Медицинские технологии будущего. Медицина будущего: чем и как нас будут лечить. А главное - кто Будущее в медицине с когнитивными технологиями

Здоровье

Нет сомнений в том, что наше общество в настоящее время развивается гораздо быстрее , чем в прошлом. Это относится также к медицинским технологиям, которые сегодня достигли невероятно высокого уровня, но что же нас ждет впереди ?

Многие технологии уже успешно применяются, но некоторые из них еще ждут своего часа, несмотря на то, что уже есть доказательства их эффективности . В будущем мы сможем заживлять раны за считанные минуты, выращивать полноценные органы, кости и клетки, создавать оборудование, работающее на энергии человека, восстанавливать поврежденный мозг и многое другое.

Здесь собраны самые любопытные технологии, которые уже изобретены, но пока широко не используются.

1) Остановить кровотечение поможет гель

Обычно какие-то открытия в области медицины случаются в ходе долгих лет сложных дорогостоящих исследований . Однако порой ученые имеют дело со случайными открытиями, или группа молодых перспективных исследователей вдруг наталкивается на нечто интересное.

Например, благодаря молодым исследователям Джо Ландолина и Исааку Миллеру на свет появился Veti-Gel – кремообразное вещество, которое моментально запечатывает рану и стимулирует процесс заживления .

Этот гель, останавливающий кровотечение, создает синтетическую структуру, которая имитирует внеклеточный матрикс – ткань межклеточного пространства, которая скрепляет клетки. Предлагаем посмотреть видео , которое демонстрирует гель в действии.

Так мы будем останавливать кровь: технология будущего (видео):

В этом примере видно, как из разрезанного куска свиного мяса сочится кровь и как она моментально останавливается при использовании геля.

В других тестах Ландорино использовал гель для того, чтобы остановить кровотечение сонной артерии у крысы. Если этот продукт станет широко применяться в медицине, он позволит спасти миллионы жизней , особенно в зонах боевых действий.

2) Магнитная левитация помогает выращивать органы

Выращивание искусственной легочной ткани с помощью магнитной левитации – звучит, как фраза из фантастической книги, однако теперь это реальность. В 2010 году Глауко Соуза и его команда стали искать способ создания реалистичной человеческой ткани с помощью наномагнитов , которые позволяют ткани, выращенной в лаборатории, подниматься над питательным раствором.

В результате была получена самая реалистичная ткань органа из всех искусственных тканей. Обычно ткани, созданные в лаборатории, растут в чашках Петри, а если ткань приполнять, она начинает расти в трехмерной форме , что позволяет строить более сложные слои клеток.

Рост клеток "в 3D формате" является самой лучшей симуляцией роста в естественных условиях в теле человека. Это огромный шаг вперед в создании искусственных органов, которые затем можно имплантировать в тело пациента.

3) Искусственные клетки, имитирующие натуральные

Медицинские технологии сегодня идут в направлении поиска возможностей выращивать человеческие ткани за пределами организма, другими словами, ученые стремятся найти способ создавать реалистичные "запчасти", чтобы помочь всем нуждающимся.

Сеть волокон синтетического геля

Если какой-то орган отказывается работать, мы заменяем его на новый, таким образом, обновляя всю систему. Сегодня эта идея обращается к клеточному уровню: ученые разработали крем, который имитирует действие некоторых клеток .

Этот материал создается сгустками шириной всего 7,5 миллиардных частей метра. Клетки имеют свой собственный тип скелета , известный под названием цитоскелет , который образован из белков.

Цитоскелет клеток

Синтетический крем заменит этот цитоскелет в клетке, а если крем применить на рану, он способен заменить все клетки, которые были потеряны при травме . Жидкости будут проходить сквозь клетки, что позволит ране заживать, а искусственный скелет будет защищать от проникновения в организм бактерий.

4) Клетки мозга из мочи – новая технология в медицине

Как это ни странно, но ученые нашли способ получения человеческих клеток мозга из мочи . В Институте биомедицины и здоровья в городе Гуанчжоу , Китай, группа биологов использовала ненужные клетки мочи для создания из них с помощью лейковирусов клеток-предшественников , которые наш организм использует в качестве строительных блоков для клеток мозга.

Самым ценным в этом методе является то, что новые созданные нейроны не способны вызывать появление опухолей , по крайней мере, как показали эксперименты с мышами.

В прошлом для этой цели использовались стволовые клетки эмбрионов , однако одним из побочных эффектов таких клеток было то, что в них с большой вероятностью появлялись опухоли после трансплантации. Через несколько недель клетки, полученные из мочи, уже начинали формироваться в нейроны совершенно без каких-то нежелательных мутаций.

Очевидное преимущество такого метода в том, что сырье для новых клеток является очень доступным . Также ученые имеют возможность создавать клетки для пациента из его же собственной мочи, что повышает шансы того, что клетки приживутся.

5) Медицинская одежда будущего – электрическое нижнее белье

Невероятно, но факт: электрическое нижнее белье поможет спасти сотни жизней . Когда пациент лежит в больнице дни, недели, месяцы без возможности вставать с постели, у него могут появиться пролежни - открытые раны, которые образуются из-за отсутствия циркуляции и сжимания тканей.

Оказывается, пролежни могут приводить к летальному исходу. Примерно 60 тысяч людей умирает из-за пролежней и сопутствующих инфекций ежегодно только в США.

Канадский исследователь Шон Дукелов разработал электрическое нижнее белье, которое получило название Smart-E-Pants . С помощью такой одежды тело пациента получает маленький электрический разряд каждые 10 минут.

Эффект от таких ударов током такой же, как если бы пациент двигался естественным образом. Ток активирует мышцы, повышает циркуляцию крови в этой области, эффективно предотвращает появление пролежней , позволяя спасти пациенту жизнь.

6) Эффективная вакцина из цветочной пыльцы

Цветочная пыльца – один из самых распространенных аллергенов в мире, что связано со строением пыльцы. Внешняя оболочка пыльцы невероятно прочная, что позволяет ей оставаться целой , даже проходя через пищеварительную систему человека.

Именно таким свойством должна обладать любая вакцина: многие вакцины теряют эффективность, так как они не могут выдержать кислоты желудка , если применять их орально. Вакцины разрушаются и становятся бесполезными.

