Как технологии будущего помогут победить болезни и спасут миллиарды жизней?
Мировое здравоохранение находится на пороге революции. Люди уже научились лечить самые сложные болезни, но в будущем технологии шагнут дальше и позволят предотвращать смертельные заболевания и не допускать врачебных ошибок. Человек будущего сможет следить за самочувствием с помощью гаджетов, консультироваться с врачами онлайн и знать, как жить с серьезными заболеваниями и защищаться от их последствий. В рамках проекта «КиберРеальность» «Лента.ру» рассказывает, как технологии меняют представление людей о здоровом образе жизни и какая медицина ждет нас в будущем.
За последние сто лет население Земли увеличилось более чем в четыре раза — с 1,7 до 7,8 миллиарда. Вместе с тем благодаря развитию медицины увеличилась и продолжительность жизни людей. Если в начале XX века человек в среднем доживал до 40 лет, то сегодня этот показатель увеличился вдвое — до 70-80 лет. Сейчас ни в одной стране мира он не падает до уровня XIX-XX веков.
Все чаще на планете появляются долгожители в возрасте 110-120 лет, но совсем скоро это перестанет кого-либо удивлять. По мнению ученых, люди могут жить до 150 лет, однако это может стать проблемой: если население планеты продолжит расти, а продолжительность жизни — увеличиваться, больницы все чаще будут сталкиваться с нехваткой мест, а медперсонал — со слишком высокой нагрузкой.
Пандемия коронавируса сделала эту проблему явной. Больницы не справляются с наплывом пациентов, государства пытаются разобраться с последствиями пандемии. COVID-19 откатил продолжительность жизни во всем мире до показателей времен Второй мировой войны. В большей степени это затронуло развитые страны: США, Великобританию, Францию и другие.
Ученые из Оксфордского университета утверждают, что такие масштабы потерь, как в 2020 году, в странах Западной Европы — Испании, Великобритании, Италии, Бельгии, Франции, Нидерландах, Швеции, Швейцарии и Португалии — не наблюдались со Второй мировой войны.
2020 год показал, что система здравоохранения неидеальна и нуждается в изменениях. Часть задач, которые сегодня решают врачи, уже могут взять на себя современные устройства и гаджеты, а остальное — искусственный интеллект (ИИ) и современные системы обработки информации.
Сейчас в медицине формируются два тренда, говорит физиолог российского сервиса за контролем здоровья Engy Health Наталья Крутикова: развитие предиктивной и интегративной медицины. В первом случае расшифровывается геном человека, что позволяет не только узнать о его предрасположенности к заболеваниям, но и правильно выбрать лечение. Во втором же человеческий организм воспринимается как единое целое, и врачи лечат не конкретный орган или систему, а рассматривают заболевание в общем.
Медицина будущего научится не только лечить болезни, но и предупреждать их на самом раннем этапе. В этом помогут дистанционные медицинские услуги (телемедицина) и удаленный мониторинг здоровья. И если до пандемии дистанционное общение с врачом казалось малоэффективным, то за прошедшие два года телемедицине удалось наглядно продемонстрировать свои преимущества. Теперь пациентам с легкими заболеваниями не нужно идти в поликлинику и сталкиваться с другими больными, а медики могут направить все силы на лечение тяжелых случаев. Эффективное использование времени и ресурсов — главная задача медицины будущего.
«Вероятно, через 25 лет медицина превратится в пирамиду, в массивном основании которой будет лежать искусственный интеллект, контролирующий различные показатели здоровья и состояния человека», — считает руководитель направления цифровой медицины группы компаний «Инвитро» Борис Зингерман.
Врачи и искусственный интеллект смогут работать в тандеме. Если ИИ обнаружит у пациента серьезное отклонение от нормы, к делу подключится настоящий врач, объясняет Зингерман.
Болезни можно будет выявлять заранее, когда у человека еще нет явных симптомов. В этом медикам поможет новое оборудование, которое определит риск развития тех или иных заболеваний у практически здорового человека. Техника распознает первые симптомы и сообщит об этом врачам.
25 лет — столько понадобится на то, чтобы искусственный интеллект стал основой медицины, считает руководитель направления цифровой медицины группы компаний «Инвитро» Борис Зингерман.
