В середине июня 2019 года консалтинговая компания Accenture выпустила исследование Digital Health Tech Vision, посвящённое использованию технологий в здравоохранении. По мнению экспертов, больницы и другие медицинские учреждения должны готовить себя к использованию блокчейна , искусственного интеллекта , дополненной реальности и квантовых вычислений .
К середине 2019 года эти технологии, которые в Accenture объединяют аббревиатурой DARQ (с англ. distributed ledger technology, AI, augmented reality и quantum computing), находятся на ранней стадии развития в медицинском секторе, однако в дальнейшем они смогут трансформировать здравоохранение .
2018: Как изменится здравоохранение к 2030 году: 5 технотрендов
В отчете компании Aruba (входит в HPE), вышедшем в апреле 2018 года, утверждается, что в течение 10 лет, по мере того как организации здравоохранения будут менять подход к оказанию услуг пациентам, внедряя технологии Интернета вещей , процедура медицинского осмотра изменится таким образом, что пациенты будут больше взаимодействовать с датчиками, камерами и роботизированным оборудованием, а не с врачами и медсестрами.
Отчет «Создание больницы 2030 года» (`Building the Hospital of 2030`) содержит результаты опроса высшего руководства организаций здравоохранения и футурологов. Он демонстрирует высокую вероятность и необходимость создания интеллектуальных рабочих пространств в области здравоохранения, которые будут включать в себя мобильные устройства, облачные технологии и технологии Интернета вещей. Кроме того, в отчете описывается, как эти изменения отразятся на обслуживании пациентов и повышении уровня клинической медицины.
В исследовании высказываются пять основных предположений по поводу того, как изменится здравоохранение к 2030 году.
1. Самодиагностика. Специальные мобильные приложения, носимые устройства и инструменты позволят видеть результат диагностики, следить за состоянием своего здоровья и даже самостоятельно делать снимки. Таким образом, пациенты получат возможность проводить диагностику широкого спектра заболеваний в домашних условиях без посещения больниц или поликлиник.
2. Автоматизированная больница. В приемных отделениях будут использоваться технологии обработки изображений и датчики, определяющие частоту сердечных сокращений, температуру тела и частоту дыхания, когда пациент входит в учреждение, а также устройства, которые смогут измерить кровяное давление и сделать ЭКГ в течение 10 секунд. Благодаря этому можно будет автоматически определять очередность оказания медицинской помощи и даже в тот же момент ставить диагноз.
3. Увеличение свободного времени медицинских работников вдвое. Врачи и медсестры, которым сейчас приходится тратить до 70% времени на административные процессы, смогут быстро анализировать снимки и истории болезни на мобильных устройствах. Благодаря этому у них появится значительно больше времени, которое они смогут уделять уходу за пациентами.
4. Хранилища цифровых данных. Цифровые карты пациентов будут интегрированы в устройства, что позволит автоматически обновлять информацию о состоянии здоровья и плане лечения. Таким образом медицинский персонал, сможет оперативно получать более полные данные в реальном времени для принятия оптимальных решений.
5. Принятие искусственного интеллекта. Искусственный интеллект (ИИ) будет играть все более важную роль в диагностике и лечении, а поддержка новых технологий со стороны общества вырастет. Люди будут охотнее соглашаться на автоматизированное обследование, при условии, что услуги будут разрабатываться и внедряться с учетом интересов пациентов, им разъяснят преимущества, а согласие на процедуру будет предварительно запрошено.
Профессор Университетского колледжа Лондона д-р Хью Монтгомери (Hugh Montgomery) рассказывает о возможностях повышения уровня медицинского обслуживания с помощью искусственного интеллекта:
Маниш Джунеджа (Maneesh Juneja), футуролог, занимающийся прогнозами в области цифровой медицины, делится мнением о перспективах самостоятельного медицинского ухода:
| «Предположим, через 10 лет у вас будет выявлен диабет или повышенное артериальное давление. После этого вы сможете контролировать прием лекарств, и вам не нужно будет так часто посещать медицинские учреждения для корректировки плана лечения. Система будет удаленно анализировать ваше состояние в реальном времени, определять отклонения от режима питания или курса лечения и отправлять вам цифровые уведомления на умные часы или очки дополненной реальности ». |
Согласно отчету Aruba, такие возможности совсем не относятся к научной фантастике. Подобное развитие технологий сможет сыграть решающую роль в улучшении ухода за населением преклонного возраста (по данным ООН, к 2030 году количество людей в мире в возрасте от 60 лет вырастет на 56%) и существенно повысить потребность в более качественных медицинских услугах.
