Роботы-пациенты для проведения тренировочных операций
Медицина, как часто говорят сами врачи, это ремесло. Для того, чтобы быть хорошим доктором, нужно: «набить руку», получить опыт, работать с потоком пациентов, в том числе по таким случаям, как преждевременные роды или операции на сердце. Чем сложнее клинический опыт врача, тем эффективнее он будет лечить. Чтобы овладеть сложной хирургической технологией, нужно пройти десятки операций в качестве ассистента. Но есть и другой вариант — тренировка на роботизированных пациентах, цена ошибки на которых — нулевая
Современные технологии предлагают врачам целый набор реалистичных и «умных» роботов для отработки различных навыков. Есть роботы-младенцы и роботы-подростки PediaSIM канадского производства для педиатров, роботы-роженицы для акушеров, американские роботы Code Blue III для отработки навыков реаниматологов — в них запрограммированы инфаркты и инсульты.
Применяются и менее критически «больные» роботы — для тренировки стоматологов, отоларингологов, урологов, гинекологов, и т.д. Общая черта для всех роботов — стопроцентная имитация человеческих органов. Медицинская статистика, включающая специальные исследования и клинические испытания, показывает, что врачи, обучавшиеся на роботах-тренажерах, допускают меньше ошибок при реальных операциях, чем их коллеги, лишенные такой возможности.
Есть свои роботы-пациенты и в России. В Международном медицинском кластере в ИЦ «Сколково» открыт симуляционный центр, где собраны роботы-пациенты по многим важным направлениям. Их можно спасать от инсульта, делать лапароскопические и эндоскопические операции, гастроскопию, урологические и гинекологические вмешательства и т.д. Конечно, имитируется не все анатомическое устройство человеческого организма, а тот или иной орган либо же необходимые функции (дыхание, пульс и др.) — роботы в этом плане очень специализированы. Все роботы в «Сколково» российского производства (компании «Эйдос» из Казани)
Процесс «тренировки» врачей выглядит следующим образом. С помощью специального оборудования врач проводит операцию. Ощущения для рук хирурга очень похожи на реальные, как если бы это был живой человек. Робот реагирует на проведение манипуляций. В компьютере видны все жизненные показатели пациента, ведется наблюдение за ходом операции. По итогам выдается «статистика», что было сделано корректно, а что нет. Обучение на работах рассчитано на различные сроки. В медкластере планируются программы и на несколько дней, и на несколько недель — в зависимости от специализации врача.
Потренировать свои навыки на них в Международном медицинском кластере скоро смогут все российские врачи. Первый пилотный корпус медкластера построен, сдан, и откроет свои двери для пациентов и врачей в сентябре 2018 года
VR-симуляторы для врачей и пациентов
Еще один вариант тренировки врачебных навыков — это VR-тренажеры. VR-технологии больше «заточены» под пациентов. К примеру, VR-решения помогают в реабилитации людей, перенесших инсульт и другие повреждения головного мозга. Пример такого решения — Mindmaze, технология от швейцарских производителей. Она восстанавливает людям координацию движений.
Допустим, у пациента парализована левая рука. В этом случае на экран перед глазами больного проецируется изображение обеих рук, включая неработающую левую. Но в виртуальной реальности она вполне работоспособна. Пациент двигает правой рукой, а вместе с ней, пока что в виртуальности, еще и левой. Мозг постепенно «клюет» на этот обман, восстанавливая изначальный принцип работы тела и заставляя мышцы неработающей руки работать.
Существуют VR-решения для борьбы с фобиями или с фантомной болью. Это актуально для людей, лишившихся конечностей. Виртуальные очки с помощью подсоединенных к телу электродов убеждают мозг, что отсутствующие части тела находятся на месте. Устраняя тем самым страдания людей, которым и так пришлось очень нелегко.
Но есть и VR для врачей: например, VR-тренажеры для пластических хирургов. Они заранее моделируют эффект от хирургического вмешательства, выявляют сложные места, готовят врача к различным сценариям во время операции.
