Правообладатель иллюстрации Getty Images
Пока в обществе спорят о потенциальном "восстании машин", об угрозах со стороны больших данных и искусственного интеллекта, новые технологии трансформируют одну из главных областей жизни человека - медицину. Каким будет ее будущее?
Здоровье человека - в руках IT-гигантов
На этой неделе СМИ заметили, что недавно компания Apple без широкой огласки запустила проект собственных медицинских клиник первичной медико-санитарной помощи для сотрудников и членов их семей. Сеть получила название AC Wellness.
В списке открытых вакансий "дочки" Apple есть позиция врача-дизайнера оздоровительных программ для населения.
В описании вакансии говорится, что этот специалист должен будет не только отслеживать хронические заболевания пациентов, но и отвечать за укрепление здоровья клиентов, предупреждение и раннее выявление недугов.
Для Apple как работодателя гораздо лучше предоставить своим сотрудникам первоклассную медицинскую помощь, которая будет играть на опережение, нежели тратить деньги на лечение уже заболевших сотрудников.
За эту мысль ухватились и такие крупные компании, как Amazon, J.P. Morgan и Berkshire Hathaway. Совместными усилиями компании решили развивать медицинские технологии и объявили о запуске независимой некоммерческой организации, которая будет заниматься вопросами инноваций и улучшения системы оказания медицинской помощи.
Правообладатель иллюстрации Getty Images Image caption Фитнес-трекеры стали по сути новыми "драгоценными украшениями" для современного человека.По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, ежегодная потеря производительности из-за болезней работников компаний оценивается в 260 млрд долларов. Неудивительно, что крупнейшие американские компании всерьез заинтересовались развитием превентивной медицины.
Выступая ранее на ежегодном собрании акционеров, глава Apple Тим Кук заявил, что его компания способна внести значительный вклад в здравоохранение. Казалось бы: где медицина, и где - производитель айфонов?
Доктор в кармане
В некоторых американских больницах уже пользуются особыми медицинскими платформами на смартфонах и планшетах, которые позволяют пациенту изучать историю болезни, все предписания врачей и при необходимости задать уточняющие вопросы в чате со специалистом. Но это далеко не единственное, что новые технологии могут подарить медицине.
Например, в ноябре 2017 года Apple объявила о запуске совместного исследования с учеными из Стэнфорда. Специально для этого компания выпустила приложение Apple Heart Study, которое позволяет отслеживать отклонения сердечного ритма у пользователей "умных часов" Apple Watch.
Компания, наряду с FitBit, Samsung и другими, также работает над проектом по регулированию в области "цифровой медицины". Проект курирует Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
По мнению Лу Чанг, главы Fusion Fund, венчурной компании, инвестирующей в инновационные проекты, для коммерциализации мобильного сервиса не важно, нравится ли он потребителям, а важно то, нуждаются ли они в нем.
"Здравоохранение - это определенно то, в чем будут нуждаться все," - заключила Чанг в разговоре с Русской службой Би-би-си.
Чанг видит несколько главных аспектов медицины будущего: это персонализированное лечение, индивидуальная диагностика, создание новых лекарств с помощью искусственного интеллекта, роботизация хирургии и терапии, а также курирование цифровыми платформами восстановления пациента после операции или болезни.
"Человечество мечтает найти ключ к борьбе с раком. Он кроется именно в индивидуальных особенностях пациентов и даже в индивидуальных особенностях их раковых клеток. Я сама инвестировала в компанию Mission Bio, которая занимается индивидуальной диагностикой клеток при помощи технологии капельной микрофлюидики и целенаправленно проводит диагностику мелкоклеточного рака, который так сложно обнаружить", - рассказала Чанг.
Такой детальный подход, по ее мнению, позволит находить персонализированный метод лечения рака для каждого пациента.
Media playback is unsupported on your device
Миниробот в костюме супергероя - революция в медицине?Заведующий лабораторией геномной географии Института общей генетики им. Н.И. Вавилова, доктор биологических наук, профессор РАН Олег Балановский тоже считает, что индивидуальный подход к пациенту - это магистральное направление развития современной медицины.
Практика анализа больших биоданных, по его мнению, должна привести к повышению качества диагностики и более точному назначению лекарств, однако происходить это будет не сразу, а постепенно, полагает ученый.
Искусственный интеллект должен помочь человеку не только более корректно подбирать лечение, но и создавать более эффективные препараты. "Открытие новых лекарств при помощи глубокого обучения и возможность быстро анализировать химический состав [препаратов] позволят сильно сэкономить на научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах", - уверена Чанг.