Создатели отчета отмечают, что организации здравоохранения уже делают первые шаги по внедрению цифровых технологий, осознавая потребность в модернизации. Согласно исследованию Aruba, около двух третей медучреждений (64%) начали подключать приборы для контроля за состоянием пациентов к своей сети, а 41% организаций - устройства диагностической визуализации и рентгеновские аппараты. Эти активности являются этапами реализации стратегии Интернета вещей, которая предполагает объединение в сеть миллионов медицинских, носимых и мобильных устройств, эффективно обменивающихся актуальной информацией и обеспечивающих более качественное медицинское обслуживание.
Однако этот подход по состоянию на 2018 год сопряжен с определенными рисками. 89% организаций здравоохранения, которые реализуют стратегию Интернета вещей, столкнулись с утечками данных. В связи с распространением огромного количества новых устройств в ближайшие 10 лет основной проблемой для организаций станет сохранение пристального внимания ко всем устройствам, подключенным к сети и обменивающимся медицинскими данными, для контроля за выполнением строгих правил безопасности.
22.12.2015
Здоровье человека — это наукоемкая индустрия, которая развивается с невероятной скоростью. Как ее изменят новые технологии и кто будет востребован на рынке труда в течение 20 следующих лет? «Учёба.ру» ставит диагноз будущему медицины.
За последние 100 лет наука спасения человеческих жизней сделала огромный шаг вперед, проникнув в тайны человеческого тела и психики. Она научилась бороться с инфекционными заболеваниям, разработала пластическую хирургию, освоила новые средства хирургического вмешательства, шла нога в ногу с последними достижениями миниатюризации. Мы больше не болеем оспой, забыли, что такое чума, знаем, как пересаживать сердце. Все это привело к тому, что в течение XX века средняя продолжительность жизни на планете выросла с 35 до 65 лет.
Медицина продвинулась очень далеко в решении самых разных проблем, связанных со здоровьем человека, но, увы, не решила их все. Сегодня перед ней стоят вызовы не меньшего масштаба чем век назад. До сих пор не покорен рак, неизвестные ранее вирусы возникают с завидной регулярностью, антибиотики теряют свою силу, новые привычки и образ жизни приносят новые болезни. При этом мы находимся в эпицентре генетической революции, усиленно изучаем структуру мозга, надеемся на большие данные и роботов, ждем прорывов в борьбе со старением. Тот, кто сегодня планирует связать свою жизнь с медициной, должен повнимательнее присмотреться к передовому краю ее развития и понять, как она может измениться к 2035 году.
| Робот-хирург Da Vinci |
Основным поставщиком новых технологий и профессий во всех областях человеческого труда сегодня являются информационные технологии. Врачи не исключение. Медицинские учреждения поголовно переходят с аналогового учета на цифровой, осваивают системы компьютерного анализа и прогнозирования. Тектонические сдвиги в системе здравоохранения в обозримом будущем связаны с возрастающей мощностью вычислений и работой с большими данным. В 2015 году компания Google объявила о запуске первого квантового компьютера D-Wave. Каким он будет через 20 лет, можно только гадать, но совершенно точно - очень и очень быстрыми. Таким скоростям и объемам понадобятся специалисты с продвинутым знанием IT, которые в состоянии управлять огромными массивами данных и заниматься их поддержкой - в будущем IT-медики и аналитики будут востребованы в медицине не меньше, чем медсестры или стоматологи.
Рука об руку с суперкомпьютерами идут системы автоматизации и робототехнические комплексы. Роботы-хирурги Da Vinci, выполняющие операция различной сложности, главным образом гистерэктомии и простатэктомии, уже присутствуют в более чем 2000 медицинских учреждений, 25 из которых находятся в России. Эти машины еще не полностью автономны, и вряд ли станут такими в скором времени. Они нуждаются в квалифицированных инженерах и операторах с навыками программирования - профессиях, которые точно будут необходимы и через 20 лет. Хирург и изобретатель из MIT Катерина Мор рассказывает в своей лекции на TED о том, что роботы могут дать врачами настоящие суперспособности, - а ведь их использование в медицине еще даже не начиналось.