Телемедицина призвана навести порядок в здравоохранении. Новые технологии дадут возможность объединить разрозненные медицинские данные в одном месте, а медицинская информация перейдет в собственность пациента. «Это позволяет ощутить причастность к процессу лечения и повысить уровень доверия к доктору», — замечает генеральный директор компании Siemens Healthineers в России и Центральной Азии Светлана Гербель.
Врачи не сомневаются в том, что будущее — за удаленным мониторингом здоровья. Обзор 91 исследования показал, что удаленная диагностика и самодиагностика позволяют выявить скрытые заболевания. Более того, это сократило количество госпитализаций и время, проведенное в больнице.
Умные устройства уже помогают следить за здоровьем и спасать жизни. «Удаленный инструментальный контроль, помимо симптомов, позволяет получать данные о состоянии пациента сразу в виде медицинского документа», — поясняет удобство этой системы Сергей Садовский, заместитель генерального директора компании CardioQVARK, которая создала мобильный кардиограф для iPhone. Это устройство помогает в удобной форме следить за здоровьем сердца.
Мое сердце не остановилось
Проблемы с сердцем остаются главной причиной смерти в последние 20 лет. По статистике Всемирной организации здравоохранения, на долю сердечных заболеваний приходится 16 процентов случаев смерти в мире. Часто болезни сердца и сосудов проявляются внезапно и могут убить человека моментально.
Предотвратить непредвиденные болезни сердца помогают современные умные часы, фитнес-трекеры и нагрудные сенсоры. Они способны постоянно или раз в несколько минут измерять пульс и отправлять данные на смартфон. Эти устройства дают возможность понять, каково общее состояние сердечной мышцы, поэтому врачи приветствуют интерес к ним.
Подобные девайсы доступны каждому, но в сравнении с профессиональным оборудованием у них есть свои недостатки. В их измерениях все еще много погрешностей, а браслеты могут неверно интерпретировать интенсивность упражнений в реальном времени — к примеру, гаджет способен принять высокие кардионагрузки за инфаркт. Однако на базовом уровне этот способ контроля за состоянием сердца оправдан.
В будущем мы сможем все больше доверять устройствам, следящим за работой сердца. Их качество улучшается, а точность возрастает. В новых приборах появляются расширенные функции мониторинга, вроде метода электрокардиографии (ЭКГ). Некоторые носимые устройства уже получили признание национальных организаций, которые отвечают за охрану здоровья. Так, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило часы Apple Watch и портативный кардиомонитор KardiaMobile в качестве устройств для мониторинга сердечного ритма.
Однако сравнивать носимые устройства, которые следят за сердцем, и профессиональное оборудование нельзя. Те же смарт-часы далеки от обеспечения непрерывной удаленной диагностики. По словам кардиологов, ЭКГ-замеры на Apple Watch нужно запускать вручную и тратить на них десятки секунд. Гаджеты могут быть неточными или вовсе показывать ошибочные данные.
За здоровьем сердца стоит наблюдать с раннего возраста. Например, российский сервис онлайн-консультации врачей «Доктис» создал фетальный монитор — портативный кардиотокограф, который контролирует сердцебиение и подвижность ребенка на поздних сроках беременности.
Девайс можно использовать дома, причем пациент не занимается расшифровкой результатов анализа — все данные автоматически отправляются в клинику. «Разработка устройств для дистанционного наблюдения — одно из важных направлений медицины будущего. С развитием технологий пользоваться ими будут все люди старше 35 лет», — прогнозируют в компании.
Собирать информацию о здоровье важно, но не менее важный вопрос — как обработать гигантские объемы данных, поступающих с носимых устройств. И здесь на помощь придет искусственный интеллект. Он поможет анализировать состояние сердец десятков тысяч пациентов и сравнивать результаты замеров. Зная скрытые факторы, которые ведут к сердечной недостаточности или атеросклерозу, можно предупредить болезнь на ранней стадии и спасти человеку жизнь.
Искусственный интеллект может совершить прорыв в области кардиологии, говорит Сергей Садовский из CardioQVARK, в результате чего болезни будут выявляться раньше.
У CardioQVARK уже есть два прорывных продукта, которые позволяют это делать. Первый — чехол для iPhone, который способен снять кардиограмму и отправить ее врачу. Для этого достаточно приложить пальцы к специальным датчикам. Второй — кардиокресло, которое проводит быстрый скрининг нарушений сердечного ритма и присылает кардиограмму с расшифровкой по СМС. Устройство может распознать тревожные симптомы: к примеру, оно определяет фибрилляции предсердий, которые в пять-шесть раз повышают риск инсульта и в три раза — сердечной недостаточности. Такие кресла уже установлены в общественных местах Москвы — в некоторых банках, аэропортах и отделениях почты.