Уже сейчас существуют "фармацевтические компании будущего": такой, например, можно назвать BenevolentAI, хотя прежде всего компания занимается развитием искусственного интеллекта.
Создатель фирмы Кен Мэлвени считает, что мир должен и может видеть гораздо больше научных открытий, в том числе в области фармацевтики, чем мы видим сейчас. Цель его компании - увеличивать эффективность работы ученых, помогая им обрабатывать огромный объем существующего научного знания мощностями искусственного интеллекта.
Мэлвени верит, что искусственный интеллект может перевернуть мир медицинских препаратов. Более того, на сайте его компании высказывается мнение, что ИИ может сделать из любого человека научного эксперта, даже если он не медик.
Эту мысль ярко выразил Эрик Тополь, кардиолог и писатель, в названии своей книги о будущем медицины, которая вышла в 2015 году: "The Patient Will See You Now", что можно перевести как "Теперь пациент вас увидит". И действительно, при помощи инновационных сервисов пациент в какой-то момент может почувствовать себя чуть ли не доктором.
Правообладатель иллюстрации CHRISTOPHE ARCHAMBAULT/AFP/Getty Images Image caption Основатель компании BenevolentAI верит в то, что искусственный интеллект перевернет мир медицинских препаратов.Искусственный интеллект и большие медданные
"Мы живем в счастливую эпоху: чтобы создать персонализированную медицину, нужно собрать огромные базы данных, и раньше это было проблемой. Теперь же у нас есть множество дешевых способов для интеграции данных в разные сервисы. Современные технологии позволяют молниеносно и дешево отправлять данные сразу в облачный сервис. В результате мы можем использовать полный набор данных о людях с целью разработки персонализированного плана лечения", - замечает Чанг.
Возможности машинного обучения уже сейчас позволяют компьютерным алгоритмам быстро ориентироваться в огромном пласте информации и делать определенные выводы о состоянии здоровья пользователя.
В России анализом больших биоданных занимается проект CoBrain. Его цель - создание информационно-аналитической системы по обработке больших нейроданных, которая должна стать своего рода сигналом для появления новых медицинских сервисов, считает руководитель проекта Димитрий Дождев.
CoBrain рассматривает мозг человека в комплексе, что потенциально позволит наблюдать организм пациента в целом, эффективнее контролировать состояние ремиссии, а также назначать более точную терапию, считает Дождев.
По его мнению, CoBrain должен приблизить создание персонализированной медицины в России. К этому готовы уже не только исследователи в медицинских лабораториях, но и врачи на местах. "Основной постулат проекта - мы в вопросах диагностики не заменяем врача. Наша задача - дать инструментарий, который позволит освободить врача от рутины", - добавил Дождев.
По мнению Чанг, искусственный интеллект необходим в области медицинской визуализации.
"По каждому пациенту есть огромный объем визуальной информации, и теперь к нему можно будет "подключать" компьютерное зрение. Компьютеры не собираются никого лишать работы! Просто они могут быстро просканировать изображения и из сотен вариантов выбрать парочку, которые можно будет показать доктору и из которых тот сможет сделать важные выводы. К тому же ИИ может спасти пациента в тех ситуациях, где доктор просмотрел нечто важное", - уверена Чанг.
Правообладатель иллюстрации CRIS BOURONCLE/AFP/Getty Images Image caption ИИ может спасти пациента в ситуациях, где доктор просмотрел нечто важное, говорит о проблемах медицинской визуализации Чанг.Сам себе врач?
Новые медицинские сервисы, о которых сейчас мечтают инноваторы в индустрии здравоохранения, будут не только молниеносно анализировать физические показатели пациента, но и предоставят ему инструментарий для здорового образа жизни.
Согласитесь, если приложение на вашем смартфоне часто посылает вам уведомление о том, что у вас скачет пульс, скорее всего, вы невольно начнете следить за своим образом жизни, чтобы избежать ухудшений. Кто-то, возможно, даже возьмется за самолечение. И именно этот момент вызывает множество споров среди специалистов.
Показателен случай Сергея Фаге, предпринимателя, основателя сервиса "Островок". Его статья "Мне 32 года, и я потратил 200 тысяч долларов на биохакинг" вызвала бурное обсуждение в российском научном и медийном сообществе, при этом получив одобрительные отзывы от видных футурологов Кремниевой долины. В ней Фаге рассказывает, как он "взламывает" биологию своего организма (в том числе анализируя своей геном), чтобы сделать себя "быстрее, выше, сильнее" - а точнее здоровее, моложе и эффективнее.
