Будущее здравоохранения. Научатся ли гаджеты диагностировать заболевания до появления явных признаков
По предсказаниям футурологов, развитие науки будет способствовать не только появлению медикаментов нового поколения, но и технологий, которые, например, смогут предугадывать развитие заболевания еще до возникновения его явных признаков. Рынок онлайн-медицины и медицинских стартапов в последние пару лет стремительно растет. Взят курс на диджитализацию, в процессе активно участвуют частные компании. С развитием медицины появляются новые этические вопросы, например, касающиеся анонимизации и защиты данных.
При поддержке
Спецпроект. Часть VIII. Будущее здравоохранения
Читайте также:
Спецпроект. Часть I. Умные города
Спецпроект. Часть II. Big Data
Спецпроект. Часть III. Будущее рекламы
Спецпроект. Часть IV. Гонка кибервооружений
Спецпроект. Часть V. Карантинные уроки
Спецпроект. Часть VI. Идентификация и авторизация
Спецпроект. Часть VII. Облачные технологии
Носимые сенсоры и автономная передача данных
По данным Business Insider, до 80% американцев уже используют носимые гаджеты, чтобы следить за состоянием своего здоровья, или планируют приобрести их в ближайшем будущем. Собирать и передавать информацию могут не только фитнес-браслеты и трекеры. Согласно исследованиям Market Research Engine, к 2025 году рынок интернета вещей в медицине (IoMT – Internet of Medical Things) достигнет объема $188 млрд. IoMT – это инфраструктура умных устройств, программного обеспечения и отдельных смарт-услуг, которые позволяют собирать больше информации о пациенте, эффективнее диагностировать болезни, предупреждать обострения хронических заболеваний, предоставлять помощь удаленно.
Под умными устройствами чаще всего подразумевают смарт-датчики, которые собирают и обрабатывают показатели здоровья, аллергические реакции, результаты анализов. Датчики могут быть как носимыми, так и вживленными, а все собранные ими данные, как правило, направляются в удаленные системы хранения, например в облака. В итоге лечащий врач видит персональную статистику пациента и может отслеживать его состояние практически в режиме реального времени. Например, калифорнийская компания Masimo выпустила сенсоры для лежачих больных: они измеряют давление тела на матрас и помогают распределять его так, чтобы у пациента не появилось пролежней. Гаджет отслеживает активность и частоту дыхания пациента и в непрерывном режиме передает лечащим врачам по Bluetooth информацию о движениях пациента. Сенсоры уже используют во многих клиниках США.
IoMT-датчики также позволяют специалистам корректировать программу лечения. Не так давно Управление по санитарному надзору США одобрило производство так называемых диджитал-таблеток: это препараты с крошечными датчиками, которые позволяют врачу дистанционно отслеживать, правильно ли пациент принимает прописанные лекарства. Несоблюдение режима лекарств обходится системе здравоохранения минимум в $100 млрд в год (из-за пропуска пациенту часто требуется дополнительное лечение или госпитализация) и в одних только Штатах приводит к смерти примерно 125 тыс. человек каждый год. Диджитал-таблетка может помочь решить эту проблему.
В качестве датчиков для дистанционного мониторинга могут использоваться любые устройства с возможностью передачи данных. Такую технологию сегодня предлагает медицинским организациям российская компания МегаФон. Принцип следующий: медицинские приборы (тонометры, глюкометры и т.д.) со встроенными SIM-картами после проведения измерений автоматически передают данные в облако МегаФона, где они агрегируются в обезличенном виде на платформе интернета медицинских вещей. Персональные данные видит только врач в интерфейсе решения. Система дистанционного мониторинга удобна тем, что позволяет врачам иметь постоянный доступ к свежим данным о пациенте, чтобы в нужный момент скорректировать терапию, а заметив негативную тенденцию — записать человека на прием или вызвать скорую. Кроме того, сервис отправит пациенту SMS-сообщение, если тот вдруг забудет провести измерения.
Дистанционный мониторинг открывает новую страницу в диагностике и лечении пациентов с хроническими заболеваниями и дает врачу новую возможность дистанционного взаимодействия с пациентом. До появления дистанционного мониторинга врач не мог получать объективные данные в режиме онлайн, а актуализация статуса пациента происходила только с его слов при личном приеме. Сейчас наблюдать за течением заболевания и выздоровлением можно в реальном времени. Это позволяет своевременно вносить изменения в тактику лечения.
