Тренды кибермедицины, которые навсегда изменят жизнь человека
Кибермедицина — это направление науки, изучающее прямое взаимодействие организма человека с компьютерными системами. По сути, это симбиоз медицины и высоких технологий. Киборгизация человека уже началась. Именно в этой сфере большинство ученых видит перспективу новых медицинских открытий и научных прорывов. Художник: Юрий Аратовский За последние 10 лет нейрокомпьютерные интерфейсы укрепились в диагностике и лечении заболеваний, а также в области реабилитации пострадавших после травм и инсультов. Благодаря внедрению механизмов взаимодействия нервной системы человека с компьютером удалось создать современные протезы, аналитические приложения, высокотехнологичные имплантаты. Киберновинки в диагностике заболеваний После того как в 2010 году американская компания IBM презентовала систему искусственного интеллекта Watson, над ее усовершенствованием непрерывно работает несколько тысяч ученых. В базу суперкомпьютера Watson внесли 600 тысяч медицинских заключений, 2 миллиона страниц текста и данные последних клинических испытаний в разных направлениях медицины. Это позволяет искусственному интеллекту быстро анализировать диагностические данные пациента, ставить точный диагноз и разрабатывать план лечения. На работу с одним человеком компьютеру требуется 10 минут вместо 160 человекочасов. Сегодня технологии искусственного интеллекта IBM Watson Health сосредоточены на исследованиях в области онкологии и генетики. 31 мая 2019 года на ежегодной конференции Американского общества клинической онкологии IBM Watson Health представили 22 новых научных исследования. Их результаты демонстрируют прогресс в области диагностики онкологических заболеваний при помощи искусственного интеллекта. Одно из масштабных исследований Watson for Oncology было проведено в Индии. В нем приняли участие 1000 пациентов с раком молочной железы, легких и колоректальной зоны. Система искусственного интеллекта Watson выдала диагноз и план лечения для каждого пациента. То же самое сделала междисциплинарная врачебная комиссия по опухолям в больницах Манипала. В 13,6% случаев врачебная комиссия изменила свое решение на основе информации, выданной Watson. В 55% из этих случаев Уотсон предоставил данные о более новом лечении, в 30% предложил более персонализированную терапию. Эти данные свидетельствуют о том, что применение искусственного интеллекта уже сегодня позволяет снизить когнитивную нагрузку на онкологов и повысить точность диагностики рака. Еще одно интересное исследование было проведено в Южной Корее на базе Медицинского колледжа Университета Халлим. В исследовании приняли участие 54 пациента с гематологическими злокачественными новообразованиями. Результаты секвенирования генома при помощи Watson for Genomics коррелировали с мнением эксперта в 90% случаев. При этом в 33% случаев искусственный интеллект предложил клинически обоснованные идеи, которые не были определены путем врачебного обследования. В 2020 году Watson for Genomics продолжит совершенствоваться благодаря совместным исследованиям IBM и лидера в области геномного секвенирования и онкологической диагностики Quest Diagnostics. Исследования проводятся на базе Массачусетского технологического института и Гарвардского университета. Успех вдохновил компьютерные корпорации на разработку новых аналитических систем. Взаимодействуя с организмом, эти технологии должны давать важную информацию о состоянии здоровья человека. Самыми перспективными киберновинками медицинской диагностики эксперты считают следующие проекты: Google DeepMind Health. Специалисты компании Google совместно с экспертами Национальной службы здравоохранения Великобритании занимаются разработкой медицинского искусственного интеллекта. Работа ведется над созданием приложений для врачей и медсестер. Такие ИИ-приложения должны непрерывно анализировать данные больного и посылать сигнал медикам при необходимости оказания срочной медицинской помощи. Пока упор сделан на диагностику диабетической ретинопатии и острой почечной недостаточности. Apple Heart Study. Другой IT-гигант Apple сосредоточил свои усилия на диагностике аритмии. Совместно с Медицинской школой Стэндфордского университета был разработан датчик измерения сердечного ритма, встроенный в умные часы Apple Watch. Эта технология способна обнаружить мерцательную аритмию, которая повышает риск инсульта. NeuroLex.co. Компания внедряет нейронные сети в диагностику психических расстройств. Программа оценивает интонацию, скорость и громкость речи, а также промежутки между словами. На основании этих данных выявляются паттерны психических заболеваний. Это облегчает работу врача-психиатра, делает диагностику более точной. В больницах Канады, Китая, Японии, США искусственный интеллект уже используется с целью автоматизированной диагностики заболеваний и мониторинга состояния пациентов. Эта тенденция кибермедицины по прогнозам экспертов будет нарастать ближайшие годы. Согласно данным компании Acumen Research and Consulting, к 2026 году мировые финансовые вложения в рынок