Некоторые эксперты критиковали Фаге за передиагностику, самоуправство и накачивание своего организма губительным коктейлем из препаратов. Одни трансгуманисты поддержали его, а другие - нашли изъяны в его подходе, хотя и похвалили за пропаганду персонализированной "медицины будущего".
Понять, кто прав, а кто виноват в этом споре почти нереально: в пользу и той, и другой стороны всегда найдется вдоволь научных доводов.
Как поясняет Марина Демидова, директор портала-агрегатора медицинских анализов и лабораторий Lab24, человеку действительно жизненно необходимо знать о ряде мутаций в определенных генах, но только реально значимых, что было доказано серьезными научными исследованиями. Все остальное действительно может привести к передиагностике.
Например, угрозу может нести ген, отвечающий за развитие рака груди - история боровшейся с ним Анджелины Джоли известна многим. "Хорошо, что это происходит. Мы, конечно, сейчас ко всему этому скептически относимся, к тем [генетическим] анализам, которые делают некоторые [коммерческие] компании. Особенно врачи-генетики с вопросами на это все поглядывают. Но в любом случае мы к этому придем", - говорит Демидова.
Правообладатель иллюстрации JONATHAN NACKSTRAND/AFP/Getty ImagesПерсонализированная превентивная и предиктивная медицина, которая занимается полным мониторингом организма по различным показателям, в том числе и с точки зрения генетики, является для медицинской науки сейчас ориентиром. Многие специалисты и визионеры видят потенциал в переходе медицины в онлайн. Сервисы удаленных консультаций с врачами уже запускаются (взять к примеру тот же "Яндекс.Здоровье"), и это только начало.
Исследование генома сейчас - одно из самых популярных направлений не только в лабораториях, но и в открытой пациентам медицине. Появляется все больше сервисов, которые предлагают "разложить ДНК по полочкам" - то есть проанализировать наличие генетических предрасположенностей к тем или иным заболеваниям.
При этом предполагается, что человек каким-то образом сможет предупредить их развитие. Что бывает попросту невозможно, как в случае с болезнью Альцгеймера.
Демидова уверена, что за персонализированной медициной будущее, несмотря на то что постоянное отслеживание биологических показателей пациента, в том числе им самостоятельно, может представлять угрозу для его благополучия.
По мнению Демидовой, в будущем все риски персонализированного и удаленного лечения будут предупреждаться за счет тщательного тестирования гаджетов и мобильных приложений.
Технологии замены суставов и костей прошли долгий путь за последние десятилетия, части на пластиковой и керамической основе взяли верх над металлическими частями, а новейшее поколение искусственных костей и суставов заходит еще дальше: их будут делать из биоматериалов, чтобы они практически слились с телом.
Это стало возможным, конечно же, благодаря 3D-печати (к этой теме мы будем возвращаться неоднократно). Хирурги главного госпиталя Саутгемптона в Великобритании изобрели технику, с помощью которой имплант бедра пожилого пациента удерживается на месте с помощью «клея», изготовленного из собственных стволовых клеток пациента. Кроме того, профессор Университета Торонто Боб Пиллиар вывел процесс на новый уровень, создав импланты нового поколения, которые на самом деле имитируют кость человека.
Используя процесс, который связывает компонент кости на замену (с применением ультрафиолетового света) в невероятно сложные структуры с чрезвычайной точностью, Пиллиар и его команда создает крошечную сеть каналов и траншеек, по которым перевозятся питательные вещества в самом импланте.
Выращенные костные клетки пациента затем распределяются по этой сети, замыкая кость с имплантом. Со временем компонент искусственной кости растворяется, а выросшие естественным образом клетки и ткани сохраняют форму импланта.
Крошечный кардиостимулятор
С момента имплантации первого кардиостимулятора в 1958 году, эта технология, конечно, значительно улучшилась. Впрочем, после гигантских скачков в развитии в 1970-х, в середине 80-х все как-то застопорилось. Компания Medtronic, которая создала первый кардиостимулятор, работающий на батарейке, выходит на рынок с устройством, которое может произвести такую же революцию в области кардиостимуляторов, как и ее первое устройство. Оно размером с витаминку и не требует хирургического вмешательства.