Спокойствие, только спокойствие
Некоторые считают чумой XXI века стресс. Он провоцирует язву, гипертонию, ишемическую болезнь сердца, инфаркт, депрессию и множество других заболеваний. Чтобы не допустить тяжелых последствий, разработчики придумали умное устройство, определяющее уровень усталости и стресса. Российская компания Engy Health предлагает пользователям с помощью небольшого гаджета делать замеры утром и вечером. Алгоритм проанализирует изменение сердечного ритма и расскажет о состоянии здоровья хозяина устройства, а заодно даст полезные советы.
«Мы уверены, что измерение вариабельности (изменчивости) сердечного ритма в ближайшее время станет таким же привычным компонентом обследования здоровья, как измерение давления в кровеносной системе», — заявляет основатель сервиса Наталья Крутикова. Специалисты фирмы тоже уверены, что важно предсказывать заболевания — тогда лечить их будет проще.
Телемедицина и постоянный скрининг перевернут сам подход к лечению болезней сердца. Известный американский кардиолог Милтон Пакер в 2018 году предрек, что из-за растущего числа пациентов с болезнями сердца большинством больных будут заниматься не кардиологи, а терапевты.
«Лучше всего это могут сделать специально обученные практикующие медсестры, которые сосредоточат свое внимание исключительно на пациентах с хронической сердечной недостаточностью», — считает Пакер. Эту точку зрения подтверждает и генеральный директор Siemens Healthineers в России и Центральной Азии Светлана Гербель. По ее словам, с помощью телемедицины управлять томографом, работать с рентгеном и прочим сложным оборудованием будет средний медицинский персонал.
В этом случае специалистам без высокой квалификации на помощь придут умные сенсоры и нейросети, а профессиональных кардиологов, возможно, избавят от лишней работы.
Вдохнуть новую жизнь
Как важен контроль за дыханием, весь мир осознал во время пандемии COVID-19. Температура и насыщение крови кислородом стали самыми распространенными способами быстро выявить коронавирус. Это привело к взрывному росту популярности компактных пульсоксиметров и браслетов, которые могут в домашних условиях отслеживать уровень насыщения крови кислородом. Только в России на фоне пандемии продажи пульсоксиметров подскочили в 4,5 раза.
Проблемы с дыхательной системой диагностируются тремя способами. Первый и самый старый метод — спирометрия, когда специальные приборы замеряют объем и скорость вдыхаемого воздуха. Вторым считается пульсоксиметрия, когда медицинские приборы измеряют насыщение крови кислородом. Наконец, третий и самый продвинутый метод определения болезни дыхательной системы — полное сканирование легких.
Пульсоксиметрия — по сути единственный способ быстро проверить в домашних условиях уровень насыщения крови кислородом. Однако и она требует участия и внимания пациента. Часто больные не могут правильно интерпретировать данные приборов и сообщить о своем состоянии доктору.
«Как правило, пациенты сталкиваются с неправильной оценкой своего здоровья или просто не помнят, как они себя чувствовали неделю или месяц назад», — отмечает нидерландский ученый Карлос Агель, который принимал участие в разработке носимых устройств. Ученый убежден, что следить за дыхательной системой нужно только с помощью специального оборудования и при участии квалифицированного медика.
Тема сатурации крови особенно взволновала ученых в период пандемии. В Самарском государственном медицинском университете создали специальную программу для диагностики и прогнозирования заболевания. Она может собирать около 50 показателей здоровья и отправлять их врачу для анализа.
«Основная часть проекта заключается в том, чтобы усовершенствовать эту программу не просто для больных с COVID-19, а именно для пациентов, у которых есть еще и сопутствующие заболевания — сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта, метаболический синдром и другие», — объясняет ректор СамГМУ, профессор РАН Александр Колсанов.
Наколи мне микрочип
Кажется, что медицина и татуировки между собой никак не связаны, однако ученые так не считают. Инженеры Техасского университета придумали умные татуировки, которые могут следить за здоровьем. Сверхтонкие пластины печатают на 3D-принтере и наносят на них датчики. Получившийся патч клеится на кожу и собирает различные данные — о температуре тела, пульсе, активности мозга, частоте дыхания и прочем. Такой футуристический способ мониторинга кажется идеальным, потому что не нарушает привычный ход жизни пациента и никак не мешает сбору информации.