Сетевые технологии и компьютеризация отрасли выводит на первый план персонализированные медицинские сервисы. Развитие трикодеров, аппаратов, способных ставить диагнозы автономно от врача, мобильных приложений и нательных датчиков-гаджетов только добавит масла в огонь. Известный генетик и исследователь цифровой медицины Эрик Тополь называет этот процесс «эмансипацией пациента» и считает, что информация и быстрая экспертиза вскоре будет не только доступна каждому без посещения кабинета доктора, но и позволит предсказывать и предотвращать большинство серьезных заболеваний на лету.
Здравоохранение выйдет за порог поликлиник и больниц, разгрузив их от мелких процедур и ненужной бюрократии. Так сформируется огромный рынок персонализированной терапии. Личные онлайн-врачи существуют и сегодня, но в течение ближайших десятилетий именно они будут доминировать в профессиональной среде. Ни один заинтересованный в здоровом образе жизни человек не откажется от мгновенного доступа к экспертному мнению, особенно, если для этого существует удобная платформа, а средства диагностики находятся под рукой. Работа врача будет схожа с работой персонального тренера и психоаналитика. Чтобы построить успешную карьеру в таком мире, понадобится квалификации, которые сегодня преподаются не в медицинских, а маркетинговых институтах - клиенториентированность и умение работать с людьми.
 |
| Дмитрий ШАМЕНКОВ, |
|
врач, основатель «Системы управления здоровьем», эксперт по разработке и внедрению новых технологий в медицине, член Экспертной коллегии Фонда развития Инновационного центра «Сколково» по биомедицинским проектам. |
|
«В вопросах здравоохранения не стоит отделять Россию от всего мира. Мы имеем те же самые проблемы, что и граждане европейских стран, стран Азии или Америки. Новые вызовы возникают очень быстро, однако на подходе новые решения. Думаю, что в ближайшем будущем стоит уделить внимание интеграции медицины и других наук. В первую очередь, биотехнологий, информационных технологий и когнитивных технологий. Появление новых материалов, роботехнических устройств, глубокого машинного обучения, генной инженерии, развитие социальных сетей и искусственного интеллекта полностью и непредсказуемым образом меняют нас самих и наш подход к медицине. Уверенно можно сказать, что медицина будущего - это информационная медицина, ориентированная на раннюю профилактику и высокотехнологичное протезирование. Я думаю, что доктор будущего - это сеть саморегулируемых квантовых компьютеров, глубоко изучивших геном человечества, наши поведенческие характеристики, а также все научные исследования, когда-либо проведенные нами. Главная проблема, которую останется решить человеку в будущем - это научиться жить свободным от диктата такой системы. Чтобы успеть это сделать, учиться нужно уже сегодня. Мы живем в самое удивительное время за всю историю человечества». |
Процесс персонализации медицины будет подхвачен прорывами в области генетики. В начале XXI века был завершен международный проект «Геном человека» по расшифровке ДНК. Исследования обошлись в 3 млрд долларов, а уже через 15 лет стоимость персонального секвенирования генома упала ниже 1000 долларов. Через 20 лет эта процедура будет проводиться в момент рождения, и каждый будет знать особенности своего генома, как группу крови. На рынке труда появятся консультанты-генетики. Они помогут в интерпретации результатов, проанализируют общее состояние здоровья и отправят пациента к нужному специалисту.
 |
| Схема работы CRISPR/Cas9 |
Еще интереснее, как новые технологии в области генетических исследований затронут здоровье человека напрямую. Например, наделавшая много шума система CRISPR/Cas9 - метод монтирования ДНК, который уже сегодня позволяет манипулировать генами напрямую. На данный момент технология выступает подспорьем в борьбе с тяжелыми болезнями и открывает фантастические перспективы в области перестройки ДНК эмбрионов. И хотя до полного понимания влияния механизмов работы человеческого генома на здоровье пока далеко - требуются дополнительные исследования - генетика кардинально меняет лицо медицины. «Это больше не научная фантастика», - так доктор Джордж Дэйли из Гарвардской медицинской школы характеризует происходящие изменения. В течение 20 лет CRISPR/Cas9 станет тем более обычным делом, требующим квалифицированных специалистов.