Эта новая модель вводится через катетер в паху (!), крепится к сердцу маленькими зубцами и поставляет необходимые регулярные электрические импульсы. В то время как обычные кардиостимуляторы, как правило, требуют сложного хирургического вмешательства, создания «кармашка» для устройства рядом с сердцем, крошечная версия существенно упрощает эту процедуру и снижает частоту осложнений на 50%: 96% пациентов не выявляли никаких признаков осложнений.
И хоть Medtronic вполне может быть первым на этом рынке (имея полученное одобрение FDA), другие крупные производители кардиостимуляторов разрабатывают конкурентные устройства и не собираются оставаться за пределами рынка, годовой объем которого составляет 3,6 миллиарда долларов. Medtronic начала разработку крошечных спасителей в 2009 году.
Глазной имплант от Google
Вездесущий провайдер поисковой системы и мировой гегемон Google, похоже, планирует интегрировать технологии в каждый аспект нашей жизни. Впрочем, стоит признать, что вместе с кучей хлама Google выдает на-гора и стоящие идеи. Одно из последних предложений Google может как изменить мир, так и превратить его в кошмар.
Проект, который известен как Google Contact Lens, представляет собой контактную линзу: имплантируясь в глаз, она заменяет естественный хрусталик глаза (который разрушается в этом процессе) и приспосабливается, исправляя плохое зрение. Линза крепится к глазу с помощью того же материала, который используется при производстве мягких контактных линз, и имеет множество практических медицинских применений - вроде считывания кровяного давления пациентов с глаукомой, уровней глюкозы у пациентов с диабетом или беспроводного обновления с учетом ухудшений зрения пациента.
В теории, искусственный глаз Google может полностью восстановить зрение. Конечно, это еще не камера, которая имплантируется прямо вам в глаза, но поговаривают, что к этому все идет. Кроме того, непонятно, когда линза появится на рынке. Но патент был получен, а клинические испытания подтвердили возможность процедуры.
За последние десятилетия достижения в области создания искусственной кожи явили нам существенный прогресс, но два недавних прорыва из совершенно разных областей могут открыть новые направления для исследований. Ученый Роберт Лангер из Массачусетского технологического института разработал «вторую кожу», которую назвал XPL («сшитый полимерный слой»). Невероятно тонкий материал имитирует упругую молодую кожу - этот эффект проявляется мгновенно при создании, но теряет силу примерно через день.
А вот профессор химии Чао Вонг из Калифорнийского университета в Риверсайде работает над еще более футуристическим полимерным материалом: который может самовосстанавливаться от повреждений при комнатной температуре и пронизан крошечными металлическими частицами, которые могут проводить электричество, для лучших измерений. Профессор уверяет, что не пытается создать кожу для супергеров, но признает, что является большим фанатом Росомахи и пытается привнести научную фантастику в настоящий мир.
Что примечательно, некоторые самовосстанавливающиеся материалы уже появились на рынке - например, самовосстанавливающееся покрытие телефона LG Flex, которое Вонг приводит в качестве примера возможного применения таких технологий в будущем. Короче говоря, этот чувак действительно пытается создать супергероев.
Импланты мозга, восстанавливающие двигательные способности
Двадцатичетырехлетний Ян Буркхарт пережил ужасную аварию в возрасте девятнадцати лет, которая парализовала его от груди до пальцев ног. В течение последних двух лет он работал с докторами, которые настраивали и экспериментировали с устройством, имплантированным в его мозг - микрочипом, который считывает электрические импульсы мозга и переводит их в движение. Хоть устройство и далеко от совершенства - его можно использовать только в лаборатории, когда имплант подключен к компьютеру с помощью рукава на руке - оно позволило пациенту свинтить крышку с бутылки и даже поиграть в видеоигру.
Ян признает, что может и не получить выгоду от этих технологий. Он делает это больше чтобы доказать возможность концепции и показать, что его конечности, разъединенные с мозгом, можно заново к нему подключить с помощью посторонних средств.
Впрочем, вполне вероятно, что его помощь хирургии головного мозга и эксперименты, которые проводят по три раза в неделю, окажут огромную поддержку в продвижении этой технологии для будущих поколений. Хотя подобные процедуры использовались для частичного восстановления движений обезьян, это первый пример успешного преодоления нервного разъединения, которое вызывает паралич у человека.
Биоабсорбируемые трансплантаты
Стенты - сетчатые полимерные трубки, которые вставляются хирургическим путем в артерии, препятствуя их блокированию - сущее зло, которое приводит к осложнениям у пациента и демонстрируют умеренную эффективность. Потенциал осложнений, особенно у молодых пациентов, делает результаты недавнего исследования с участием биоабсорбируемых сосудистых трансплантатов весьма перспективными.