Правда, пока умные татуировки остаются фантастикой — как минимум потому, что они очень дороги и работают недолго. Но американские ученые намерены оптимизировать конструкцию патча таким образом, чтобы снизить стоимость одной татуировки до доллара — тогда их можно будет менять хоть каждый день.
Появление умных тату пока невозможно еще и технически. На сегодняшний день не существует компактных беспроводных интерфейсов, по которым можно было бы передавать данные — например, через Bluetooth или NFC. Поэтому разработчики цифровых татуировок мечтают создать передатчик размером всего два миллиметра.
Анализы без уколов
Сейчас в мире более 400 миллионов человек страдают сахарным диабетом. Пик заболеваемости пришелся на XXI век: буквально 40 лет назад диабетиков было всего 100 миллионов. Несмотря на то что существуют целые институты, занимающиеся изучением и лечением диабета, технологии в эту область проникают редко. До сих пор не существует высокотехнологичного устройства, которое могло бы контролировать сахар в крови и при этом не доставлять дискомфорта больному. Как и десятки лет назад, людям приходится прокалывать палец и закупать одноразовые тест-полоски.
Казалось бы, неинвазивные глюкометры, которые не требуют прокалывания кожи — это логичное и правильное решение. Однако действительно качественных устройства на рынке до сих пор мало. В 2021 году ученые под руководством директора Медицинского центра Милс-Пенинсула в Калифорнии Дэвида К.Клоноффа провели анализ рынка неинвазивных глюкометров. Оказалось, что из 65 приборов ни один не дает точных показаний.
В России разработкой идеального глюкометра занято более десяти научных групп. Среди них петербургский стартап «Брейн Бит». Еще в 1990-х годах его основатель Эдвард Крыжановский стал автором технологии, которую теперь использует известный производитель косметики Estée Lauder. Он нашел способ различать синтетические и природные эфирные масла. После этой разработки его пригласили на стажировку в США, но спустя три месяца Эдвард вернулся в Россию, чтобы развивать отечественную науку. Позже они с другом создали программу, которая помогает людям контролировать эмоции и психическое состояние. Разработанный им нейроинтерфейс на базе ИК-спектроскопии используется в Институте мозга РАН.
Устройствами команды Крыжановского пользуются более чем в 30 странах мира, из двух тысяч клиентов более половины заказов — из-за рубежа.
Летом 2021 года «Брейн Бит» представил атравматический глюкометр с минимальной погрешностью. Он работает очень быстро и снимает показания всего за 25 секунд. По словам создателей устройства, глюкометр не требует калибровки, на точность аппарата не влияет потоотделение и другие биологические факторы.
Это первый и единственный неинвазивный глюкометр, точность которого не уступает классическим устройствам, которые прокалывают палец. В отличие от других аппаратов, девайс работает в сотовых сетях и отправляет все данные на сервер медицинской организации. В случае отклонения от нормы глюкометр уведомит об этом пациента.
«При разработке необходимо было учесть такие специфические параметры, как влияние кожи, воды, меланина. Никто из наших конкурентов учесть этого не смог, поэтому погрешность их устройств находится далеко за рамками международных стандартов, — отмечает гендиректор «Брейн Бит» Эдвард Крыжановский. — Данные говорят о том, что мы полностью ложимся в рамки текущих норм, они направлены в Росздравнадзор, и мы ожидаем регистрации [устройства] в ближайшее время».
Собирать информацию о состоянии крови можно и из слез. В них содержится много соли, белка, ферментов и глюкозы. К тому же в слезной жидкости мало примесей. Американские ученые предлагали использовать многоразовые прозрачные сенсоры на бумажной основе, похожие на контактные линзы. Разработка ученых из США выглядела как гаджет из будущего. Он позволял моментально собирать данные и отправлять их на сервер для удаленного анализа. Это позволило бы безотрывно и безболезненно для пациента мониторить состояние уровня сахара в крови и предупреждать о его скачках.