Большие данные и предиктивная медицина
Технологии на основе обработки больших данных способны вывести современную медицину на принципиально новый уровень. С помощью автономного мониторинга показателей пациентов специалисты смогут предупреждать появление болезней вместо того, чтобы бороться с ними постфактум. Обработанные и структурированные данные позволяют специалистам просчитывать эффективность разных этапов лечения, оценивать взаимодействие препаратов и сокращать вероятность врачебных ошибок. Например, компьютерное зрение в симбиозе с функцией машинного обучения способно с высокой степенью точности анализировать медицинские изображения и обращать внимание врача на области с возможной патологией.
Объединение возможностей медицинских IoT-датчиков, которые собирают данные, и машинного обучения, которое накапливает и анализирует их в потоковом режиме, будет способствовать тому, что индивидуальный подход станет повсеместным явлением. Сегодня персонализированные препараты используются в основном для лечения пациентов с онкологическими и аутоиммунными заболеваниями, при этом речь чаще всего идет о подборе индивидуальной дозировки активных веществ. Основательное изменение формулы — более редкое явление: медикаменты могут быть изготовлены по специальному рецепту, но, помимо серьезных денежных затрат, для этого нужно будет пройти целую серию генетических и молекулярных тестов. При перманентном медицинском мониторинге с помощью датчиков необходимость постоянно сдавать анализы отпадает.
По мнению экспертов, наиболее революционной идеей в области медицины больших данных станет технология цифрового аватара — копии физического объекта (органа, медицинского оборудования и целой больничной системы), которая при этом сохраняет весь функционал. Проще говоря, специальные датчики, расположенные на теле человека (или внутри него) передают сторонней системе данные о своей анатомии, физиологии и геноме. Они скапливаются в одном месте и преобразовываются в виртуальный аватар, который постоянно обновляется, наполняясь новой информацией и в итоге становясь почти стопроцентной копией оригинала. Важно не путать аватар с симулятором: последний работает на основе данных, полученных какое-то время назад, в то время как двойник способен показывать, как объект будет вести себя в будущем.
Создание цифрового аватара за счет интеграции всех имеющихся данных позволит максимально персонифицировать подходы к лечению: моделировать влияние тех или иных препаратов на конкретный организм, проводить виртуальные хирургические операции или отдельные их этапы для выявления всех особенностей анатомии человека.
Цифровые двойники физических систем уже некоторое время применяются на промышленных фабриках, активно используются в автомобильной промышленности и космических полетах. Например, инженеры и астронавты NASA применяют систему для «дистанционного» ремонта космических кораблей. А во многих больницах цифровые аватары есть у дорогостоящих аппаратов МРТ: сервисы удаленного мониторинга позволяют анализировать их работу, предугадывать и предотвращать потенциальные поломки.
Что же до цифрового аватара человека, то пока в полном объеме реализовать его очень сложно: технология предполагает создание мощнейших систем хранения и обработки потоковых данных. Однако частично этот принцип в медицине уже применяется. Например, программа Philips Heart Model способна автоматически формировать 3D-модель левых камер сердца пациента, для этого она объединяет множество 2D-изображений, а также рассчитывать способность сердца качать кровь, что считается важнейшим параметром оценки сердечной функции.
Медицина дополненной реальности
К 2025 году рынок медицинских гаджетов с технологиями виртуальной и дополненной реальности (VR/AR) должен достичь $5,1 млрд. Дополненная реальность все еще воспринимается как игрушка и ассоциируется с гейм-индустрией, хотя в реальности она давно стала мощным инструментом, который помогает пациентам и врачам в различных ситуациях. VR/AR-технологии успешно применяются для лечения пациентов с нарушениями зрения, депрессией, аутизмом, а также для обучения будущих медработников путем моделирования условия операций.