Процедура называется эндогенное восстановление тканей. Давайте простыми словами: в случае с молодыми пациентами, которые родились без некоторых необходимых соединений в сердце, врачи смогли создать эти соединения, используя продвинутый материал, который выступает в качестве «лесов», позволяя телу копировать его структуру с помощью органических материалов, а сам имплант впоследствии растворяется. Исследование было ограниченным, с участием всего пятерых молодых пациентов. Но все пятеро выздоровели без каких-либо осложнений.
Хотя эта концепция не нова, новый материал (состоящий из «супрамолекулярных биоабсорбируемых полимеров, изготовленных с использованием проприетарной технологии электропрядения») представляет собой важный шаг вперед. Стенты предыдущего поколения состояли из других полимеров и даже металлических сплавов и выдавали смешанные результаты, что привело к медленному принятию этого метода лечения во всем мире.
Хрящ из биостекла
Еще одна 3D-печатная полимерная конструкция может произвести революцию в методах лечения весьма изнурительных заболеваний. Группа ученых из Имперского колледжа Лондона и Университета Милано-Бикокка создали материал, который назвали «биостеклом»: комбинацию кремний-полимера, имеющую прочные и гибкие свойства хряща.
Биостеклянные импланты напоминают стенты, о которых мы говорили выше, но делаются из совершенно другого материала для совершенно другого применения. Одним из предложенных использований таких имплантов является выстраивание лесов для поощрения естественного выращивания хряща. Также они обладают саморегенерацией и могут восстанавливаться, если связи будут разорваны.
Несмотря на то, что первым испытанием метода будет замена межпозвоночного диска, другая - постоянная - версия импланта находится в стадии разработки для лечения травм колена и других травм в районах, где хрящ уже не отрастить. делает импланты более дешевыми и доступными в производстве и еще более функциональными, чем другие импланты этого типа, которые доступны нам в настоящее время и, как правило, выращиваются в лаборатории.
Самовосстанавливающиеся полимерные мышцы
Чтобы не отставать от коллег, стэнфордский химик Ченг-Хи Ли в поте лица работает над материалом, который может быть строительным блоком для фактической искусственной мышцы, которая может превзойти в качествах наши хилые мускулы. Его соединение - подозрительно органическое соединение кремния, азота, кислорода и углерода - способно растягиваться до 40-кратной своей длины, а после возвращаться в нормальное положение.
Также оно может восстанавливаться от проколов за 72 часа и заново закрепляться после разрывов, вызванных железной «солью» в компоненте. Правда, для этого части мышцы нужно поместить рядом. Куски пока не ползут друг к другу. Пока.
На текущий момент единственным слабым местом этого прототипа является его ограниченной электропроводность: при воздействии электрического поля вещество увеличивается всего на 2%, в то время как настоящие мышцы - на 40%. Это должно быть преодолено в кратчайшие сроки - и тогда Ли, ученые с биостеклянными хрящами и доктор Росомаха смогут собраться вместе и обсудить, что делать дальше.
Этот метод, который изобрел Дорис Тейлор, директор регенеративной медицины в Техасском институте сердца, не сильно отличается от упомянутых выше 3D-печатных биополимеров и прочего. Метод, который доктор Тейлор уже продемонстрировал на животных - и готов продемонстрировать на людях - совершенно фантастический.
Если коротко, сердце животного - свиньи, например - замачивается в химической ванне, которая разрушает и высасывает все клетки, кроме белка. Остается пустой «призрак сердца», который затем можно наполнить собственными стволовыми клетками пациента.
Как только необходимый биологический материал оказывается на месте, сердце подключается к устройству, которое заменяет искусственную систему кровообращения и легкие («биореактор»), пока не станет функционировать как орган и его можно будет пересадить пациенту. Этот метод Тейлор успешно продемонстрировал на крысах и свиньях.
Этот же метод имел успех и с менее сложными органами вроде мочевого пузыря и трахеи. Впрочем, процесс далек от совершенства, но когда его достигнет, очереди пациентов, ожидающих сердца для пересадки, могут прекратиться полностью.
Инъекция мозговой сети
Наконец у нас есть передовая технология, способная быстро, просто и совершенно опутать мозг сетью с помощью одной инъекции. Исследователи из Гарвардского университета разработали электропроводящую полимерную сеть, которая буквально впрыскивается в мозг, где проникает в его закоулки и сливается с веществом мозга.