Однако у таких линз была серьезная проблема: низкий коэффициент пропускания света, из-за чего у пользователей снижалась бы острота зрения. Также специалисты объяснили, что для поддержания работы такого инновационного устройства нужен элемент питания. Поскольку линза размещается на зрачке, то к микроскопическому аккумулятору предъявляются высокие требования безопасности. При этом ученые считают, что в будущем использование подобных сенсоров возможно, нужно только создать безопасный элемент питания и установить передатчик для обмена информацией с сервером.
Ученые признают футуристические методы контроля за уровнем сахара в крови, но только в теории. От классических инвазивных глюкометров они отказываться пока не собираются. У новой технологии есть погрешности, да и сами устройства стоят дорого. В будущем эти проблемы будут решены, когда появится специальные микроаккумуляторы и передатчики данных.
Фитнес, нейросети и комфортная старость
За последние 40 лет число страдающих от ожирения людей в мире увеличилось вдвое. Главными причинами называют повышенное потребление высококалорийной пищи и малоподвижный образ жизни. Ожирение вызывает десятки различных заболеваний, вроде проблем с сердцем и сосудами, диабета второго типа, рака, инсульта, артрита и подагры. Оно является фактором риска и при COVID-19. Поэтому Всемирная организация здравоохранения рекомендует быть разборчивыми в еде и не пренебрегать физической активностью.
По данным агентства Statista, в 2020 году поставки носимой электроники — фитнес-трекеров, умных часов и очков — выросли до 444 миллионов единиц, что почти на 30 процентов больше, чем годом ранее.
Самый простой и доступный вариант контролировать вес, если не считать личную сознательность, — гаджеты с функциями медицинских приборов. Даже доступные фитнес-трекеры могут служить шагомером и замерять пульс, а более передовые модели умеют анализировать биологические показатели и давать прогнозы по здоровью. Пока это потолок для носимых устройств. Например, умные часы даже от ведущих производителей не умеют измерять давление, температуру, уровень сахара в крови, но в будущем такие опции должны появиться. В частности, Apple работает над функцией неинвазивного глюкометра в своих смарт-часах.
Более продвинутый гаджет для контроля веса — умные весы. Они измеряют электрическое сопротивление биологических тканей, благодаря чему анализируют состав тела. С помощью алгоритмов весы могут высчитать индекс массы тела, показать динамику набора жира или, наоборот, мышц, предупредить об обезвоживании и снижении костной массы, рассказать о метаболизме.
В ситуации, когда уже поздно считать калории, или в других экстренных случаях помогают средства моментальной связи со скорой помощью. На рынке уже есть девайсы и приложения, которые позволяют быстро вызвать экстренные службы. Есть и редкие умные устройства, которые сами могут набрать номер полиции, если срочно потребуется, а хозяин будет не в состоянии.
Но специалисты американской компании TheSeniorList, занимающейся выпуском гаджетов для пожилых людей, идут дальше. Они уверены, что следить за состоянием людей должен умный дом: оснащенный десятками датчиков, он мог бы мониторить состояние здоровья жильцов. Такие дома смогут не только вызывать скорую помощь в экстренных случаях, но и предупреждать пользователей о приеме лекарств и давать рекомендации об образе жизни.
***
Носимые устройства, ПО, цифровое здравоохранение изменят подход к медицине и клиническим исследованиям. В отчете Американского общества клинической онкологии медики описали основные проблемы, которые этому мешают. В первую очередь, данные с носимых устройств должны непрерывно собираться и передаваться на сервер медицинской клиники, что не всегда возможно, если в регионе плохой интернет.
Кроме того, накопленная информация занимает немало места, поэтому встает вопрос, где ее хранить. Только часы Apple Watch, которые 300 пациентов носили в течение трех месяцев, собрали шесть гигабайт данных. Всего же в мире часами Apple каждый день пользуются по крайней мере 100 миллионов человек. Если все они начнут следить за своим здоровьем, масштаб проблемы сложно представить.
Неразрешенным пока остается и вопрос толкования собранной информации. Чтобы предсказать развитие болезней и выявить ранее неизвестные маркеры заболеваний, анализировать и сверять данные пользователей должны специальные нейросети. В некоторых случаях к работе будет подключаться врач.
По оценке Бориса Зингермана, работа искусственного интеллекта и живого специалиста обеспечит решение 90 процентов проблем со здоровьем пациентов. Он уверен: в будущем лишь 10 процентов самых трудных ситуаций будут рассматриваться в клиниках очно, с использованием всей мощи высокотехнологичной медицины.
По материалам: “Лента.Ру”