Исследователи из Технического Университета Техаса ищут способы использования пыльцы для создания вакцин, спасающих жизни, для солдат, направленных за рубеж. Главный исследователь Харвиндер Гилл имеет цель проникнуть в пыльцевое зерно и удалить аллергены, а вместо них поместить в пустую оболочку вакцину . Ученые уверены, что эта возможность изменит способы использования вакцин и медикаментов.

7) Искусственные кости с помощью 3D принтера

Все мы прекрасно помним, что если сломать руку или ногу, мы должны в течение долгих недель носить гипс , чтобы кости срослись. Похоже, что подобные технологии уже в прошлом. С помощью 3D принтера ученые из Вашингтонского Университета разработали гибридный материал, который имеет те же свойства (прочность и гибкость) , что и настоящие кости.

Такая "модель" помещается на место травмы, а настоящая кость начинает обрастать вокруг нее. После того, как процесс завершен, модель размельчается.

3D принтер, который используется – ProMetal , он доступен практически любому. Проблемой является сам материал для костной структуры . Ученые используют формулу, которая включает цинк, силикон и фосфат кальция . Процесс удачно был тестирован на кроликах. Когда костный материал комбинировали со стволовыми клетками , естественный рост кости был намного быстрее, чем обычно.

Вероятно, в будущем с помощью 3D принтеров можно будет выращивать не только кости, но и другие органы. Единственное, что нужно изобрести подходящие материалы .

8) Восстановление поврежденного мозга

Мозг – очень нежный орган и даже небольшая травма может вызвать серьезные длительные последствия , если повреждены определенные важные области. Для людей, переживших подобные травмы, длительная реабилитация – единственная надежда вернутся к полноценной жизни. В качестве альтернативы изобретено специальное устройство , которое стимулирует язык.

Ваш язык связан с нервной системой с помощью тысяч пучков нервов , некоторые из которых ведут прямо в мозг. Основываясь на этом факте, был изобретен переносной стимулятор нервов под названием PoNS , который стимулирует особые нервные области на языке, чтобы заставить мозг восстанавливать клетки, которые были повреждены.

Удивительно, но это работает. Пациенты, которые получали такое лечение, испытывали улучшение уже через неделю . Помимо тупых травм, PoNS может также использоваться для восстановления мозга от чего угодно, включая алкоголизм, болезнь Паркинсона, инсульт и рассеянный склероз .

9) Человек, как генератор энергии: кардиостимуляторы будущего

Кардиостимуляторы сегодня используются примерно 700 тысячами людей для регулирования сердечного ритма. Но через какое-то время, обычно около 7 лет, его заряд истощается и он разряжается, требуя сложнейшей дорогой операции по замене .

Ученые из Университета Мичигана , похоже, решили проблему, разработав способ использовать энергию, которую дает движение сердца. Эту энергию можно использовать для питания кардиостимулятора.

После весьма успешных испытаний кардиостимулятор нового поколения готов к реальному использованию на живом человеческом сердце. Это устройство создано из материалов, которые создают электричество, меняя форму.

Если попытка окажется удачной, эту технологию можно будет применять не только для кардиостимуляторов. Можно будет создавать оборудование и устройства, работающие на человеческой энергии . Например, уже изобретен прибор, который вырабатывает электричество, используя вибрации внутреннего уха, и применяется для питания небольшого радиоприемника.

Фантасты описывают будущее как мир без докторов. Писатели уверены, что благодаря новейшим технологиям удастся победить все существующие сегодня болезни - от банального насморка до рака и вируса иммунодефицита человека.

Медицинская наука действительно развивается быстро. И не исключено, что когда-нибудь человечество доживёт до прекрасного времени, когда сможет забыть о болячках, вирусах и эпидемиях. А врачи станут ещё ближе к пациенту и будут предотвращать даже не начавшиеся болезни. Практически каждый из нижеприведённых 10 впечатляющих примеров медицины будущего - свидетельство такого максимально персонализированного подхода к каждому человеку.

В медицине будущего основное внимание будут уделять не лечению, а профилактике

Пройдёт совсем немного времени, и у медиков откроется чудесный дар предвидения. Они будут безошибочно предсказывать появление у человека болезней, которых пока что нет, и ничто их не предвещает. Зная уникальные особенности каждого конкретного индивидуума (включая его склонности и патологии), доктора смогут в полной мере взяться за профилактику. В первую очередь это коснётся сердечно-сосудистых и онкологических патологий.

Кроме того, обыденным явлением - как сейчас процедура УЗИ для будущих мам - может стать дородовая генетическая диагностика, которая расскажет всё о будущем младенце и о том, что его ждёт в жизни.

Результатом исследования будет преобразование ДНК таким образом, чтобы изменить дальнейшую судьбу человека и оградить его от определённых проблем со здоровьем. Добиться этого помогут специальные генетические зонды. Также на опережение будут использоваться вакцины и новейшие препараты, которые помогут «отремонтировать» повреждённые участки ДНК.

Каждый пациент получит свой генетический паспорт, что позволит врачам лечить болезни адресно, а продолжительность жизни увеличить как минимум на 10–20 лет.

Кстати, присутствие пациента при постановке диагноза очень скоро может стать необязательным. О текущем состоянии больного и будущих болезнях поведает его фотография. Компьютер, проведя анализ снимка, подготовит полную информацию о хронических и генетических болезнях человека по его физиогномике. Данную технологию (пока что требующую доработки) в примерном виде уже представили медики из Оксфорда.

Суставы будут печатать на 3D-принтере

Организм считает металлические и пластиковые протезы чужеродными, поэтому они не слишком эффективны

Для производства искусственных костей и суставов будут применять 3D-печать с использованием биоматериалов. В результате протезы смогут органично слиться с телом человека. Не исключено, что в некоторых случаях качество жизни пациента окажется даже выше, чем у здоровых людей: искусственные суставы, кости и мышцы будут более совершенными, а по своей силе превзойдут «настоящие».

Предпосылки для такого новшества начали появляться давно. Уже больше десяти лет протезы выпускают не из металла, а из более подходящих для этого материалов - пластика и керамики. Теперь на помощь медикам приходят 3D-сканирование и 3D-печать.

