Как новейшие достижения IT-индустрии меняют медицину

Неудивительно, что цифровая трансформация не обошла стороной и сферу здравоохранения. В Global Market Insights подсчитали, что объем мирового рынка цифровой медицины в 2018 году составил $84,4 млрд, а к 2025 году прогнозируется его рост до $500 млрд. По данным CBInsight, венчурные фонды инвестируют в эту сферу порядка $15 млрд ежегодно.

И все же до рядового пациента волна инноваций докатывается слабым эхом. Как признаются опрошенные «Профилем» разработчики медицинских IT-решений, доступное массам здравоохранение во многом остается «аналоговой крепостью», крепко держащейся за традиции. Что тормозит прогресс и какую пользу могут принести новые технологии в будущем, разбирался «Профиль».

От скальпеля до МРТ

Что такое медицинские технологии? Если обратиться к истории, можно убедиться, что эскулапы всегда пользовались достижениями науки и техники своей эпохи. Один из самых древних медицинских инструментов, скальпель, – по сути тот же нож для бытовых целей, пусть несколько видоизмененный. Очки для коррекции зрения – те же оптические линзы, применяемые в точных науках. Рентген, позволивший врачам заглянуть внутрь человека, был открыт физиком: немецкий ученый Вильгельм Рентген изначально не имел медицинских амбиций.

Что мешает развитию медицинской диагностики в России?

Двадцатое столетие, «век машин», породило множество специализированных аппаратов – УЗИ, КТ, МРТ, кардиостимуляторы. Микроскопы позволили совершить прорыв в молекулярной биологии, а следом в генной инженерии. В результате сегодня некоторые врожденные заболевания, которые еще недавно считались неизлечимыми, можно одолеть за счет редактирования ДНК. Показательно, что достижения генетики могут быть применены не только в медицине: в 2019 году компания Microsoft продемонстрировала технологию автоматической записи цифровой информации в ДНК с последующей расшифровкой. Считается, что такой «жесткий диск» может хранить информацию десятки тысяч лет.

Таким образом, каждый виток научно-технического прогресса выводил медицину на новый уровень, причем специфические решения для врачей создавались не сразу – первоначальный импульс задавали разработки из других сфер. По этой модели можно спрогнозировать ее дальнейшее развитие сегодня, в эпоху тотальной цифровизации. Медицина XXI века неизбежно станет цифровой, гласит популярная на Западе концепция Digital Health.

Единая в трех лицах

Наиболее обсуждаемым направлением Digital Health стала телемедицина – настолько, что эти понятия иногда отождествляют. По данным агрегатора Statista, за первое полугодие 2019‑го в это направление было инвестировано почти $900 млн. Global Market Insights прогнозирует взрывной рост рынка телемедицины до 2025 года, в результате которого он достигнет $130 млрд, половина из которых придется на США.

Самый «приземленный» вид телемедицины – пользовательские сервисы. По данным недавнего исследования IBM, уже в 2017 году в мире насчитывалось более 325 тыс. мобильных приложений в сфере здравоохранения, из них 23 тыс. были ориентированы на поддержание и восстановление психического здоровья. Авторы утверждают, что виртуальные сеансы психотерапии не менее эффективны, чем при встрече тет-а-тет.

К этой же категории можно отнести обработку данных с мобильных датчиков: измерения пульса, в некоторых случаях простые формы ЭКГ (этой функцией оснащены, например, последние поколения умных часов Apple). Потом эти данные передаются «живому» доктору, иногда – с использованием алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ). Подобные разработки есть и в нашей стране. Так, на декабрьской выставке «Здравоохранение‑2019» сотрудники МГТУ им. Баумана продемонстрировали концепт планшета, который с помощью датчиков может отслеживать состояние пожилых людей и передавать данные в медучреждение. А представитель холдинга «Швабе» (входит в «Ростех») Иван Ожгихин рассказал о системе мониторинга психоэмоционального состояния учащихся.