Пока что сеть, состоящая из 16 электрических элементов, была пересажена в мозг двух мышей на пять недель без иммунного отторжения. Исследователи предсказывают, что крупномасштабное устройство такого плана, состоящее из сотен подобных элементов, может активно контролировать мозг до каждого отдельного нейрона в ближайшем будущем и пригодится при лечении неврологических расстройств вроде болезни Паркинсона и инсульта.
В конце концов, это исследование может привести ученых к более глубокому пониманию высших когнитивных функций, эмоций и других функций мозга, которые в настоящее время остаются непонятными.
Процесс развития медицины с каждым годом ускоряется, и 2017 год полон технологий, открывающих новые перспективы лечения людей. «Футурист» составил подборку наиболее актуальных и значимых из них.
Робототехника и автоматизация постепенно преображают то, как врачи выполняют и хирургические операции, и терапевтическое лечение. Новые системы используют достижения программного обеспечения, миниатюризации и робототехники, позволяя проводить минимально инвазивные операции на самых деликатных частях анатомии человека. С каждым годом роботы выполняют все более сложные задачи с невозможной для людей точностью.
Новая хирургическая система da Vinci X
Успешно внедренные модели роботов-хирургов da Vinci продолжают совершенствовать. Новый представитель линейки предоставит хирургам и больницам доступ к передовым технологиям роботизированной хирургии по более низкой цене. Intuitive Surgical, компания-производитель робота, мировой лидер в области роботизированной минимально-инвазивной хирургии, объявила, что ее новая хирургическая система da Vinci X уже получила сертификат соответствия стандартам (CE Mark) в Европе.
«За последний 21 год Intuitive Surgical стала первопроходцем в области роботизированной хирургии, и мы продолжаем лидировать в разработке и выводе на рынок инновационных технологий, ориентированных на результат», - сказал доктор Гари Гутарт ( Gary Guthart), генеральный директор Intuitive Surgical. - «Наши хирурги, больницы и клиенты по всему миру рассказали, что операции с использованием роботизированных технологий имеют огромное значение для их пациентов, подчеркивая важность предоставления выбора с клинической, технологической и стоимостной точек зрения».
Роботизированные системы da Vinci разработаны, чтобы помочь хирургам осуществлять минимально инвазивную хирургию. Однако они не запрограммированы на самостоятельное проведение хирургических операций. Все процедуры выполняются хирургом, который контролирует систему, Da Vinci же обеспечивает 3D-изображение высокой четкости, роботизированную и компьютерную помощь.
Робот-хирург, способный провести операцию на мозг в 50 раз быстрее человека
Хирургия головного мозга требует крайней точности, один промах может повлечь гибель пациента. Даже у представителей одной из самых квалифицированных профессий в мире человеческий фактор может стать причиной смертельной ошибки. Исследователи Университета штата Юта надеются сократить влияние человеческого фактора: они полагают, что их операционный хирург способен выполнять сложные операции на мозге, сократив время, необходимое для разрезания черепа, с двух часов до двух с половиной минут. Таким образом, робот сократит время, необходимое для сложной процедуры, в 50 раз.
Аппарат двигается вокруг уязвимых участков черепа по данным, получаемым при сканировании компьютерной томографией и передаваемым в программное обеспечение робота. Компьютерная томография показывает программисту расположение нервов или вен, которых должен избегать робот.
Помимо очевидных преимуществ механизма машины, она также в долгосрочной перспективе может сэкономить деньги за счет более короткого времени операции. Дополнительным плюсом является уменьшение времени пребывания пациента под наркозом, что также делает процедуру более безопасной.
Терапевтические наноматериалы
Наноматериалы - это устройства, которые настолько малы, что их можно измерить только в молекулярном масштабе. Эти микроскопические машины бывают разных форм и могут быть изготовлены из различных материалов, от золота до синтетических полимеров, в зависимости от их предполагаемых функций. Фактически, более 50 лекарств на основе наночастиц уже одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами, такими как Abraxane от рака молочной железы и Doxil от рака яичников. В настоящее время эти аппараты используются для выборочной доставки токсичной химиотерапии непосредственно в раковые опухоли, что способствует снижению доз, необходимых для их уничтожения, и риска серьезных побочных эффектов для пациента. В будущем нанотерапевтические средства могут быть разработаны для уничтожения самих раковых клеток.