Генетические манипуляции и некоторые другие новые технологии, вроде пересадки лица, нейробиологии и изготовления искусственных органов, потребуют от общества поисков новых норм и правил регулирования медицинской отрасли. Для этого понадобятся эксперты с кардинально новым багажом знаний - медицинских, философских, социальных и политических. Сегодня это направление известно как «биоэтика» и уже появилось в программах ведущих университетов. Востребованность специалистов, обеспечивающих этические рамки работы с новыми технологиями, будет расти с каждым новым научным прорывом. Клонирование, трансплантология, моделирование ДНК, эвтаназия и другие чувствительные вопросы будут решаться под пристальным надзором специалистов в области биоэтики.
Кроме генетики, наука предоставит медицинской отрасли ряд специалистов в области биоимиджинга, таргетированой терапии, нейробиологии, оптогенетики, регенеративной медицины и нанотехнологий. Эти научные области сегодня вызывают наибольший интерес не только у экспертов, но и у бизнес-сообщества. Предприниматель и член стратегического комитета ИНВИТРО Сергей Шуплецов отмечает, что «в ближайшие 15 лет многие механические технологии будут вытеснены биотехнологиями. В первую очередь, это коснется здоровья. К примеру, будут изобретены препараты, которые нельзя назвать в полной мере лекарственными. Они будут контролировать и стимулировать естественные защитные силы организма».
Особенно хорошо в России представлены технологии 3D-биопринтинга. Так, российские специалисты одними из первых напечаталио рганный конструкт щитовидной железы мыши с помощью российского же биопринтера Fabion. Биопечать - это процесс воссоздания с копии органа на основе живых клеток организма. «Волшебство» происходит в специальном многофункциональном устройстве, чей масштаб совсем скоро дорастет до человеческих нужд. Лидеры индустрии в России - первая отечественная частная лаборатория, работающая в области трехмерной органной биопечати, 3D Bioprinting Solutions. Успешные опыты сегодня свидетельствуют о том, что через 20 лет в этом поле не будет недостатка работы.
Чтобы расширить понимание процессов, в результате которых происходит поражение клеток, и получить новые инструменты противодействия тяжелым заболеваниям, важно развитие новых техник лабораторных наблюдений, наподобие биоимиджинга. Российские специалисты преуспели и в этой области. Представители ИПФ РАН делают одни из самых качественных установок для флуоресцентного биоимджинга, которые играют большую роль в онкологических исследованиях и фармакологии. Другие актуальные разработки в области биотехнологий касаются наночипов, стволовых клеток и нейроинтерфесов. Специалисты в этих областях сегодня ценятся на вес золота и не потеряют свой статус до 2035 года.
Развитие современной медицины и общее повышение уровня жизни привели к тому, что демографическая структура населения сильно поменялась. В развитых и развивающихся странах появляется всё больше пожилых людей. По данным Росстата, к 2030 году треть населения России будет пенсионного возраста. Вероятно, это не предел, учитывая развитие совершенно новой области знаний - life science, которая ставит своей целью увеличить продолжительность жизни или вовсе победить старение. Группа филантропов во главе в Юрием Мильнером и Марком Цукербергом ежегодно вручает премию Breakthrough Prize и 3 млн долларов лучшим исследователям именно в этом направлении. Идея, что человек может, в среднем, жить больше 100 лет, находит всё больше приверженцев среди серьезных ученых.
Изменение демографической ситуации окажет заметное влияние на здравоохранение будущего. Во-первых, это приведет к появлению нового типа медицинских работников - специалистов по достойной старости, чьи способности и знания будут нарасхват в обществе, где доминируют люди старше 60 лет. Во-вторых, наука о продлении жизни сможет серьезно изменить структуру отрасли, став буфером всех новых технологий, которые будут необходимы стареющему населению для поддержания высокого качества жизни: от пластической хирургии до биопечати новых органов взамен обветшавших. Спрос на качественные медицинские услуги будет пропорциоанльно расти.