На словах технология выглядит довольно просто. Человеку делают рентген, на его основе создают цифровую модель повреждённого сустава и печатают его на 3D-принтере из биоразлагаемого материала. Затем с помощью стволовых клеток пациента наращивают реальные ткани. Постепенно они остаются, а биоматериал разрушается. В результате остаётся сустав, идентичный настоящему.

Революционную технологию опробовали в Великобритании. В госпитале Саутгемптона провели пробную установку импланта пожилому пациенту. При этом для закрепления были использованы стволовые клетки больного.

Аналогичные разработки активно ведутся и в Стране восходящего солнца. Причём японским медикам удалось создать искусственные суставы даже без использования биоматериала пациента. Для получения результата оказалось достаточно скомбинировать:

• стволовые клетки;
• белки, отвечающие за рост тканей;
• близкие к коллагену синтетические вещества.

Важно, что 3D-печать не просто предоставляет большое количество интересных возможностей для развития медицины, но и позволяет врачам стать более мобильными. Напечатать компоненты тазобедренного сустава можно будет прямо у больничной койки. Врачу понадобятся только персональные замеры и снимки больного.

Освоение 3D в медицине - дело уже ближайшего будущего. При этом самым непростым моментом в разработке, судя по всему, окажется тестирование суставов из биоматериалов, ведь обычно испытания проводятся на животных, а придётся опробовать всё на реальных людях. Кроме того, на исследования медикам потребуется получить официальное разрешение, а пока что право на подобное «конструирование людей» законодательно не прописано нигде в мире.

Печать таблеток на дому

Таблетка формируется путём печати слоёв полимера, смешанного с лекарственным веществом

Судя по всему, 3D-технологии найдут широкое применение и при производстве лекарств. Причём необходимое средство в нужной дозировке пациент сможет напечатать сам, не выходя из своей квартиры.

Конечно, для того чтобы это стало реальностью, технологию придётся отточить до совершенства. Ведь производство таблеток дома несёт риски, связанные с контролем качества.

Первый опыт подобной печати, кстати, уже есть. В Соединённых Штатах Америки этим способом была произведена пробная партия препарата Спритам, который используется для предупреждения припадков при эпилепсии. В России данное лекарство (известное также как Леветирацетам) включено в перечень препаратов, которые Правительство РФ утвердило в качестве жизненно важных.

Интересно, что Спритам по 3D-технологии получился несколько иным по сравнению с оригиналом. Структура напечатанного лекарства оказалась более пористой, что скорее плюс, поскольку это помогает лучшей всасываемости препарата.

3D-печать позволяет делать таблетки любой формы, оттенка и вкуса, то есть привлекательными для пациента. Это особенно важно в случае с детьми и пожилыми людьми. Также появляется возможность варьировать дозировку в широком диапазоне.

О здоровье больного расскажет тату

Тату наносят с помощью электропроводящих красок, при этом вместе с ними на кожу помещается микроконтроллер с несколькими чипами

Важным источником информации о здоровье человека могут стать микродатчики, помещённые в организм. Они будут производить круглосуточный мониторинг самочувствия пациента, в режиме реального времени фиксировать полную карту состояния и передавать её лечащему врачу.

Вариантов микродатчика может быть несколько:

• небольшая таблетка;
• нанесённая на участок тела биометрическая татуировка;
• микрочип под кожей.

Помимо измерения температуры, пульса и артериального давления, микрочип сможет проанализировать уровень насыщения кислородом. Анализ показателей будет доступен и самому человеку, что позволит вовремя заметить начало негативных изменений.

Устройство будет работать по принципу «умных» часов и фитнес-браслетов, только изнутри организма, а не снаружи.

Один из подобных микрочипов был недавно представлен американскими учёными. Специалисты Стэндфордского университета продемонстрировали серию датчиков, которые можно внедрить в организм человека, собрать с их помощью интересующую информацию, а затем в течение некоторого времени (до саморазложения прибора) использовать для отслеживания хода лечения и последующего состояния.

«Умные» линзы

«Умные» линзы не только вернут зрение, но и смогут собирать данные о состоянии здоровья, заменят паспорт и фотоаппарат

В ближайшем будущем о здоровье человека будут рассказывать практически все окружающие его предметы и гаджеты. В первую очередь - наручные часы, которые сообщат о состоянии пульса, пройденных за день шагах и уровне сахара в крови.

Процесс создания такой техники уже запущен. Например, всемирно известная компания Google представила контактные линзы, которые помогают скорректировать стремительно ухудшающееся зрение. Они имеют сразу несколько полезных в медицинском плане компетенций:

• считывают кровяное давление у пациентов, страдающих от глаукомы;
• проверяют уровень сахара в крови при диабете;
• передают данные о здоровье человека на беспроводной приёмник, а оттуда - как самому пациенту, так и его лечащему врачу.

Линзы от Google внешне ничем не отличаются от обычных, но, по своей сути, это заявка на создание искусственного глаза или же вмонтированной в него камеры.

Конкуренцию Google собирается составить корейская компания Samsung.

Искусственная кожа сможет восстанавливаться

Принцип заживления искусственной кожи состоит в том, что молекулы материала легко разъединяются, а затем восстанавливают изначальный порядок

Искусственная кожа будет использоваться в процессе лечения пациентов всё чаще. И уверенность в этом дают прорывные открытия, сделанные недавно американскими учёными. Роберт Лангер из технологического института штата Массачусетс представил открытую им «вторую кожу» - очень тонкий материал, структура которого в момент создания совпадает с характеристиками реальной ткани. При этом таких свойств хватает всего на сутки: через день разработка теряет свою упругость и силу.

Ещё дальше пошёл другой американский исследователь - Чао Вонг. Он вместе со своими коллегами по Калифорнийскому университету замахнулся на создание кожи, которая обладает способностью к самовосстановлению. Профессор объявил, что его задача - создать «покрытие» для супергероев, наподобие того, что можно увидеть в голливудских фантастических картинах.

По словам Вонга, его самый любимый киногерой - это Росомаха, которого не брали ни пули, ни колюще-режущее оружие.

Некоторые материалы, обладающие способностью к самовосстановлению, уже можно найти на рынке. Подобным свойством, например, обладает покрытие телефона LG Flex - своего рода предшественник будущих подобных технологий для человека.