Ради этой цели исследователи разработали новую платформу неинвазивного метода визуализации действия наночастиц на рак у мышей (в реальном времени), что поможет исследователям улучшить их до тестирования на людях.
«Это важный шаг вперед в этой области», - заявил главный исследователь Александр Стег (Alexander Stegh). - «В нанотехнологической области отсутствует тщательная оптимизация, которую мы наблюдаем при разработке обычных лекарств, и мы хотели бы изменить это. Система, которую мы здесь разработали, действительно позволяет нам поддерживать эти усилия».
Команда Стега использовала новую платформу для тестирования терапевтических наноматериалов, которые они разрабатывали, - сферических нуклеиновых кислот (SNAs). Они могут убить неизлечимый в настоящее время тип рака мозга, нацеливаясь на определенный ген. Система визуализации помогла установить, что наночастицы оказывают наибольший эффект между 24 и 48 часами после введения, и, следовательно, определить наилучшее время для введения дополнительной химиотерапии.
Искусственный интеллект
Еще одна малозаметная технологическая новинка в медицине включает использование искусственного интеллекта (ИИ). IBM Watson, суперкомпьютер компании IBM, уже продемонстрировала острый диагностический взгляд, а машинное обучение и программы глубокого обучения были использованы для прогнозирования всего, начиная с предположительного момента смерти пациента до следующей крупной вспышки заболевания.
Можно ожидать, что применение ИИ в медицине будет только расти. Особенно в этом году, когда необходимость отбирать и ассимилировать огромное количество медицинских данных - на индивидуальной или крупномасштабной, общественной основе - станет критической. Между тем страх, что потенциально несовершенные программы машинного обучения вытеснят человеческие ресурсы, также станет более реальным.
Редактирование генов
Революционная технология редактирования генов CRISPR/Cas-9 стала уникальным прорывом в области биологии. Она предлагает преобразование ее из медленной, неточной науки в нечто, близкое к физическим наукам. Будущее технологии редактирования генов открыто самым невероятным догадкам, несмотря на легальные запреты во многих странах и этические вопросы, связанные с этим.
Более широкое использование технологии на людях уже неизбежно. Возможно, именно 2017 год, станет годом, когда это случится в первый раз. Наиболее вероятны широкие испытания редактирования генов в борьбе с раковыми заболеваниями, или использование CRISPR для искоренения патогенных человеческих ДНК-вирусов, таких как ВИЧ или герпес.
Но ожидаются также пассивные меры, такие как простое изучение прогресса болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний или даже немедицинских сельскохозяйственных и промышленных применений этой технологии. Осознание механизмов действия последовательностей ДНК позволит ученым решать проблемы во всех областях биологии, от лечения болезней человека, до понимания того, почему исчезают некоторые виды живых существ.
Контроль инсулин-продуцирующих клеток на смартфоне
Для людей с диабетом инъекции инсулина являются неотъемлемой частью жизни. Однако новое устройство, созданное китайскими исследователями и проверенное на мышах, может избавить их от необходимости постоянных уколов. Команда имплантировала клетки, продуцирующие инсулин, мышам с диабетом, а затем использовала приложение на смартфоне для «включения» этих клеток. Через два часа устройство, которое его создатели называют HydrogeLED, стабилизировало уровень сахара в крови у мышей. Гидрогелевая капсула размером с монету. Она вживляется под кожу животным и состоит из инсулин-продуцирующих клеток и светодиодных ламп. Клетки вырабатывают инсулин только тогда, когда включены светодиоды.
Уровень сахара в крови можно контролировать с помощью отдельного Bluetooth-глюкометра, который подает сигнал в приложение, когда он поднимается слишком высоко. Затем приложение включает светодиоды, вызывая выработку инсулина. Пользователь может вручную контролировать яркость светодиодов и продолжительность их работы, таким образом регулируя, сколько инсулина попадает в кровь.
Однако пока использование приложения на людях невозможно в связи с некоторыми проблемами. Мыши, на которых проверялась работы устройства, заключены в катушку электромагнитного поля, которая очень похожа на интеллектуальный домашний хаб - таким образом приложение может взаимодействовать с сервером. Светодиоды питаются от самого электромагнитного поля, а значит, вся система не сможет работать вне катушки. Кроме того, на данный момент уровень сахара в крови все еще проверяется с помощью иглы.
В будущих версиях HydrogeLED эти проблемы будут решены. Автор исследования Хайфэн Е планирует запустить 24-часовой мониторинг уровня сахара в крови встроенным глюкометром, который при необходимости сможет автоматически запускать светодиоды.