Второе направление телемедицины – обеспечение видеосвязи для врачей. Речь идет не только о видеоконсилиумах, но и о дистанционном мониторинге операций. На той же выставке петербургская компания MVS показала систему, благодаря которой операционная начинает напоминать декорации фантастического фильма: сенсорные экраны, миниатюрные камеры, постоянная видеосвязь. А корпорация «Алмаз-Антей» представила технологию для передачи видео высокого качества в сетях с узким каналом связи. Она призвана наладить видеосвязь столичных специалистов с региональными хирургами, чтобы последние получали «подсказки» во время сложных операций.

Третий вид телемедицины – дистанционные операции с применением роботов‑хирургов. Пока в мире известно около десятка подобных проектов, самый смелый из которых – операция на головном мозге, проведенная в марте 2019 года в Китае. Врач на расстоянии более 2 тыс. километров от пациента с болезнью Паркинсона имплантировал ему в мозг электростимулятор, операция заняла три часа.

В России проводятся эксперименты в этом направлении, но пока не такие смелые. Например, в июле 2018 года врачи московской Морозовской больницы провели удаленное УЗИ. Эксперимент прошел успешно: с помощью роботизированной «руки» врач провела дистанционное сканирование, получила необходимые данные, а пациент при этом не почувствовал дискомфорта.

Побег в Nirvanu

Любопытным примером адаптации гаджетов для медицинских нужд стали шлемы виртуальной реальности (VR). Их принято воспринимать как инструмент реабилитации. Например, в Научном центре неврологии в Москве представлены сразу три виртуальные системы: Rehabunculus – для упражнений, помогающих восстановить двигательные функции, Habilect – для реабилитации пациентов с заболеваниями центральной нервной системы, Nirvana – для имитации стандартных бытовых задач.

«Пациент не концентрируется на утраченных двигательных способностях, а действует так, будто может полностью управлять телом, – объясняет «Профилю» Сергей Понамарев из концерна «Вега» (входит в холдинг «Росэлектроника» госкорпорации «Ростех»), разработавшего нейротренажер ReviVR. – Особенно зарекомендовали себя комплексные системы с биологической обратной связью. Для этого на ноги надевают пневмоманжеты, с помощью которых пациент перемещается по открытому пространству в виртуальной реальности. При этом стимулируется мозговая активность, что способствует восстановлению нейронных связей».

Также VR-гаджеты способны облегчить страдания тяжелобольных пациентов. Еще в 2004 году ученые из Университета Вашингтона с помощью МРТ доказали, что при погружении человека в виртуальную реальность мозг слабее реагирует на болевые сигналы. В 2015 году их выводы подтвердило Американское общество по уходу за больными, продемонстрировав, что пациенты с ранами на теле испытывают меньше неприятных ощущений при переодевании, если носят VR-шлем.

По данным Deloitte, в медицине будущего технология виртуальной реальности будет применяться в качестве терапии и во многих других сценариях, начиная от обычной релаксации и заканчивая лечением фобий и зависимостей. В области медицины рынок VR-технологий будет расти в среднем на 20% в год, и к 2025‑му его объем составит примерно $1,5 млрд, считают аналитики.

На пути к цифровому геному

Помимо прочего, VR в медицине можно использовать для создания виртуальной модели человека. Так, летом 2019 года в магазине приложений Steam появилась программа 3D Organon VR Anatomy, визуализирующая человека послойно. Подобные приложения позволяют досконально изучать анатомию, а наиболее продвинутые – даже тренироваться в операциях.

Надо отметить, что виртуальная модель человека – концепция, которая подразумевает отнюдь не только высокотехнологичный анатомический атлас. В последние годы в IT-сообществе обсуждается концепция цифрового двойника – виртуальной модели не обобщенного объекта, а конкретного. На заводах такое решение позволяет просчитать ряд параметров изделия без необходимости изготавливать тестовые образцы. А в медицине речь идет о моделировании каждого пациента.

Еще более глобальную задачу ставит перед собой международная команда ученых под руководством профессора Микаэля Бенсона из Линчепингского университета (Швеция). В июле 2019 года ученые представили методологию оцифровки генома на основании секвенированной РНК-цепочки. Это позволит проанализировать, как различные болезни, в том числе онкологические и аутоиммунные, влияют на организм, и предупредить их развитие.

Давит ответственность

Начитавшись впечатляющих новостей об открытиях медиков с мировым именем, пациент отправляется в местную клинику и… сталкивается там со вполне традиционным «обслуживанием», которое почти не меняется год от года. Почему же высокотехнологичные решения не внедряются повсеместно?

