Мир постоянно меняется, причем не всегда в лучшую сторону. Ухудшается экологическая обстановка, появляются новые заболевания, растет количество стрессовых факторов. Но и медицина не стоит на месте, а стремительно развивается вместе с новейшими научными достижениями и технологиями. В конце XX века появилась ее новая парадигма — 4П-модель, основанная на таких принципах, как предикция, превентивность, персонализация и партисипативность. В отличие от классической медицины, 4П учитывает предрасположенности человека к тем или иным болезням и предупреждает их.

1. Предикция (предсказательность) — обеспечивается генетическими исследованиями. Так выявляются маркеры тех заболеваний, которые могут развиться у человека благодаря наследственности.

2. Превентивность (профилактика) — не просто здоровый образ жизни, в целом подходящий каждому, а настоящий набор средств для предупреждения заболеваний с учетом генетических особенностей человека.

3. Персонализация — уникальное лечение, которое полностью подстраивается под человека и его болезни. В данный момент активно развивается понимание того, что одинаковые заболевания оказывают на людей совершенно разное влияние в зависимости от особенностей их здоровья и наследственности, а значит и подход к лечению должен быть индивидуальным для каждого.

4. Партисипативность (вовлеченность) — принцип, при котором человек является активным участником процесса — он информирован, обучен и может принять ответственность за собственное здоровье.

Уже эти четыре принципа вывели медицину на совершенно новый уровень. Однако прямо сейчас происходит трансформация 4П в 5П-медицину. Новый подход — прецизионность (точность) — основан на глубоком понимании природы заболеваний и использует новейшие достижения в диагностике.

В недавнем исследовании ученые определили разницу между стандартным медицинским лечением и подходами 5П. К одной тысяче пациентов специалисты применили классические методы, а к другой тысяче — новые. Эффективность лечения у первой половины людей была лишь 30%, в то время как у второй она составила до 70%. Таким образом, уже сегодня благодаря 5П-модели результативность можно повысить на 40%!

Диагностика заболеваний, анализ больших объемов информации, проведение операций, распознавание и анализ медицинских изображений, разработка лекарственных препаратов, обеспечение условий домашнего стационара — далеко не весь спектр направлений, который охватили «умные» алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ). Подобная технология стала настоящим помощником в решении сложных задач: за короткий промежуток времени ИИ быстро определяет задачу, подбирает нужную информацию, изучает похожие случаи и предлагает план лечения. Более того, он обеспечивает персонализированный подход, так как принимает во внимание сведения о генетических особенностях пациента, его историю болезней, индивидуальные особенности (например, паттерны движения, собранные при помощи носимых устройств) и прочее.

Сегодня рынок ИИ стремительно растет, и среди IT-компаний-гигантов, развивающих эту отрасль, — IBM, Google, Microsoft и другие. К примеру, IBM Watson for Oncology — суперкомпьютер, который уже используется нескольких клиниках США, Индии и Таиланда в качестве онколога-диагноста. Искусственный «супермозг» опирается на большое количество данных о раковых заболеваниях и благодаря огромным вычислительным мощностям выдает максимально точный ответ. Известен случай, когда IBM Watson определил у 60-летней пациентки, которой изначально поставили неправильный диагноз, редкую форму лейкемии.

Другим примером успешного применения ИИ в медицине можно назвать программу Zebra Al1, разработанную компанией Zebra-Med. Она умеет распознавать результаты КТ, МРТ и других медицинских изображений для постановки диагноза. Проанализированные данные программа передает специалистам, что позволяет быстрее начать лечение и снизить нагрузку на медперсонал.

Канадские ученые из Университета Макгилл создали алгоритм, который способен выявить пациентов, больше всего подверженных риску развития болезни Альцгеймера. Специалисты «натренировали» ИИ, загрузив в него данные более 800 здоровых людей и пациентов с диагнозом, а также сведения о развитии заболевания на протяжении нескольких лет. Система может не только определить риск, но и составить примерную траекторию «угасания» когнитивных способностей.

Другие технологические компании, такие как Dell, Hewlett-Packard, Apple и Hitachi, также создают программы искусственного интеллекта для применения в медицине. Согласно оценкам аналитиков международной консалтинговой компании Frost & Sullivan, к 2022 году суммарный объем рынка технологий ИИ увеличится до $52,5 млрд., при этом ежегодный темп роста в прогнозируемый период будет сохраняться на уровне 31%.