Уже несколько лет успешно применяется австралийская VR-система NurseSim — симулятор виртуальной реальности для медицинских сестер. С помощью этой 3D-программы на экране монитора воссоздаются все основные процедуры, которые выполняют младшие медработники. Стажер измерит виртуальному пациенту давление, сделает ему укол, укроет полотенцем — и все это с имитацией тактильных ощущений. Вплоть до того, что с помощью программы медсестра понимает, достаточно ли верно нажимает на руку пациента для проверки пульса.
«Умные» цифровые больницы
Диджитализация процессов происходит во многих сферах нашей жизни, в том числе в медицине. Больницы скоро станут «умными» и цифровыми. Это произойдет благодаря целому ряду факторов: накопленным big data, решениям, построенным на базе искусственного интеллекта, самообучающимся машинным алгоритмам для медицинского оборудования и инфраструктуры.
Пациентам предложат самые оптимальные пути лечения с минимальным присутствием в больнице и индивидуально подобранными препаратами. Причем врач будет контролировать изменение состояния пациента в онлайн-режиме — о любой опасности ему сообщит специальное оборудование (носимое устройство, трекер с функцией реагирования).
И это не далекое будущее. Это уже сегодняшний день. В Южной Корее работает полностью цифровой госпиталь Bundang, многопрофильный медицинский центр, использующий передовые медицинские технологии и методики лечения самых сложных заболеваний: онкологических, кардиологических и др. Это и хирургические роботы («Да Винчи», «Гамма-нож»), и новейшее оборудование для диагностики. Кроме того, в нем применяются различные решения на базе искусственного интеллекта.
Во-первых, собственная разработка госпиталя — информационная система BestCare с электронным архивом данных, системой передачи биометрических данных, «умными» системами принятия клинических решений и управления ресурсами. Эта система дважды получала награду за «наивысшую степень электронизации» от авторитетной американской ассоциации HIMSS, став единственным в мире медицинским учреждением за пределами США, прошедшим повторную аттестацию (в самих Штатах цифровых клиник достаточно много, среди них — Центральная больница Массачусетса в Бостоне, Стэнфордский госпиталь в Калифорнии, Клиника Кливленда в Огайо и другие). Считается, что у врача с развитием подобных технологий появится больше времени. Он займется решением сложных или творческих задач, повысит эффективность работы отделения, улучшит качество сервиса медицинской помощи, начнет научные разработки, и т.д.
Во-вторых, для пациентов в госпитале есть смарт-кровати («умные» кровати — «Хайтек»), на экране которых пациентам доступны сведения о лечении, анализах. Пациент понимает, что происходит с ним, как его лечат. Даже если рядом нет врача, он может задать любой вопрос онлайн. Есть и различные приятные мелочи, делающие процесс лечения комфортным. Например, смарт-кровать поддерживает необходимые показатели света, температуры в палате
Сейчас обсуждается концепция строительства «Цифрового госпиталя будущего» Bundang в России на территории Международного медицинского кластера в ИЦ «Сколково». Проект поддерживает Правительство Москвы и лично мэр Москвы Сергей Собянин. Госпиталь в России будет точной копией сеульской больницы, с применением описанных технологий, «умных» систем и оборудования.
Bundang — второй проект международного кластера (первый — израильская клиника Hadassah — «Хайтек»). В перспективе в кластере будет работать 10-15 зарубежных клиник с иностранными специалистами и пропускной способностью — до 300 тыс. пациентов со всей России в год.
Генетические исследования
Еще одно перспективное медтех направление — генетика. Специалисты Международного медицинского кластера полагают, что в ближайшие годы во всем мире и в России будут популярны генетические исследования, направленные на выявление предрасположенностей к тем или иным заболеваниям.
Уже в 2017 году появились и активно развиваются технологии так называемого «генетического редактирования», или, другими словами, генетической терапии. Что это дает людям? Можно брать клетки пациентов и редактировать их. Например, исследователи уже продемонстрировали, что, если взять иммунные клетки у больных с лимфомой, с помощью генного редактирования можно настроить борьбу с опухолью, ввести их обратно пациенту, добиться ремиссии (метод получил название Kymriah).
