Третья технологическая революция уже произошла и вызвала значительные перемены в здравоохранении. Она ознаменована активным вступлением в мед-практику современных технологий, играющих ключевую роль в улучшении диагностики, лечения и обслуживания пациентов.
К достижениям третьей технологической революции относятся уже повседневно используемые:
- ИИ, машинное обучение.
- Телемедицина.
- Геномика и персонализированная медицина: анализ генетической информации пациентов, позволяющий создавать индивидуальные схемы терапии, препараты под конкретного индивидуума.
- Носимые и имплантируемые устройства, датчики.
- 3D-печать индивидуальных протезов, имплантатов.
- Биоинженерия: разработка биоматериалов, тканей для замещения, восстановления повреждённых органов.
- Робототехника: роботы, используемые для проведения хирургических операций с высокой точностью, меньшей травматичностью для пациента.
Последующая четвертая революция окажет значительное влияние на систему охраны здоровья в целом. Она началась с таких инноваций, как Интернет вещей (MIоT), обработка и операции с большими массивами данных, печать органов и тканей, нанотехнологии и т.д. Применение информационных технологий в медицине нацелено на построение умной системы охраны здоровья. Её эффективное функционирование зависит от создания интеллектуальных платформ, работающих с облачными хранилищами информации, рекомендующих оптимальные решения и пути их исполнения в реальном времени. В этой статье мы остановимся всего на нескольких аспектах этих новых тенденций, рассмотрим то, что изменит нашу жизнь уже в ближайшем будущем.
Медицина 4.0
Если при назначении препарата, доктор возьмёт соскоб слизистых рта и сверит вашу генетическую информацию с облачным хранилищем, знайте, что Медицина 4.0 наступила. Заканчивается время «стандартных схем лечения», стандартных препаратов, по планете все более уверенно шагает персонализированный подход, ориентированный на генотип индивидуума, конкретного больного Петра или Тимура, проживающих поблизости.
Новая революция строится на инновационных достижениях, успешно интегрируемых в базовые процессы охраны здоровья:
- В прогнозирование и моделирование в эпидемиологии, терапии, онкологии и т.д.
- Профилактику.
- Диагностику.
- Лечение.
- Реабилитацию социальную, индивидуальную.
О возможностях телемедицины, искусственного интеллекта, робототехники мы поговорим ниже, а сейчас рассмотрим не такие заметные, но, при этом, не менее революционные достижения человечества. Их внедрения в привычную медицинскую практику приведёт к глобальным изменениям всей системы в целом.
Первое место по значимости занимает интеграция алгоритмов искусственного интеллекта с большими массивами данных, облачными хранилищами и вычислениями. Большие данные (Big Data) — термин, описывающий объёмы информации настолько огромные, сложные, что не поддаются обычной обработке.
При совмещении ИИ с этими массивами возможна их классификация, восприятие и анализ заключённой в них информации. Это открывает перспективы ускоренной диагностики, прогнозирования болезней индивидуума на основе данных генома.
Создание персонализированных препаратов, схем курации, мер профилактики.
В рамках глобального здравоохранения данный тандем улучшит процессы управляемости, прогнозирования, предотвращения эпидемий на основании отслеживаемых нулевых пациентов, выявления эпидемиологических трендов и рисков.
Интернет вещей (MIoT) — связь, взаимодействие аппаратов, систем мед. оборудования через Интернет в сетевой конфигурации. Это концепция уже начинает реализовываться в некоторых мобильных приложениях, «умном доме» и т.д. Разговор идёт об «общении» предметов для оптимизации их функций. Уже разработан ISO 11783 – ISOBUS — стандартный, международный протокол взаимодействия систем и отдельных предметов. И пожалуйста, не удивляйтесь, если ваш «умный дом» попросит машину проверить температуру, давление и перекинет информацию кибер-доктору для анализа. Фантастика? Нет! Наши айфоны уже способные на это.
3D печать органов или их частей решает главную задачу трансплантологии — подбор антиген-совместимого органа. Тут вопрос в материале…Сейчас отслеживается две тенденции: печать перемноженными уже специализированными клетками пациента или стволовыми (недифференцированными) клетками, которые на месте превратятся в определённую ткань. Эти разработки уже успешно продвигаются с использованием коллагеновой подложки. Уже печатаются кости, доли печени, почки, сердце, искусственная кожа.
