. Аналіз та редагування геному
У медицині секвенування ДНК – це лабораторний метод, який використовується для розшифровки генетичного коду. Вчені встановлюють послідовність хімічних сполук, що утворюють ланцюг ДНК – нуклеотиди A, G, C і T. За ними криється інформація про життєдіяльність організму і природу генетичних захворювань.
Портативний секвенсор нанопорів – це інновація, яка вписується в долоню. За своїми невеликими розмірами він приховує потужні можливості секвенування. Молекула ДНК проходить через нанорозмірні білкові пори пристрою і зчитується в реальному часі.
Розробники постійно оновлюють систему, створюючи нові інженерні білки для аналізу. Згідно з деякими дослідженнями, точність нових систем може перевищувати 90%.
5. Технології віртуальної та доповненої реальності
Віртуальна реальність (Virtual Reality, VR) і доповнена реальність (Augmented Reality, AR) дозволяють моделювати різні медичні ситуації. Використовуючи гарнітури і 3D-проекції, лікарі і пацієнти занурюються у віртуальний світ. Може бути відповідне рішення для діагностики та терапії.
Точки дотику між інноваціями та медициною навколо нас: лікування хронічних і фантомних болів; поліпшення уваги і пам’яті пацієнтів з неврологічними захворюваннями; лікування фобій і занепокоєння; покращення реабілітації хворих після інсульту.
Лікарі використовують технології для навчання, тренувань і хірургічної підготовки. Використання гарнітур VR/AR дозволяє медичним студентам поринути у віртуальне тіло людини і вивчити його анатомію, не вдаючись до розтинів.
6. Імплантовані пристрої та протези
Індивідуальний підхід ставить на перше місце потреби пацієнта. Імплантати – не виняток. Вчені проектують персональні медичні пристрої, які враховують анатомічні особливості людини. Технології 3D-друку допомагають розробляти імплантати для конкретних пацієнтів. Такі пристрої мають складну структуру і форму, що підвищує їх функціональність і знижує ризик відторгнення. Імплантати в сучасній медицині мають нові можливості. Вони збирають інформацію про організм і передають її лікарям. Один з перших подібних пристроїв – «розумний» стент. Стент – це невелика трубка з дротяної сітки, яку встановлюють в кровоносній судині для її розширення і нормалізації кровотоку. Розумний стент оснащений датчиками для вимірювання тиску і температури. Інформація передається на зовнішній пристрій лікаря.
7. Системи доставки ліків
Нанотехнології допомагають медикаментам подолати всі перешкоди на шляху до цільових клітин і доставити їх безпосередньо в потрібну область. Інженери розробляють системи доставки ліків на основі біоміметичних нанотехнологій. Вони наслідують природні процеси організму для більш ефективного вивільнення препаратів. Біоміметичні системи можуть імітувати клітини, наприклад, мембранні біоміметичні наночастинки. Наночастинки покриті біологічною мембраною, що робить їх невидимими для імунної системи і дозволяє їм довше залишатися в кровообігу. Інженери експериментують з наночастинками, що несуть кілька молекул ліків. Такі системи доставки використовуються для терапії онкологічних захворювань і інших патологій.
8. Біопринтинг
3D-друк, або адитивне виробництво, знаходить своє місце в медицині. Біопринтинг – це створення об’єктів з біоматеріалів за допомогою 3D-друку. Для цього використовують спеціальні «чорнила» з живих клітин і біоматеріалів. Вчені друкують органи, тканини і протези, які максимально наближені до природних. Це відкриває нові можливості для трансплантології, медицини регенерації і досліджень.
9. Розробка нових вакцин
Вакцини на основі мРНК дозволяють швидко створювати нові препарати для боротьби з інфекційними хворобами. Це було доведено під час пандемії COVID-19, коли такі вакцини стали першими доступними для широкого використання. Сьогодні вчені працюють над розробкою вакцин проти інших хвороб, включаючи вірус сказу, вірус Ебола, ВІЛ та деякі види раку.
10. Телемедицина
Використання телекомунікаційних технологій для надання медичних послуг на відстані. Телемедицина дозволяє лікарям надавати консультації, моніторити пацієнтів і проводити дистанційне навчання. Під час пандемії COVID-19 телемедицина стала особливо важливою, дозволяючи знизити ризик зараження.
Ці інновації вже зараз змінюють обличчя сучасної медицини, роблячи її більш ефективною та доступною.