Медицину ждут большие, но вполне прогнозируемые перемены. Следующие 20 лет станут эпохой персонализации, компьютеризации и биотехнологизации отрасли. Это не значит, что индустрия испытает серьезный кризис. Совсем наоборот. Новые технологии скорее приоткрывают перед человечеством золотую эру здравоохранения. Всё больше болезней поддаются лечению. Затраты на здоровье растут с каждым годом. Инновации расширяют рынок медицинских услуг, добавляя россыпь новых рабочих мест, а процессы автоматизации пока не угрожают даже самому низкоквалифицированному персоналу. В будущем медицина останется при лучших своих качествах - будет интересной, благородной и выгодной профессией, и главное - на любой вкус.
Врачи будущего
| IT-медик | Специалист по биоэтике | Хирург-оператор |
| Специалист в области IT, баз данных и медицинского программного обеспечения. | Изучает и решает спорные медицинские вопросы с точки зрения закона и морали. | Оператор автоматизированных хирургических систем. |
| Генетический консультант | ДНК-хирург | Онлайн-терапевт |
| Занимается проведением генетического анализа и интерпретацией его результатов. | Специалист в области монтирования ДНК и манипуляции с генами. | Специалист широкого профиля, оказывающий персональные медицинские услуги в удаленном режиме. |
| Эксперт в области life science | Специалист по трансляционной медицине | Клинический геронтолог |
| Специалист, занимающийся вопросами максимизации здорового образа жизни и ее продления. | Способствует переносу фундаментальных исследований в биомедицине в общую медицинскую практику. | Специалист по здоровой старости. |
| Тканевый инженер | ||
| Профессионал в области биопечати. |
Точки входа в медицину будущего в России
Российское медицинское образование сегодня продолжается от шести до 18 лет. Сразу после вузовской «шестилетки» выпускники могут стать только терапевтами или педиатрами. Постдипломное образование для получения специальности займет еще от двух до пяти лет. Дольше всего учатся те, кто хочет стать доктором наук: в этом случае продолжительность образования будет сравнима с продолжительностью жизни человека, достигшего совершеннолетия.
Учёба.руЗдоровье
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.
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
Запатентованные Google цифровые контактные линзы способны измерять уровень глюкозы в крови через слезную жидкость. Пока эта технология готовит революцию в мониторинге и лечении сахарного диабета, инженеры Microsoft создали нечто удивительное - очки, меняющие восприятие мира.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
Мы входим в эпоху, когда компьютеры будут не только выполнять анализы, но и принимать клинические решения вместе с врачами (или вместо них). Искусственный интеллект на примере IBM Watson уже помогает избежать человеческой ошибки, запоминая и анализируя тысячи клинических исследований и протоколов.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
Наши читатели наверняка слышали о людях, которые уже получили электронные компоненты вместо утраченных частей тела - будь то рука или даже язык.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
Сейчас можно свободно печатать оружие и запчасти к военной технике, а биотехнологическая промышленность активно трудится над 3D-печатью живых клеток и каркасов тканей.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
Знаменитый проект «Геном человека», направленный на полное картирование и расшифровку человеческих генов, открыл эпоху персонализированной медицины - каждому человеку полагается свое лекарство и своя доза.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
Это технология, основанная на применении света для контроля живых клеток.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
С быстрым развитием технологий роботы постепенно переходят с экранов фантастических фильмов в мир здравоохранения. Рост числа пожилых людей делает фактически неизбежным появление роботов-помощников, медсестер и сиделок.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
Радиология - одна из самых быстрорастущих областей медицины. Здесь мы рассчитываем увидеть величайшие достижения.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
Доклинические и клинические испытания новых препаратов требуют обязательного участия живых существ – животных или человека соответственно. Переход от этически сомнительных, долгих и дорогостоящих испытаний к автоматизированным тестам in silico – это революция в фармакологии и медицине.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
Современный человек носит Xiaomi mi Band, но будущее - за более удобными и пригодными для повседневной носки датчиками. Биометрические татуировки вроде eSkin VivaLNK могут незаметно скрываться под одеждой и передавать вашу медицинскую информацию врачу 24/7.: магистр фармации и профессиональный медицинский переводчик
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