К сожалению, рамки статьи не позволяют рассказать обо всем интересном, но мы обязательно вернёмся к ним в следующих публикациях.
Киберхирургия
Новая технология в сфере медицины, использующая робот-ассистирование, для снижения инвазивности оперативного лечения. Системы, используемые в настоящее время, не предназначены для действий, независимо от хирурга или заменяющие его. Роботы действуют, как продолжение руки хирурга или полностью им управляемые, повышающие точность движений, снимающие микро-тремор, на данный момент являются интеллектуальными манипуляторами с определённой степенью свободы.
Развитие робототехники движется по двум направлениям — специализированные роботические комплексы, используемые в отдельных областях (лор-, пульмонология, гинекология, урология и т.д.) и широкого профиля, возможности которых ограничены лишь подключёнными инструментами.
Классификация
По степени функциональности, свободы роботы подразделяются:
- С ручным управлением, самостоятельность отсутствует.
- Роботизированные комплексы дистанционно управляемые, с фиксацией инструмента, управляемые на удалении.
- Робот-ассистирующие системы, с полуактивным функционалом, обратной связью, находящихся под контролем хирурга. Предусмотрена определённая управляемость оператором (Mako, Navio)
- С позволенной активностью в пределах заложенной программы и перманентным контролем оператора. Задачи выполняются автономно по инициативе хирурга (ROBODOC).
- Роботы с активным поведением, выполняющие запрограммированные манипуляции в рамках операционного плана, под контролем оператора. (CyberKnife).
Современная методика применения
Возможности оборудования превосходят функциональные способности человеческой руки по степени свободы (7-8), изгибом до 90°. Во время операции происходит 3D-визуализация операционного поля, а в некоторых передовых моделях — создание виртуальной реальности. Доступ осуществляет разрезом 25 мм с введением единственного троакара, через рабочий канал которого проводится гибкий инструментарий, эндоскопическая камера. Такая методика называется моно-портовой — гарантирует доступ в триста шестьдесят градусов ко всем структурам с минимальной травматизацией, эффективностью.
Управление осуществляется сенсорными джойстиками с идеальной точностью воспроизведения. Робот улучшает артикуляцию, сглаживает микро-тремор, оптимизирует точность движения при проведении сложнейших манипуляций.
Телемедицина
Использование эфирных, компьютерных, облачных, линейных каналов связи для обеспечения дистанционного взаимодействия и получения данных. Основные схемы:
- Врач ↔ врач, включая конференц-консилиумы.
- Доктор ↔ пациент.
- Пациент ↔ ИИ.
- Доктор ↔ ИИ, облачные хранилища, анализ больших данных и т.д.
- Врач ↔ исполнительное лечебное или диагностическое оборудование.
- Обучающий персонал ↔ обучаемый контингент.
Телемедицина или, как её называют, теле-здоровье (telehealth) способствует ускоренной интеграции новейших разработок, охват мед. сервисом широких масс пользователей, снижение стоимости, увеличение доступности предоставления услуги. Телемедицину можно рассматривать, как область электронного здравоохранения (e-health), использующую широкий спектр цифровых интерактивных инноваций с задачей улучшения здоровья больного.
Дисциплина непрерывно эволюционирует по двум основным направлениям: совершенствование программной базы (многочисленные профессиональные и пользовательские приложения) и инструментального обеспечения потоков информации с их реализацией на месте. Вследствие этого, выкристаллизовываются отдельные специализированные области, такие как: теле-триаж, теле-хирургия, теледиагностика и т.д.
Для примера, теле-триаж — консультирование младшего, среднего, врачебного персонала на этапах оказания помощи, эвакуации в военных конфликтах, активно используется на фронтах Украины. Теле-триаж спас жизни многим тысячам бойцов.
Интересным направлением телемедицины является коммуникация пациента с медицинскими интеллектуальными системами в фазе первичного обращения, записи на приём к доктору-человеку, сбора анамнеза, контроля с мониторингом статуса и проведения первичной или показанной диагностики.
Отдельное ответвление, стоящее на пересечении мед-логистики и телемедицины — поставки периферийным пользователям фармпрепаратов, оснащения или оборудование дронами после соответствующих телемедицинских назначений. Система показала свою эффективность, надёжность при оказании мед. услуг в Норвегии, на Аляске, Шпицбергене.