Участники выставки «Здравоохранение‑2019», с которыми побеседовал корреспондент «Профиля», объясняют это присущим сфере здравоохранения консерватизмом. Который вполне объясним, ведь доктора отвечают за жизнь и здоровье пациентов, в том числе перед законом. В то время как разработчики IT-новинок такой ответственности за выводы и рекомендации программ не несут.

1 января 2018 года в России вступил в силу закон о телемедицине, позволяющий медучреждениям проводить удаленные консилиумы, дистанционно наблюдать за здоровьем пациентов и консультировать их. Это вызвало появление соответствующих цифровых сервисов: «Яндекс.Здоровье», «МегаФон Здоровье», «Телемед» и других. В некоторых используются чат-боты для уточнения диагноза.

Такие сервисы – по большей части все, чем сегодня ограничен российский Digital Health. Собранные с портативных датчиков данные недостаточно точны, чтобы обучить ИИ-алгоритмы постановке диагнозов и тем более выдаче каких-либо рекомендаций. Максимум, на что способны такие устройства, – определить тревожный симптом и… посоветовать обратиться к «живому» врачу, чтобы пройти полноценное обследование.

Что касается продвинутых цифровых решений, будь то удаленные операции или иммерсивное погружение, все упирается в дороговизну инфраструктуры. К тому же ни одна из этих технологий немыслима без сверхбыстрой интернет-связи, которая есть далеко не в каждой клинике. Эксперты возлагают надежды на сети 5G – они должны обеспечить передачу данных с минимальной задержкой, например, для управления роботами на расстоянии.

Пока же благодаря цифровизации изменилось в первую очередь отношение пациентов – «потребителей» медицинских услуг. Раньше авторитет врача, носителя «тайных знаний», был непререкаем. Современный же человек сам ставит диагноз по интернету, а к доктору идет лишь в крайнем случае. Избалованный банковскими приложениями, сервисами доставки и прочими «плюшками» из смартфона, он и в кабинете врача ждет «цифровых чудес». Но не тут-то было…

Организм как конструктор

На этом фоне самой многообещающей из числа медицинских инноваций нашего времени выглядит технология, которую некоторые аналитики даже не причисляют к Digital Health. Речь о 3D-печати, известной с конца XX века. Современные трехмерные принтеры позволяют с высокой точностью изготавливать сложные конструкции, экономя время и деньги. Так, стоимость классических протезов составляет тысячи долларов, тогда как напечатать новую руку можно менее чем за $100. Специально для таких случаев существуют готовые цифровые модели, разработанные открытыми сообществами программистов.

С точки зрения подвижности и функциональности такой протез будет заметно примитивнее, но зато доступнее большему числу нуждающихся. Более того, его можно превратить чуть ли не в произведение искусства, как это сделал американский дизайнер Уильям Рут. Он создал протез Exo Prosthetic, контур которого повторяет настоящую ногу. Вот только внутри сетчатого каркаса ничего нет – ногу видно насквозь.

Есть у 3D-печати и более интригующие возможности. В 2000 году американский ученый Томас Боланд изобрел «биочернила» – вещество, в основе которого лежат живые клетки человека. Предполагалось, что оно позволит печатать внутренние органы. И этот прогноз уже сбывается. В 2011 году таким образом был напечатан первый орган (трахея), успешно подсаженный пациенту. А год назад израильские ученые напечатали полностью функционирующее сердце – правда, пока в миниатюрном размере. Тем не менее они доказали, что 3D-печать жизненно важных органов в принципе возможна.

В перспективе это может ликвидировать рынок донорских органов, ведь у 3D-печати есть неоспоримые преимущества. Во‑первых, решается проблема отторжения органа телом, поскольку для него используются клетки этого же пациента. Во‑вторых, не придется месяцами ждать в очереди на пересадку – работа принтера займет всего пару часов. Именно медицинская 3D-печать сегодня ближе всего к массовому внедрению. Как оказалось, воспроизвести человека «по кусочкам» проще, чем сравняться с ним по интеллекту, обучив искусственный интеллект до уровня профессионального врача. Впрочем, технический прогресс на этом явно не остановится.