Кардиостимуляторы будут размером с витаминку

Исследования показали, что мини-кардиостимулятор гораздо эффективнее и безопаснее обычного

Самый первый в мире кардиостимулятор был создан 60 лет назад. С тех пор технология претерпела серьёзные изменения. Впрочем, пределов для совершенства не существует: компания Medtronic некоторое время назад представила крошечный «кардиостимулятор будущего». Достоинств у ноу-хау несколько:

• размер не больше витаминки;
• для введения в организм не требуется хирургического вмешательства;
• не вызывает осложнений у большинства пациентов.

Технология от Medtronic не только произвела фурор в медицинских кругах, но и послужила толчком к дальнейшим разработкам мини-кардиостимуляторов, которые также не потребуют сложных хирургических процедур для внедрения в организм человека. Более того, можно прогнозировать и дальнейшее уменьшение технологии в размерах.

Кардиостимулятор Micra от Medtronic был представлен в 2013 году, но получил одобрение Управления продуктами питания и лекарствами США только в середине 2016 года.

Санитарами будут работать роботы

Уже сегодня существуют действующие прототипы роботов-санитаров, например, японский ROBEAR, который ухаживает за пожилыми людьми

Полностью отказаться от живых врачей и доверить процесс лечения пациентов роботам в обозримом будущем вряд ли получится. А вот возложить на разумные автоматы обязанности по уходу за больными - вполне реально. Например, весьма вероятно, что уже скоро роботов всё активнее будут привлекать к оказанию помощи лежачим больным. Электронные санитары смогут:

• поднимать и аккуратно перемещать пациентов в постели;
• помогать приподняться на кровати или встать с неё;
• пересаживать с кровати на инвалидную коляску;
• брать анализы;
• доставлять лекарства в определённой доктором дозировке.

Ещё большее значение приобретут роботы при исследовании информации из полученных анализов. Всего за несколько секунд умные машины смогут смоделировать варианты развития заболевания с учётом возможных побочных эффектов. При этом устройство предложит и варианты лечения, которые затем будут рассматриваться наравне с предложениями медика-человека. И пока что сложно сказать, чей прогноз и вариант лечения окажется точнее. Ведь даже созданные на сегодняшний день компьютеры помнят до 40 миллионов медицинских документов, касающихся всех существующих болезней, вариантов их протекания и борьбы с ними.

Первые роботы-санитары уже прошли проверку в рядах американской армии. Умные машины способны выносить раненых с поля боя, но пока не наделены необходимым набором медицинской информации.

Лекарства не придётся тестировать на живых существах

Каждый год в лабораторных исследованиях задействуют более 100 млн животных

Сейчас перед началом клинического использования все препараты проходят испытания на живых существах - животных или людях. Этичность таких экспериментов нередко подвергается сомнениям. Кроме того, испытания занимают немало времени и дорого обходятся разработчикам.

Уже скоро лекарственная индустрия сможет отойти от этого. Для проверки свойств новых препаратов будут использовать технологию современных микрочипов с находящимися в них клеточными культурами, полностью повторяющими работу отдельных органов и даже целых систем пациента. При этом результат будет понятен практически сразу, в отличие от долгих испытаний с участием большого числа добровольцев.

Эксперты полагают, что подобный способ доклинических исследований будет способствовать созданию лекарств от болезней, которые пока не поддаются лечению. В частности, это касается рака.

Новое сердце можно будет вырастить

Технология развивается медленно из-за нехватки финансирования - первые опыты были проведены в 2005 году

Американская учёная Дорис Тейлор из Техасского института сердца придумала технологию, которая в будущем может свести на нет очереди из пациентов, ожидающих трансплантацию. На помощь придёт «призрак сердца». Так Тейлор назвала свой метод, уже продемонстрированный на животных. Суть его в следующем:

• медики берут сердце животного, например, свиньи;
• погружают орган в химическую ванную;
• при замачивании очищают сердце от всех клеток, за исключением белка;
• заполняют получившийся «призрак» стволовыми клетками конкретного пациента, которому требуется операция.

Далее данный биоматериал подключают к специальному устройству, которое помогает органу начать функционирование в полной мере - за счёт искусственной системы кровообращения и лёгких. Следующими шагом должна стать пересадка органа человеку.

Подобный опыт профессор с успехом осуществила на животных - подопытных свиньях и крысах. И достигла успеха. Кроме того, технологию удалось применить к другим органам - трахее и мочевому пузырю. Пока что метод требует серьёзной доработки. Но момент, когда его можно будет использовать в полной мере, не за горами.

Во многом авторы фантастических произведений правы: в будущем человечеству удастся победить многие заболевания. Но наверняка появятся и новые вызовы, которые потребуют новых подходов и технологий, ещё более удивительных.

Биотех и медицина – одни из самых модных, востребованных и интересных направлений в высокотехнологичном бизнесе. Тысячи амбициозных стартапов привлекают миллиарды инвестиций и представляют продукты, которым место скорее на страницах фантастических романов. Хирурги, которые видят ваше тело насквозь, неразличимые глазом датчики, анализирующие информацию о вашем самочувствии, кибернетические конечности для инвалидов, лазерные скальпели, генная терапия, роботы-сиделки и многое другое. Как все это меняет мир медицины и что нас ждет в ближайшем будущем?

Диагностика

Основа лечения - правильный диагноз, поэтому почти треть современных компаний в биотехе так или иначе связаны с мониторингом физического состояния человека. Наиболее перспективное направление развития - внедрение в организм микродатчиков. Это могут быть небольшие таблетки вроде создаваемых FitBit, или биометрические татуировки, такие как VivaLNK, или RFID - микрочипы, имплантируемые под кожу. Подобные датчики не только в режиме реального времени измеряют все важные параметры здоровья, но и создают полноценную медицинскую карту в облаке, которую может использовать лечащий врач.

Проекты вроде Qualcomm Tricorder X Prize или Viatom Check Me, измеряющие пульс, температуру тела, насыщение ее кислородом, систолическое и артериальное давление, физическую активность и сон, открывают новую страницу в медицинской помощи. Вместо текущих симптомов врач видит динамику на протяжении месяцев. Сами пациенты получают возможность оперативнее замечать негативные изменения в своем состоянии, а медицинские и страховые компании использовать больше данных для оптимизации расходов на лечение и страхование.