«Распечатайте мне печень, пожалуйста! Из обычных клеток, для возраста 25 лет. Сердце пока не надо…»
Такая она, медицина будущего. С напечатанными на 3D принтерах органами, гуляющими по сосудам наноботами, зубами из пробирки и прочими странными штуками. А ведь когда-то мы просто мечтали победить все болезни!
Увы, в этом сегменте похвастаться нечем. От СПИДа, рака и даже обычного гриппа по-прежнему умирают люди. Может быть, медицина движется совершенно не в том направлении?
Нанороботы вместо лекарств
dailytechinfo.orgУченые прогнозируют, что в будущем не будет никаких инъекций и таблеток. Вместо них достаточно будет выпить «гремучую смесь» из нанороботов или приклеить к руке специальный пластырь. Разговор с патологическими клетками будет коротким: нанороботы найдут их в организме и успешно уничтожат. В перспективе — даже изменение структуры ДНК, что поможет предотвратить мутации.
В теории все это звучит очень вкусно и оптимистично. Однако так ли это на самом деле? Таблетки пьют все, от нанороботов же большинство людей может отказаться – например, из религиозных соображений.
Второй камень преткновения – наноробот должен работать не просто хорошо, а идеально. Представь, какой монстр может родиться, если при изменении ДНК что-то пойдет не так?
Киборги – почти люди?
asmo.ru Приставка «почти» не дает покоя ни автору этой статьи, ни тем, кто смотрел хотя бы одну часть «Терминатора». Медицина активно работает в данном направлении – уже сегодня многие люди имеют стимуляторы в сердце. Не исключено, что в будущем можно будет заменить высокотехнологичными протезами целые органы.
Впрочем, создание киборга – предприятие сомнительное. Учитывая тот факт, что большая часть нашей планеты уже сегодня перенаселена, а цифра в 7 млрд. продолжает расти, идея создать «нового человека» вдобавок к миллиардам других видится как минимум странной. Конечно, если киборг не будет нуждаться в пище и зарплате, кто-то в этом бренном мире только выиграет. Но чем все закончилось в «Терминаторе», вы прекрасно помните!
Биопечать органов на принтере
innotech.kiev.ua Биопечать – пусть и новое, но уже успевшее показать свое «Я» направление в медицине. Оно развивается параллельно с аддитивными технологиями.
Если в двух словах, то ученые всего мира пытаются создать принтер, на котором можно будет напечатать человеческие органы: почки, печень и даже сердце. Костные и хрящевые импланты принтеры уже печатают, так что перспектива у данного направления действительно есть.
Для печати используются стволовые клетки, которые наносятся на макет. Наибольших успехов в данном сегменте смогла достичь компания Organovo, напечатавшая печеночную ткань. Биопринтинг не стоит на месте – в ближайшие пять лет планируется серьёзное освоение рынка трансплантологии.
Люди забудут о лечении зубов
medbooking.com Британские специалисты внедряют технологию, позволяющую выращивать зубы… прямо во рту у пациента. Они изготавливают зачаток зуба с помощью эпителия десны пациента и стволовых клеток мышей. Зуб формируется в пробирке, после чего его перемещают в полость рта. Здесь зуб имплантируется и растет дальше до нужных размеров.
В случае успешной реализации проекта зубы действительно будут выращивать, как огурцы на даче.
Умерших еще можно спасти?
voobsheto.net В завершение – еще одно достижение медицины настоящего и перспективного будущего. Американца Сэма Парниа успели окрестить «врачом от Бога». Реаниматолог делает невозможное – возвращает людей к жизни даже спустя 3 часа после клинической смерти. Способ «воскрешения» заключается в немедленном охлаждении тела человека. После этого всю его кровь прогоняют через особый прибор ЕСМО, насыщающий кровь кислородом.
Данный метод работает лишь в 30% случаев смерти, но он позволил спасти уже несколько человек. Единственный недостаток – огромные затраты на возвращение к жизни каждого из пациентов.
Резюмируя все озвученное выше, отметим: медицина будущего обладает колоссальными перспективами и возможностями. Какие-то методы активно внедряются сегодня, другие только тестируются. Однако по большому счету хочется одного – чтобы люди были здоровы и счастливы. А для этого вовсе не обязательно иметь железное сердце и печень с 3D-принтера!
Медицина будущего: что день грядущий нам готовит? обновлено: Апрель 20, 2019 автором: Татьяна Гребцова
" 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