Способность обрабатывать большое количество данных и делать на их основе выводы, без сомнения, бесценно для медицины. Неудивительно, что интеграция ИИ в систему здравоохранения идет столь стремительно.

Технология искусственного интеллекта помогает человеку в областях, которые ранее казались недоступными для машин. Роботы становятся компаньонами для одиноких пожилых людей, сиделками для больных, конкурентами квалифицированных врачей в точности диагностики и даже в выполнении сложных хирургических операций. По оценке BCG, к 2022 году рынок медицинской робототехники достигнет $8 млрд.

Самый известный на сегодняшний день робот — хирургическая система da Vinci, которая ассистирует врачам. Инструмент обеспечивает точность движений, которая критически важна в проведении операций. Сегодня da Vinci используют, например, в израильской клинике Hadassah и с его помощью успешно удаляют раковые опухоли, а также в немецкой больнице «Мюнхен-Планегг» для выполнения сложнейших манипуляций на предстательной железе, почках и мочевом пузыре.

В Германии также разрабатывают робота Hugo, который планируют применять в общей, торакальной хирургии и урологии, в США — платформу Verb, которая позволит повысить качество и эффективность хирургических процедур.

Роботы способны справляться с тяжелой монотонной работой, освобождая сотрудников от утомительных задач, что повышает производительность труда и общую удовлетворенность работой. Например, японская роботизированная система HOSPI от корпорации Panasonic заменила медперсонал на развозке и раздаче лекарств пациентам больниц.

В развитых странах Европы, Азии и Северной Америки успешно реализуются проекты по роботизации медицинского ухода за инвалидами и пожилыми людьми. Так, Stevie — роботизированный социальный помощник, созданный ирландской компанией Akara Robotics для домов престарелых, улучшает настроение, способствует реабилитации и поддерживает связь с внешним миром. У него дружелюбное лицо, он адаптирован для игр и видеочатов, умеет доставлять посылки, рассказывать истории и просто общаться с пожилыми. Роботы-поводыри Lightbot японской компании NSK с помощью трехмерного датчика помогают незрячим людям безопасно передвигаться по городу. А робот PARO от японского производителя AIST, похожий на детеныша гренландского тюленя, используется в больницах в качестве замены зоотерапии: общение с ним дает успокаивающий эффект и настраивает на позитивный лад.

Все больший оборот набирает биопритинг — печать органов и тканей на 3D-принтере. Вместо чернил принтер наполняют живыми клетками, и тот в свою очередь слоями наносит их на подложку из биосовместимого материала. Так получаются ткани и органы, аналогичные живым. Такой способ используется в трансплантологии, донорстве и фармацевтике. Например, в 2016 году впервые напечатали печень, артерии и кости, а в 2019 году — живое пульсирующее сердце из человеческой ткани. Также 3D-принтеры умеют готовить для пациентов дозы лекарств, которые могут быть распечатаны прямо на месте по модели, подготовленной индивидуально лечащим врачом.

Параллельно с печатью развивается индустрия создания бионических протезов. Уже сейчас существуют технологии, которые придают механическим пальцам чувствительность и позволяют им совершать тонкие манипуляции — не только ухватить предмет, но и набирать текст и даже вышивать. Так, американская компания BrainCo Inc. создала реалистичный «умный» протез руки BrainRobotics для улучшения качества жизни пациентов с ампутированными конечностями. Протез точно определяет сигналы мозга и позволяет пользователю интуитивно совершать различные жесты и захваты, а продвинутый алгоритм машинного обучения запоминает механику движений человека, благодаря чему те становятся с каждым разом все более реалистичными.

Ученые возлагают большие надежды на органы, созданные искусственным образом, так как это расширит человеческие возможности, повысит качество жизни и спасет миллионы людей.

С развитием цифровых технологий носимые устройства и мобильные приложения становятся неотъемлемой частью жизни каждого человека. За пределами клиники с их помощью можно измерять различные жизненные показатели здоровья: артериальное давление, температуру тела, уровень сахара в крови, частоту пульса и многое другое, — информация поступает на компьютер или мобильное устройство, а затем данные могут передаваться уже лечащему специалисту, что значительно упрощает сбор анамнеза и постановку диагноза.

Цифровые гаджеты представляют широкое разнообразие: это не только привычные часы и браслеты, но и повязки на голову, измеряющие частоту сердечного ритма, футболки, диагностирующие астму, пластыри на кожу и наклейки на зубы для диабетиков, колонки, распознающие сердечный приступ, и прочее. Подобные «умные» вещи способны предупредить о надвигающейся опасности, сигнализировать о наличии нарушений (от подозрительных родинок до проблем с ходьбой), о которых человек, возможно, и не подозревает, давать рекомендации по их минимизации и устранению.