Замена и модификация органов

Кростехнологичные проекты обеспечивают прорывы в большинстве медицинских направлений. Например, сочетание 3D-сканирования, 3D-печати, продвинутого софта и новых полимеров произвели революцию в области стоматологии. Если раньше люди вынуждены были выпрямлять зубы и исправлять прикус посредством болезненных, долгих операций, вроде протезирования или брекетов, то сейчас на рынке появилась технология «элайнеров», индивидуальной программы использования прозрачных фиксаторов с минимум неудобств. Еще пять лет назад, когда я только основал компанию StarSmile, об элайнерах в России знали единицы, сегодня – эта технология прочно входит в нашу действительность, особенно с появлением большего количества биосовместимых материалов. В мире уже появились специализированные компании, типа немецкой Next Dent, сосредоточенных только на разработке новых материалов. И их усилия уже приносят свои плоды: сегодня доступны материалы, из которых можно печатать пластиковые временные коронки или целые съемные протезы в нескольких цветах.

Медицинская 3D-печать и биотехнологическая промышленность заново проектируют весь мир фармацевтики и донорских органов. 2016 был годом успешной 3D-печати печени, артерии и кости. Пересаженные органы показали успешное приживление: поскольку новые ткани основаны на генетической карте самого пациента, то риск отторжения при удачной пересадке минимален. Более того, новые органы сами развивали в себе сеть сосудов и капилляров. В этом году Harvard’s Wyss Institute вплотную приблизился к созданию искусственной почки. И уже в ближайшем будущем врачи смогут напечатать замену для любого органа в нашем теле. Аналогичная ситуация в фармацевтике – 3D-принтеры будут готовить для пациентов дозы лекарств, распечатанных на месте по модели, подготовленной индивидуально лечащим врачом.

Параллельно с печатью живых органов развивается индустрия создания киборгов. Сейчас автоматизированные протезы имеют замещающий характер: миллионы пациентов носят имплантированные дефибрилляторы или кардиостимуляторы, роботизированные конечности, подключенные к нервной сети. Но потенциал развития данного направления гораздо выше, чем простое замещение. Достижения в области будущей медицинской техники будут направлены не столько на ремонт физических недостатков, сколько на создание органов более совершенных, чем спроектированные эволюцией. Зрение во всех областях спектра, усиленные мышцы, сердце, которое никогда не перестанет биться, легкие, позволяющие дышать под водой или в удушливом дыму и т. д. Но пока такие направления остаются чисто теоретическими, работают гораздо более простые, но тем не менее эффективные проекты вроде е-NABLING. Это программа по свободному обмену 3D-моделями доступных протезов плюс инструкции по их печати и эксплуатации.

Исследования

Следующее важнейшее направление биотеха - модернизация процесса R&D. В этой области отчетливо заметны два крупнейших направления: изучение генома человека и моделирование физических процессов с помощью специализированных программ. В мире уже испытывается целая серия микрочипов, которые могут быть использованы в качестве моделей человеческих клеток, органов или целых физиологических систем. Преимущества такой инновации неоспоримы: вместо долгих и опасных исследований компании могут программировать поведение и реакцию человека на тот или иной раздражитель в контексте биотеха на разрабатываемые лекарства. Эта технология спровоцирует революцию в области клинических испытаний и полностью заменит тестирование на животных и людях.

Проект расшифровки генома человека начался около 30 лет назад, но настоящие прорывы были связаны с ростом вычислительной производительности компьютеров. Сейчас эта работа близка к завершению, определено большинство функций генов в ДНК-цепочке человека. На практике это означает начало эры персонализированной медицины, когда каждый пациент сможет получить индивидуальную терапию с настраиваемыми лекарствами и дозировками. Уже сейчас существуют сотни основанных на фактических данных приложений для персональной геномики. Метод быстрого генетического секвенирования был впервые применен командой Стивена Кингсмора для спасения жизни маленького мальчика в 2013 году. Тогда это было невероятным, крайне затратным и уникальным по своей эффективности случаем. Уже в ближайшем будущем это станет обыденной медицинской практикой.

Операции будущего и новое образование

В медицине еще долго будет необходимо присутствие живых врачей. Но благодаря технологиям у них в распоряжении будет нечто большее, чем два обычных глаза: на помощь придет дополненная реальность. Уже сейчас эта, на первый взгляд развлекательная, технология начинает проникать в медицинскую сферу. Цифровые контактные линзы от Google корректируют курс лечения диабета через измерение уровня глюкозы в слезных протоках. Разработка Microsoft Hololens (использование AR во время операций) уже проходит тестирование в Германии. Получаемые через сканирование данные проецируются на очки хирургу, так что доктор буквально может смотреть сквозь тело пациента, видеть кровеносные сосуды перед началом разреза, определять плотность и структуру ткани. Как дополнительное улучшение можно использовать интеллектуальные инструменты: например, хирургический нож iKnife от Imperial College работает как световой меч джедаев. Электрический ток позволяет делать надрезы с минимальной потерей крови, а испаренный дым анализируется масспектрометром в режиме реального времени, давая хирургу полную картину по составу тканей организма.

Еще одна сфера применения AR – программы медицинского обучения. В 2016 году доктор Шафи Ахмед провела первую операцию с использованием камер виртуальной реальности в больнице Royal London. Каждый желающий мог наблюдать за ней в режиме реального времени через две камеры, дающие обзор в 360 градусов. Технологии могут совершенно изменить форматы профильного образования: молодые медики будут изучать анатомию на виртуальных таблицах рассечения, а не на человеческих трупах, а сотни учебных томов будут преобразованы в виртуальные 3D-решения и модели с использованием дополненной реальности. Именно в этом направлении сейчас работают такие компании, как Anatomage, ImageVis3D и 4DAnatomy: интерактивный софт, построенный на дополненной реальности и моделировании ресурсов.