Аспиранты Университета Альберты в Канаде разработали программу ProjectDR. Она отображает медицинскую информацию, например данные МРТ, непосредственно на теле пациента, при этом изображение перемещается согласно его движениям. ProjectDR также может выдавать сегментированные изображения в зависимости от того, какую именно деталь врачу нужно рассмотреть, и позволяет лучше сконцентрироваться на ней во время приема пациента или проведения операции. Считается, что с помощью дополненной реальности хирурги смогут проводить более безопасные для пациента операции на головном мозге, эффективнее находить и удалять опухоли по их трехмерным моделям. Технологии также способствуют экономии: компания AccuVein создала портативное устройство, которое сканирует вены пациента и выводит их изображение на кожу. Это позволяет медработникам делать инъекции быстрее и меньше травмировать пациентов. Благодаря применению технологии рядовая клиника экономит около $4,25 на каждого пациента.
Еще один метод использования дополненной реальности — экспозиционная терапия и лечение тревожных расстройств. Согласно логике экспозиционной терапии, для преодоления тревоги пациент должен с ней столкнуться. Если раньше человек с арахнофобией должен был оказаться в одной комнате с пауками, теперь ему достаточно надеть VR-гарнитуру или позволить специалисту спроецировать изображение насекомого рядом с собой. Такой сеанс проходит в эмоционально безопасной среде, и его можно прекратить в любой момент.
Общество эндоскопических хирургов России имени академика В.Д. Федорова (РОЭХ) опробовало телемедицинскую платформу, которая позволяет контролировать ход операции из любой точки мира. Например, если в ходе операции у хирурга возникли сложности и ему срочно нужен совет коллег, он может подключить их по удаленной связи. Разработчик платформы — компания МегаФон — сделала систему адаптивной: использовать ее можно везде — от Национального медицинского исследовательского центра до районной больницы.
Вызовы
IoMT и другие технологии медицины будущего способны значительно улучшить жизнь миллионов людей, однако чтобы их повсеместное применение стало возможным, потребуется решить проблему безопасности. Нейростимулятор посылает в определенные зоны мозга электрические сигналы, чем помогает облегчать симптомы болезни Паркинсона, обсессивно-компульсивного, большого депрессивного расстройств и других заболеваний. Современные импланты-нейростимуляторы управляются дистанционно с помощью специального ПО на профессиональных планшетах лечащих врачей. Если канал между стимулятором, ПО и сетью не защищен, данные можно перехватить: украсть конфиденциальную информацию или причинить пациенту ощутимый физический дискомфорт. Схожие уязвимости есть и у других групп гаджетов, например, синхронизированных со смартфоном инсулиновых помп.
Группа функциональной нейрохирургии Оксфордского университета под предводительством Лори Пайкрофт в ходе исследования выяснила, что врачи часто используют планшеты, с которых управляют имплантами, не по назначению: выходят через них в интернет по незащищенным каналам связи, устанавливают сторонние программы и приложения, а на большинстве устройств и вовсе стоят заводские пароли. Команда Пайкрофт даже ввела новый термин — brainjacking («взлом мозга»), описывающий последствия, к которым может привести халатное отношение к безопасности.
Помимо базовой безопасности нерешенным остается этический вопрос. Разрешая, например, приложениям доступ к личным данным, пользователь не может в точности знать, как их разработчик распорядится ими впоследствии. Некоторые эксперты полагают, что коммерческие компании могут передавать данные пациентов сторонним организациям для рекламы определенных лекарств и услуг или делиться ими с рекрутерами, банками и страховщиками, что приведет к повышению процентных ставок и отказам в работе. В Apple, Google и Microsoft утверждают, что используют их исключительно для сбора статистики и исследований при разработке новых IT-продуктов для здоровья.
Важно, чтобы технологические компании хранили данные пациентов в обезличенном виде.
Такой механизм защиты данных реализован в платформе интернета медицинских вещей МегаФона. Данные поступают на платформу от медицинских приборов с функцией передачи информации и хранятся в деперсонифицированном виде. Впоследствии, когда они попадают в медицинскую информационную систему или систему центра удаленного мониторинга состояния здоровья, происходит персонификация данных, и врач видит и оценивает данные конкретного пациента.
В министерстве здравоохранения США идет разработка законодательной базы, согласно которой американские технологические компании должны будут запрашивать отдельное согласие пользователей на сбор медицинских данных и не смогут использовать их без разрешения. Некоторые эксперты также предлагают ввести ограничения, чтобы пользователи могли делиться показателями частично и самостоятельно выбирать, какие данные останутся в тайне.