искусственного интеллекта в области здравоохранения достигнут более $8 млрд. По прогнозам экспертов, с 2019 до 2026 года объем исследований в этой области увеличится почти в 2 раза. Кибермедицина в лечении заболеваний В последние годы высокие технологии нашли применение в лечении паркинсонизма. Используя компьютерные программы, врачи стимулируют структуры головного мозга для активации работы нейронов. Технология также тестируется в лечении депрессивного и посттравматического синдромов. Научная работа проводится Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. В России также ведутся разработки в области вагусной стимуляции. На базе психоневрологического института им. В. М. Бехтерева проводятся исследования эффективности стимуляции блуждающего нерва в лечении эпилепсии. Еще одно направление кибермедицины, которое точно будет быстро развиваться в ближайшие десятилетия, — имплантация. Современные киберимплантаты уже способны полноценно выполнять функции некоторых органов и тканей. В частности, технология используется для восстановления утраченного зрения. Впервые эту работу провел американский ученый Уильям Добелль, который вживил интеллектуальный микрочип в зрительную зону коры головного мозга незрячего пациента. Надевая специальные очки со встроенной камерой, такой пациент может довольно четко видеть контуры предметов. Это достигается за счет электродов, встроенных в чип. Они улавливают вспышки света, полученные с камеры очков, и преобразуют их в зрительные образы. Технологию продолжают совершенствовать, что в будущем поможет восстанавливать зрение людям с тяжелыми поражениями сетчатки глаз. Интересными эксперты считают следующие исследования в области киберимплантатов: Микрофлюидные чипы. В Вустерском политехническом институте тестируется имплантат, который отслеживает и собирает опухолевые клетки, циркулирующие в организме больного. Это перспективная разработка в области лечения рака. Имплантаты для прицельной доставки лекарств. Все чаще используется технология вживления микрочипов и тонких игл под кожу для таргетной доставки лекарственных средств. Это позволяет доставлять лекарства прицельно, снижая влияние химических веществ на организм в целом. Имплантаты мониторинга. В медицине уже активно используются подкожные чипы, фиксирующие уровень глюкозы в крови пациентов, страдающих сахарным диабетом. В будущем эту технологию начнут использовать для мониторинга других показателей. Практика вживления киберимплантатов в организм человека вызывает множество споров и разногласий в научном сообществе. Однако страх перед киборгизацией человека постепенно уступает стремлению к новым открытиям в медицине. Киберпротезирование — главный тренд медицины будущего Киберпротезы уже сегодня помогают тысячам людей вернуться к нормальной жизни после потери конечностей, утраты способности видеть и слышать. В отличие от примитивных протезов прошлого поколения, киберпротезы напрямую управляются сигналами, поступающими из головного мозга. Когда пациент представляет определенное действие, в мозгу возникает электрический потенциал, запускающий работу протеза-манипулятора. Этот механизм используется для протезирования рук и ног. Среди новых тенденций выделяется технология протезирования памяти. В ее основе лежит имплантация электродов в область головного мозга, отвечающую за память. Эту нейронную структуру называют гиппокамп. Сейчас проходит этап испытания киберпротезирования памяти на людях. Доказано, что, стимулируя гиппокамп, удается улучшить показатели работы кратковременной памяти на 37%. Ученые предполагают, что эта цифра будет расти по мере совершенствования технологии имплантации. Возможности кибермедицины в реабилитации больных Паралич, наступающий после инсульта, ежегодно лишает тысячи людей свободы движений. Специалисты в области кибермедицины разработали для борьбы с этой проблемой специальные экзоскелеты. Эти устройства повторяют очертания частей тела и используются для восстановления двигательной функции. Например, если пациент не может разжать пальцы рук, экзопротез, управляемый сигналами мозга, поможет вернуть эту способность. Это относительно новая техника реабилитации, рассчитанная на пластические перестройки структур головного мозга. Интеграция компьютерных систем и живых организмов позволит решать ряд важных проблем медицины, одна из которых — увеличение продолжительности жизни человека. Технологии ранней диагностики болезней, имплантации и протезирования призваны сделать жизнь людей долгой и полноценной. Люди-киборги будут обладать большими физическими возможностями и смогут эффективно справляться с травмами и заболеваниями. Развитие кибермедицины требует больших финансовых затрат, что отдаляет перспективы полной киборгизации человека. Однако к этому направлению науки уже сегодня приковано внимание ведущих IT-компаний и специалистов. Нейрокомпьютерные интерфейсы разрабатываются и тестируются в самых современных лабораториях мира. Это должно ускорить реализацию важных проектов и сделать возможности кибермедицины доступными для обычных людей. Автор: Кристина Фирсова