Забота о пациентах и медицинский суперкомпьютер

Роботы постепенно входят в мир заботы о пациентах. Работа врача – поставить диагноз, назначить лечение или провести операцию, а круглосуточный уход можно переложить на плечи разумных автоматов. Сейчас на рынке развиваются сразу несколько подобных проектов. Робот TUG – мобильное устройство, способное нести несколько стоек, тележек или отсеков, содержащих препараты, лабораторные образцы или другие чувствительные материалы. RIBA и Robear используются в работе с пациентами, которые нуждаются в помощи: оба могут поднимать и перемещать пациентов в постели, помочь пересесть в инвалидную коляску, встать или приподняться, чтобы предотвратить пролежни, взять ряд анализов и передать их врачи.

Помимо механических помощников в медицине активно используются методики машинного обучения. Разрабатываемый IBM Watson – искусственный интеллект в области медицины, будет помогать врачам в анализе больших данных, мониторинге как отдельных пациентов, так и целых социальных групп, принятии важных клинических и профилактических решений. Watson имеет возможность прочитать 40 млн. документов в течение 15 секунд и предложить наиболее подходящие методы лечения. Также суперкомпьютеры привлекаются к разработке лекарственных средств для моделирования их влияния на различные болезни, сокращения побочных эффектов и поиска оптимальных химических формул. Еще одно направление – статистика и администрирование. Google Deepmind Health использует данные медицинской документации, чтобы обеспечить наиболее востребованные, эффективные и быстрые услуги в области здравоохранения.

В качестве резюме

Нельзя не упомянуть и о рисках, которые несут в себе прогрессивные технологии. Например, развитие видеоигр спровоцировало синдром зависимости и даже посттравматические расстройства, шлемы виртуальной реальности вызывают привыкание и проблемы со зрением и координацией. Медицинский 3D-принтер наверняка сможет распечатывать не только полезные витамины, но и героин. А лекарства на основе генома в руках террористов – потенциальная угроза появления биологического оружия. Как и любой аспект прогресса, развитие медицины несет в себе множество угроз, и какая чаша весов в итоге перевесит, предсказать невозможно.

Очевидно, что общество движется вперёд семимильными шагами, что способствует развитию медицинских технологий. Если мы попытаемся заглянуть в ближайшее будущее, перед нами предстанет мир новых и продвинутых технологий, которые ещё вчера сложно было даже вообразить.

1. Конструктор ДНК

ДНК служит идеальным носителем, который способен содержать огромное количество информации. Структура ДНК постоянно развивается и изменяется, а её молекулы часто называют строительными блоками живых организмов.

Для исследователей Гарвардского университета эта фраза имеет гораздо больше смысла, чем для простого человека - учёные действительно используют ДНК в качестве строительных блоков для разработки различных структур и систем.

Используя этот метод, учёные закодировали в одной молекуле ДНК 284 страницы книги. Они смогли записать эту информацию благодаря переводу данных сначала в двоичный код, а затем переведя цифры от единицы до нуля в четверичную систему счисления ДНК - A, T, G и C. В результате оказалось, что эти данные могут быть легко считаны, хотя этот процесс пока занимает довольно много времени. Но это пока.

2. Приборы поддержания жизнедеятельности

Такие приборы, как кардиостимуляторы, регулирующие ритм сердца, использует около 700 000 человек в мире. Минусом является то, что они могут служить всего около семи лет, а после этого оборудование подлежит замене. Это не просто сложная, но и дорогостоящая хирургическая процедура. Учёные из университета штата Мичиган решили эту проблему раз и навсегда - они разработали совершенно новый кардиостимулятор, работающий за счёт сокращения сердечной мышцы.

После проведения экспериментов и тестов доктор Амин Карами заявил, что все они дали положительные результаты. По его словам, следующим этапом в испытании нового прибора должна стать имплантация аппарата в живое человеческое сердце. Если технология сработает и покажет положительный результат, она сможет произвести революцию не только в медицинской сфере, но и в промышленной. Этот механизм настолько чувствителен, что может производить электроэнергию при любой частоте пульса.

3. Лечение церебральных нарушений

Мозг - чувствительный орган, повреждение которого может иметь долгосрочные последствия. Для людей с черепно-мозговой травмой комплексная реабилитация, пожалуй - единственная надежда вернуться к нормальной жизни. Но теперь есть альтернативный метод.

Ваш язык связан с ЦНС посредством тысячи нервных окончаний, некоторые из которых ведут прямо к нейронам мозга. Портативные нейростимуляторы (PoNS) стимулируют определённые нервные области языка и посредством этого аппарата мозг получает сигналы для восстановления повреждённых зон. Пациенты, пользующиеся системой, показали значительное улучшение буквально через неделю.

Кроме черепно-мозговых травм система PoNS может быть использована для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, алкоголизм, инсульт, рассеянный склероз и пр.

4. Напечатанные кости

При помощи 3D-принтера исследователи из университета штата Вашингтон создали искусственный материал, обладающий свойствами кости. Эта «модель» может быть пересажена в человеческое тело, пока срастается настоящая кость, а затем она расщепляется и выводится, не причиняя вреда организму.

Главной проблемой был выбор материала для создания кости. Спустя время учёные создали формулу, в которую вошёл цинк, кремний, фосфат и кальций. Смесь опробовали и пришли к выводу, что с добавлением стволовых клеток она будет работать гораздо эффективней.

Для исследования использовали принтер ProMetal 3D. Работает он почти так же, как обычный принтер. В него нужно просто засыпать смесь и распечатать нужную кость.

Основным преимуществом этой технологии является то, что теперь, при правильном сочетании составляющих биологического материала, можно получить любые ткани, даже настоящие органы, с помощью принтера.

5. Пыльца как способ вакцинации

Цветочная пыльца является одним из наиболее распространенных аллергенов в мире. Её структура настолько жёсткая и устойчивая к влаге, что попадая в организм, она без труда пробирается в пищеварительную систему человека. Когда-то же самое происходит при пероральной вакцинации, в организме усваивается далеко не всё количество введённого вещества, так как на него воздействуют соки пищеварительного тракта.

Учёные из Техасского университета решили изучить свойства цветочной пыльцы и разработать вакцину с её использованием. Глава исследования Харвиндер Гилл преодолел основной недостаток использования пыльцы - он удалил с её поверхности все аллергены. Эта технология может оставить далеко позади инъекционный метод вакцинации и стать поворотным событием в медицине.