С помощью генетических скринингов уже давно прогнозируют вероятность различных заболеваний как у эмбрионов, так и у новорожденных. Так, с точностью до 95% можно выявить синдром Дауна. При этом технологии развиваются. Стартап Genomic Prediction занимается предсказанием не только вероятности заболеваний, но и роста, интеллекта ребенка: все это на основании анализа клеточного материала
Есть также скрининги для взрослых, они предсказывают более сложные диагнозы — например, риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Для этого достаточно анализа буккального эпителия — мазка с внутренней стороны щеки, сделанного с помощью ватной палочки.В России существуют свои национальные игроки, такие как Атлас, Генотек или же Genetico.
Носимые устройства и датчики
В последние годы в мире и в России, в частности, популярны различные носимые устройства, которые не только следят за показателями здоровья (фитнес-трекеры), но и спасают людей. Например, по данным Международной федерации диабета, во всем мире порядка 370-400 млн человек страдает сахарным диабетом. Иногда это заболевание протекает тяжело. Самый большой страх — гипогликемическая кома, критическое состояние с низким уровнем глюкозы в крови. Носимые устройства становятся незаменимыми помощниками для таких больных.
На сегодняшний день есть глюкометры, которые используют даже дети: настолько они просты в эксплуатации и не требуют специальных знаний. Например, бескнопочный глюкометр OneTouch Select Simple или Accu Check. Существуют устройства, которые передают информацию об опасных отклонениях в показателях пациента врачам. Они даже впрыскивают инсулин в кровь при необходимости. Такая система, например, разработана американской компанией Medtronic Inc.
Технологии контроля и связи с докторами применимы и для пожилых больных с соответствующими заболеваниями — например, болезнью Альцгеймера. В прошлом году Cisco Jasper и Jupl совместно создали систему мобильного оповещения mPERS для повышения безопасности и поддержания здорового образа жизни пожилых людей. В случае возникновения опасности, например, скачка давления, система сообщает об этом лечащему врачу
Печатные зубы и другое
3D-print технологии набирают обороты в медицине. На сегодняшний день самое широкое применение они получили в области производства различных протезов — суставов, пластин, замещающих кости черепа и слуховых аппаратов. Преимущества напечатанных в 3D протезов заключаются в том, что они изготавливаются на основании данных компьютерной томографии пациента, оцифрованной модели (если речь идет об аппаратах для слуха), учитывает анатомические особенности конкретного человека и лучше «приживается» в нем
Известные 3D принтеры — MakerBot и Stratasys — создают прототипы органов, костей и суставов для обучения врачей и последующего моделирования разных видов операций. С помощью этих принтеров создается лабораторное оборудование. Известный кейс — оборудование для производства препаратов для лечения артрита компании Pfizer. Принтер сканирует костные образцы, создавая их точные копии. А затем на них тестируется эффективность лекарств.
Уже печатают зубные импланты. А устанавливает их сверхточный робот. В России этими технологиями занимается компания 3Dоснова. Ученые во всем мире работают над «печатью» человеческих тканей — кожи, костной ткани, органов человека. Когда это станет возможным, лечение очень многих травм будет доступнее.
«Умная» диагностика
Известный пример «умного» диагностического робота — IBM Watson. Компьютер опирается на свою обширную базу данных, сотни тысяч медицинских документов и десятки тысяч историй болезней, и эта база постоянно расширяется и обновляется. IBM Watson используется в больницах Японии, Китая, США, европейских стран и в некоторых российских медицинских учреждениях.
Врач загружает в систему данные по пациенту, компьютер анализирует их, дает результат и свои рекомендации. При возникновении новых симптомов диагноз корректируется. Статистика уже показывает, что робот ставит правильные диагнозы на 40% чаще, чем врачи. Но врач все равно смотрит решение Уотсона, для дополнительного контроля, и принимает окончательное решение.
В России, кстати, тоже есть примеры «умных» диагностических решений. В онкологической лаборатории Unim применяется система, которая проводит исследования биоматериалов. Она опирается на «большие данные», нейросети и междисциплинарный подход.
Платформа компании Digital Pathology проверяет диагноз, поставленный пациенту, получив третье мнение, подтягивая данные по различным показателям со всего мира. К сервису имеют доступ доктора из России, Германии, США, Великобритании и других стран. В России дистанционную онкодиагностику в Unim проводят федеральные и региональные онкологические центры