Мобильный телемедицинский комплекс: оборудуется на оперативном транспорте полевых госпиталей, баз МК. Способен выдвигаться в районы ЧС, военных конфликтов и т.д. Снабжён мощным компьютером, сопряжённым с ним мед. оборудованием, средствами коммуникации, визуализации.
Искусственный интеллект в медицине
Представляет собой мощный инструмент для оптимизации диагностики, терапии, управления базовыми процессами мед-деятельности. Несмотря на консервативность врачебного мира Интеллект активно обустраивается в медучреждениях, научных центрах.
Уже сейчас во многих клиниках функционируют системы анализа и постановки диагноза на основе ИИ, умеющие распознавать рентгеновские снимки, распечатки УЗИ, гистологические образцы, электро-и энцефалограммы. Не говоря о том, что аналитика проводится в несколько раз быстрее человеческой, так достоверность полученных диагнозов составляет 99% при 87% у человека. При этом алгоритм разбивает изображения на сегменты с патологией, классифицирует и предлагает человеку варианты лечения, места установки импланта, тип вмешательства. Примерами могут служить программы: LYNA, DLAD, MDDC.
Как мы уже говорили, ИИ способен перерабатывать, анализировать большие массивы данных, строить машинные модели и на базе полученной информации прогнозировать вероятность возникновения эпидемий.
Норвежцы заявили, что готовы предоставлять ещё не рождённым детям полные карты болезней (за исключением, конечно, инфекционных, травм), разработанные ИИ на основании уже расшифрованных участков генома человека. Полномасштабная интеграция этого ноу-хау приведёт к изменению всех концепции медицинской науки от лечебной к профилактической. Умение перерабатывать, применять такие объёмы всеобъемлющей индивидуальной информации предоставляет возможность с помощью ИИ перейти к реальной персонализированной медицине. Это включает не только индивидуальные планы профилактики, но и лекарства создаваемые под конкретного пациента с учётом его генетики, физиологических, клинических особенностей. Для успешного выполнения этих задач уже сейчас ИИ выполняет анализы биомаркеров генетической информации с выявлением закономерностей, анализом заболеваемости.
Искусственный интеллект активно используется в трансплантологии. В Южной Корее им самостоятельно создано программное обеспечение для 3D био-принтера, для отпечатывания левой доли печени животного, что ранее считалось невыполнимой задачей. Доля успешно имплантирована и уже на протяжении года демонстрирует стабильную функциональность.
ИИ успешно внедряется в администрировании медучреждениями, планирования расписания приёмов пациентов, различными техническими вопросами, начиная от работы прачечной, заканчивая пополнением и корректности использования внутрибольничных запасов. Все это приводит к росту рентабельности и, в конечном счёте, к улучшению качества обслуживания пациентов.
ИИ способен отслеживать миллионы носимых устройств пациентов, осуществляющих мониторинг состояния больных. При наличии отклонений им принимается соответствующие меры по предотвращению угрожающих жизни ситуаций. Как видите, при наличии такой связи биосенсор → ИИ, можно быть спокойным, что помощь будет вызвана незамедлительно, а при наличии исполнительного механизма внутри сенсора (микрошприц), оказана до приезда бригады.
Уже сейчас резко подскочила интенсивность научной работы. ИИ помогает исследователям анализировать, систематизировать, классифицировать публикации.
Экономит время на поиске необходимых научных работ, методологий, что способствует облегчению инновационных прорывов, внедрению новых методов лечения, облегчает повседневную клиническую практику.
Проблемы внедрения
Несмотря на очевидные плюсы интеграции, врачебный мир, международные организации видят риски их внедрения в широкую практику. FDA, Еврокомиссар по вопросам здравоохранения опубликовали меморандум по регуляции использования ИИ, с целым списком ограничений.
Вот перечень только нескольких проблем этических и правовых, возникающих при его использовании:
- Возможные нарушения конфиденциальности.
- Дискриминационные вопросы.
- Вытеснение человека, как неэффективного узла.
- Ответственность за неверный диагноз.
Заключение
В этом обзоре мы постарались очень кратко рассказать о медицине ИТ. О новом революционном направлении 4.0, призванном улучшить существующую систему оказания медицинских услуг, оптимизирующую лечебный процесс, профилактику, реабилитацию больных. Господа, будущее уже наступило!