6. Электронное нижнее бельё

Несмотря на то, что это звучит забавно, нижнее бельё может спасти тысячи жизней. У пациентов, лежащих в коме или без сознания на протяжении нескольких недель и месяцев, могут появиться пролежни - омертвелые ткани, возникающие в результате постоянного давления. Пролежни даже могут иметь смертельные последствия - примерно 60 000 человек ежегодно умирают от инфекций из-за них.

Канадский учёный Шон Дюкелоу смог разработать электронные трусы под названием «Smart-E-Pants». В белье находятся специальные устройства, которые каждые десять минут посылают электрический импульс, заставляя мышцы сокращаться. Эффект от приспособления такой же, как если бы пациент самостоятельно упражнялся. Посредством воздействия на мышцы, электронное нижнее бельё может навсегда решить эту проблему.

7. Клетки мозга из мочи

Китайские биологи из Института Биомедицины и Здоровья в Гуанчжоу, используя человеческую урину, смогли создать стволовые клетки. Основным преимуществом метода является то, что клетки, созданные из мочи, не провоцируют раковых заболеваний, в то время, как эмбриональные стволовые клетки, применяемые в медицине сегодня, к сожалению, имеют такой побочный эффект - после их пересадки нередко начинают развиваться опухоли. Трансплантация клеток на основе урины не приводила ни к каким нежелательным новообразованиям.

Исследователи считают, что этот метод более доступен и практичен для создания стволовых клеток. Нейроны, полученные из мочи, могут использоваться для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы.

8. Гель, имитирующий живые клетки

Множество медицинских исследований посвящены попыткам воссоздания человеческих тканей на основе различных материалов. В будущем, при успешном развитии этой технологии, можно обеспечить здоровую жизнь всему человечеству: если, например, один из органов перестал функционировать, его можно вырастить в лабораторных условиях и заменить.

Сейчас учёные разрабатывают гель, имитирующий деятельность живых клеток. Материал формируется в пучки шириной 7,5 миллиардных частей метра, для сравнения, это примерно в четыре раза шире двойной спирали ДНК. Как известно, клетки имеют собственный тип скелета - цитоскелет, состоящий из белков. Синтетический гель заменяет повреждённые ткани в каркасе клетки, останавливая распространения инфекций и бактерий.

9. Магнитная левитация

Ткани искусственного лёгкого были выращены благодаря магнитной левитации. Несмотря на то, что это звучит фантастически, группа учёных под руководством Глуко Соуза в 2010-м году наглядно продемонстрировала, что это возможно. Исследователи поставили цель в лабораторных условиях создать бронхиолу. Для эксперимента использовались крохотные магниты, вводившиеся в клетки.

В результате были получены самые реалистичные синтетически-выращенные ткани лёгкого. Ткань, выращенная благодаря магнитной левитации, может стать прорывом в медицине. Сейчас работа над совершенствованием технологии продолжается.

10. Гель от кровотечений

Небольшая группа учёных потрясла мир науки инновационным открытием: Джо Ландолино и Исаак Миллер смогли создать гель, останавливающий кровотечения любой сложности. Гель работает, герметично закупоривая рану.

Гель от кровотечений создаёт легко усваиваемую синтетическую ткань, которая помогает клеткам срастись. В одном из экспериментов учёные использовали кусок свинины с подведённой трубкой с кровью. Они разрезали мясо, а когда из «раны» потекла жидкость, нанесли на разрез гель, и «кровотечение» прекратилось в течение нескольких секунд. В следующем тесте Ландолино применял гель на сонной артерии крысы. Эксперимент прошёл так же успешно.

Если эту разработку в скором будущем начнут использовать в хирургической медицине, она могла бы сохранить жизнь многим людям.

На завершившемся в Сочи XIX Всемирном фестивале молодежи и студентов особое внимание уделили здравоохранению

Российские делегаты и гости фестиваля, прибывшие из 150 стран, смогли принять участие в дискуссионно-образовательной программе «Экология и здоровье», организованной Минздравом России совместно с Всероссийским общественным движением «Волонтеры-медики» при участии Всемирной организации здравоохранения. Это событие еще раз показало, что молодежная тема, тема подготовки нового поколения врачей, грамотных, целеустремленных, способных работать в медицине завтрашнего дня, - прочно заняла свое место в фокусе внимания руководителей отечественного здравоохранения.

Сегодня между различными профессиональными сферами развернулась настоящая борьба за молодых людей, выбирающих свой жизненный путь. Здравоохранение, сфера ИТ, различные инженерные и гуманитарные направления пытаются привлечь к себе внимание старших школьников и их родителей. Все понимают: энергия, талант и творчество нового поколения - залог прогресса уже в самом ближайшем будущем.

Аргументы отечественной медицины в этом споре очень весомы и не остаются без должной оценки в обществе. Прежде всего - это обновленная и проходящая сегодня через серьезные трансформации система профессионального медицинского образования. В последние годы в ней произошло несколько революционных событий. Например, были внедрены новые - третьего поколения - стандарты обучения будущих врачей. Они принципиально ориентированы на практику и предусматривают возможность регулярной модернизации программы для включения в нее новых методик и медицинских технологий диагностики и лечения. В прошлом году обучение по новым стандартам первыми завершили стоматологи и фармацевты, в этом году - студенты всех медицинских специальностей.

Затем всех выпускников медвузов, прошедших обучение по новым программам, ждала впервые появившаяся в нашей стране система допуска врачей и фармацевтов к профессиональной деятельности - аккредитация. Первичная аккредитация выпускников проводится уже второй год. Она включает в себя теоретический экзамен и практические испытания. Причем оценивают квалификацию выпускников не только их собственные преподаватели, но и практикующие врачи и руководители медицинских учреждений - их будущие работодатели. Таким образом, медицинское образование и реальная врачебная практика получают постоянно действующий механизм обратной связи. В Минздраве называют это одним из самых главных шагов к саморегуляции профессионального сообщества. Выпускники, прошедшие первичную аккредитацию, получают допуск к работе на должностях «стартового уровня» даже без интернатуры.