Традиционные приборы зачастую инвазивны, являются крупногабаритными и могут использоваться лишь время от времени. Носимые электронные устройства являются прямой альтернативой: они не требуют вмешательства, портативны и работают в режиме реального времени. Например, ученые из Южной Кореи и США разработали «умные» контактные линзы, которые могут измерять уровень глюкозы, и для этого совсем не нужно прокалывать кожу и брать кровь (как того требует использование глюкометра).

Мобильные приложения стали одним из главных направлений развития цифровой медицины. Их можно разделить на несколько групп: те, что собирают и хранят различные биомаркеры пользователя (пульс, давление, циклы сна и т. д.); фитнес-приложения, подбирающие комплекс упражнений конкретно под пользователя и контролирующие процесс его выполнения; приложения для ведения здорового образа жизни (диетология, активность, советы и т. д.); приложения-напоминания о приеме лекарств; приложения для людей, страдающих от определенной болезни; приложения, обеспечивающие связь с клиникой и лечащим специалистом (телемедицина); медицинские чат-боты («умные» опросники, которые не просто собирают информацию о симптомах, но обучены задавать правильные вопросы, подстраиваясь под ситуацию, давать рекомендации). К числу последних, например, относятся сервисы ADA, Babylon, Your.MD и другие.

Все большую популярность набирают технологии виртуальной и дополненной реальности VR/AR в разных медицинских областях: в диагностике, терапии, хирургических операциях, фармацевтике, обучении специалистов и прочем.

Российские ученые разработали подобный курс для диагностики нейродегенеративных заболеваний. С помощью VR-очков человека (например, с болезнью Паркинсона) погружают в виртуальную среду, а специальные сенсоры, закрепленные на теле, отслеживают движения тела. Если система обнаруживает нарушения, то сигнализирует о том, что необходимо обратиться к специалисту.

Фирма Samsung запустила специальную программу «Я не боюсь», которая помогает людям побороть собственные страхи с помощью специальных приложений с использованием VR. Пока что технология позволяет справиться с двумя видами фобий: страхом высоты и страхом публичных выступлений, однако разработчики планируют расширить проект.

VR-технологии зарекомендовали себя в лечении боли. Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции благодаря использованию виртуальной реальности смогли уменьшить боль у пациентов, которым не помогали медикаменты, имплантаты, акупунктура и другие варианты терапии. Подобная методика помогла восстановиться в 50% случаев. Еще пример: медики из Университетского госпиталя Уэльса (Великобритания) облегчили боль при родах с помощью VR-шлема. Технология помогла роженицам «перенестись» из больничной стрессовой среды в расслабляющую обстановку, что снизило интенсивность болевых ощущений и помогло успокоиться.

Эксперты из Южной Кореи прибегли к методу дополненной и виртуальной реальности для восстановления зрения пациентов после травмы и инсульта. Специальная гарнитура, по словам разработчиков, позволяет тренировать зрительные участки коры головного мозга, что помогает сформировать новые зрительные пути.

Благодаря AR- и VR-разработкам медицинский персонал стало намного проще обучать. Так, например, программное обеспечение Osso VR предоставляет начинающим и опытным врачам виртуальную операционную. Оно позволяет учиться у ведущих экспертов со всего мира и при этом не требует покидать рабочее место. Сейчас система используется в США, но в скором времени доступ к ней получат и слаборазвитые страны, такие как Танзания, Камбоджа и Эфиопия.

Система здравоохранения стремительно меняется. В новой 5П-медицине здоровье человека становится личным результатом, следствием работы со своим организмом, правильной и своевременной диагностики и профилактических мероприятий. Врачи же становятся специалистами не только по заболеваниям, но и по людям, ситуациям, оптимизации жизни.

Внедрение цифровых технологий дало медицине качественный рывок развития. Тысячи амбициозных стартапов привлекают миллиарды инвестиций и предоставляют интереснейшие разработки, которые еще вчера казались фантастическими. Хирурги, видящие человеческое тело насквозь, роботы-сиделки, кибернетические руки и экзоскелеты, генная инженерия и лазерные скальпели… Все это дает уверенность, что в ближайшем будущем человечество ждет еще больший прорыв. И с каждым открытием мы приближаемся к заветным целям — победить старение и смерть, продлить молодость и здоровую жизнь человека.