Еще одно важное нововведение - новый порядок поступления в ординатуру, разработанный совместно с вузовским сообществом и утвержденный приказом Минздрава. Если раньше вопрос о том, брать студента в ординатуру или нет, решал ректорат конкретного вуза, то теперь процесс будет осуществляться на основании единых для всей страны условий, что сделает процедуру более прозрачной и беспристрастной. Если говорить конкретно, то в качестве вступительного экзамена студенты теперь проходят теоретическую часть аккредитационного испытания, что исключает предвзятость (база вопросов для аккредитации едина и размещена в Интернете, а принимает экзамен та же многосторонняя независимая комиссия). Кроме того, при поступлении в ординатуру принимаются во внимание баллы за достижения во время учебы, которые также рассчитываются по единой системе (например, за получение стипендий и грантов, красный диплом и пр.). Унификация дает возможность выпускнику поступить в ординатуру любого медицинского вуза России по единым правилам.

С завершением обучения в вузе образование врачей теперь не заканчивается - в стране начала работу система непрерывного медицинского образования, использующая современные информационные технологии, возможности удаленного обучения и стажировок в ведущих клиниках и институтах. Постепенно в эту систему будет включен весь врачебный корпус страны, а полученные в ней знания необходимо будет подтверждать в ходе регулярных - раз в пять лет - реаккредитаций.

Что же касается студентов, то для них образовательный процесс, ограниченный стенами аудиторий, - хоть и важнейшая, но еще не достаточная составляющая полноценного профессионального образования. Очень важна атмосфера, в которую погружаются будущие врачи на все время своего обучения. Для создания творческой, вдохновляющей на достижения атмосферы необходимо, чтобы молодые люди могли общаться между собой на профессиональные темы, обмениваться идеями, расширять кругозор, чтобы они имели доступ к профессионалам отрасли... Поэтому в стране сегодня существует множество мероприятий, которые становятся площадками для такого общения между студентами, молодыми специалистами, корифеями врачебного дела и научными светилами. Например, начиная с 2012 года проходит ежегодный Форум студентов медицинских и фармацевтических вузов. Два года назад на нем был принят этический кодекс студентов медицинских и фармацевтических учебных заведений, который был распространен во всех высших образовательных медучреждениях страны.

В прошлом году в рамках Всероссийского молодежного образовательного форума «Территория смыслов» впервые проводилась смена для молодых ученых и преподавателей в сфере здравоохранения. Перед участниками выступили министр Вероника Скворцова и другие руководители отрасли. Участники форума разработали свою программу и план развития здравоохранения России, продумали механизмы его модернизации на муниципальном, региональном и федеральном уровнях. Победителем конкурса проектов стала разработка интернет-портала и мобильного приложения, содержащих справочную информацию, полезную молодым врачам в начале их профессиональной деятельности.

На Всемирном фестивале молодежи и студентов в рамках дискуссионно-образовательной программы «Экология и здоровье» обсуждались глобальные вопросы здравоохранения и медицинской этики, лекции читали известные представители научного сообщества и организаторы медицины. Делегатам рассказали о возможностях сферы охраны здоровья - от арктической до космической медицины, от оказания медицинской помощи в местах военных действий до амбулаторных отделений поликлиник. На симуляционных тренингах участники фестиваля «примеряли роль» директоров клиник или членов делегаций ВОЗ и, например, пытались остановить надвигающуюся эпидемию. Да что там - у них была возможность даже прочесть чужие мысли с помощью компьютера! Конкурс молодежных проектов был посвящен наиболее актуальным вопросам современного здравоохранения: от работы с «большими данными» до подготовки профессионалов для медицины завтрашнего дня. «Этот фестиваль не только помогает в налаживании международных связей, обмене знаниями и технологиями, - считает Вероника Скворцова, - но и способствует укреплению престижа профессии медицинского работника, демонстрирует молодежи, что медицина - не только ответственное занятие, но и очень увлекательное».

Программа «Экология и здоровье» разрабатывалась с участием Всероссийского общественного движения «Волонтеры-медики», которое было создано при поддержке Минздрава и сейчас стремительно растет. Сегодня, по данным Совета студентов медицинских и фармацевтических вузов при Минздраве России, в медицинских вузах страны активно действуют более 12,5 тысячи волонтеров, которые помогают не менее чем 1,2 млн пациентов. Только за последний год количество студентов, принимающих участие в волонтерских проектах, выросло на треть. В 2016 году было проведено 185 волонтерских мероприятий в детских домах, 550 - в школах, 175 - в образовательных организациях высшего и среднего образования, 555 - в домах престарелых, реабилитационных центрах и больницах, более 100 - в торговых центрах и на городских площадках. Волонтеры выполняют не только чисто медицинскую функцию, - но еще и социальную, культурную, спортивную, педагогическую, санитарно-просветительскую, даже экологическую. Например, волонтеры - очень активные доноры. В этом году около 7 тысяч студентов участвовали в сотне акций, посвященных Дню донора, и сдали в общей сложности 800 литров крови. Кроме того, волонтеры активно помогают врачам больниц и работникам «скорой», дежурят на массовых мероприятиях, чтобы в случае чего оказать зрителям первую помощь, информируют население о болезнях и факторах риска, привлекают внимание к социально значимым проблемам здравоохранения. Еще волонтеры из различных вузов встречаются и общаются как между собой, так и с представителями НКО, госучреждений, бизнес-структур. Ежегодно проходит Всероссийский съезд движения «Волонтеры-медики». Лучшие 250 волонтеров-медиков со всей страны прошли сертифицированный курс обучения в Государственном научно-исследовательском центре профилактической медицины Минздрава России. В этом году на базе РНИМУ им. Н.И. Пирогова был создан Федеральный центр поддержки добровольчества в сфере охраны здоровья. Его основная цель - помощь волонтерским движениям и методическая поддержка, продвижение добровольческих инициатив, а также объединение их ресурсов для крупных проектов в сфере охраны здоровья.

Стремительно модернизируемое и настраиваемое на использование самых передовых технологий медицинское образование, заинтересованное отношение молодых людей к освоению своей профессии, их активное участие в волонтерских проектах и медицинских форумах, возросший интерес к профессии врача в обществе - все это вселяет обоснованную надежду не только на будущее медицины в нашей стране, но и на укрепление здоровья всего общества. И не только в сугубо медицинском смысле.