" попытались разобраться, каким из этих прогнозов можно доверять, а каким - нет.
Предисловие
Недавно у нас была лекция по анатомии, где наш многоуважаемый профессор Е. С. Околокулак рассказывал о центральной нервной системе - конечный мозг и т.д. Неожиданно для нас он заявил, что подготовил мультфильм , и мы переглянулись, мол, зачем нам, таким серьезным людям, мультфильмы. Это было, конечно же, шуткой, - а имел он в виду новейшую программу, которая была недавно создана совместно медиками и программистами. Он говорил о 3D-презентации структур мозга, как всех вместе, так и по отдельности. Но я не был сильно удивлен этим, учитывая то, что я часами просматриваю фантастические фильмы и тонны видео с Ютуба на данную тематику, и то, что с таким восторгам показывал нам наш профессор, мне казалось само собой разумеющимся. Конечно, на самом деле, на разработку такой программы ушли годы, и программа эта никому не передается, а хранится чуть ли ни в сейфе профессора. Но не в этом суть.
Профессор плавным образом перешел к теме будущего медицины , и высказал свое мнение, коснувшись, правда, только одной сферы. Он сказал, что в скором времени мы будем крутить 3D-модель мозга в воздухе, совсем как в фантастических фильмах , и в этом нет никакого сомнения. Такой солидный и серьезный профессор говорил про такие вещи, и мы не могли в этом ни на секунду усомниться. Тем более что мы живем в такое время. Потом он сказал, что несколько лет назад 3D-сканирование мозга было фантастикой, а теперь многие врачи в практике спокойно могут послойно смотреть структуры мозга.
3D-проецирование с возможностью управления жестами
Это первое, что я хочу описать, так как наш профессор именно этот прогноз и выказал в своей лекции. На самом деле, на практике уже сегодня 3D-сканирование применяется, и на сегодняшний день мы можем просканировать тот же мозг, а потом крутить его, увеличивать, послойно "резать", и просматривать, какая патология в той или иной зоне. Но! Все это мы делаем посредством мышки, клавиатуры, то есть через экран монитора. А что, если в ближайшем будущем мы сможем проецировать 3D-модель мозга в реальном времени в воздух, и крутить его в разные стороны, увеличивать, "резать" его прямо в воздухе теми же жестами? Да, это будет возможно в будущем! Доказательством этому является то, что ученые уже начали работать в этом направлении, и на сегодняшний день мы можем управлять жестами компьютером, но все так же на экране, то есть, проецируя картину на поверхность (по методу "Кинекта "). В ближайшее время, впрочем, такие сенсоры усовершенствуются, и мы сможем двигать моделями прямо в воздухе, совсем как Тони Старк из фильма "Железный Человек". На достижение этой цели уйдет, я думаю, примерно 10-15 лет, не больше. Это не сбудется лишь в том случае, если сами врачи посчитают это неудобным.
Одежда-сенсор
Про это даже не стоит дискутировать, потому что уже сейчас в Индии придумали такую одежду, которая регистрирует разные показатели организма. Её будут покупать те, кто нуждается в сканировании функций своего организма в определенные промежутки времени, и при этом не хочет тратить время на обследование в больницах. Бесценна будет она и в спорте.
В режиме реального времени будут отображаться все функции организма, начиная от пульса, артериального давления и заканчивая общим тонусом мышц. Информация будет поступать на смартфон , ну а оттуда синхронизироваться с компьютером дома, или на устройствах врачей. Так будет уже через 10-15 лет.
3D-принтеры органов человека
Конечно же, я не мог про это не упомянуть. Нашумевшая тема именно в наш переходной период времени - 3D-принтеры . Уже не в диковинку 3D-принтеры , которые производят фигурки и детальки из пластика, из которых можно собрать даже оружие. Теперь ученые из нескольких стран занимаются тем, что выращивают живые органы путем распечатки их на 3D-биопринтерах. Они "распечатали" почку, но оказалось, что почка эта функционирует только 4 месяца - и все. На данном этапе эта проблема решается. Решат её через 5-10 лет.
Успехи в нейротехнологии
Именно это направление заинтересовало меня больше всех, потому что мозг и вообще нервная система - это плеяда таинственных структур, которые не так сильно изучены человеком. У одного, к примеру, вырезали полмозга и даже больше, а он вполне себе обычный человек, со среднестатистическим умом; другому вырезали малюсенький кусочек некротизированной ткани - и он стал овощем. На этом поприще есть много неизученного, и над этим сегодня работают многие ученые.
Так как я отучился на фельдшера скорой помощи, не упомянуть про это я тоже не мог. Несколько возможных прогнозов:
- "Обратимая смерть", которая даст время для спасения пострадавшего. Например, ввести крио-раствор вместо крови, пока человека везут в реанимацию.
- Получение достоверной и нужной информации о повреждениях сразу со смартфона или напрямую с одежды пострадавшего.
- Доставка кислорода в любые поврежденные части тела, особенно в мозг, более быстрым способом - опять же, через специальный раствор.
- Приспособления для поддержания активности мозга , если даже тело перестало качать кровь. Что-то вроде каски, которая оборудована проводами и трубочками с заменителями крови.
- В реанимационной, за счет технологий, оборудованных по последнему слову техники, реаниматологи не будут терять те драгоценные минуты, от которых многое зависит.
Из-за меньшего внимания к реаниматологии, чем к другим отраслям медицины, со стороны исследователей и правительств, на реализацию этого прогноза может понадобиться и 20 лет.
И последний прогноз - это всеобщая компьютеризация и интеграция всех структур медицины
Инновации коснутся непосредственно всех структур медицины. Даже таких простых, как выписка лекарств больному, заполнение его истории болезни , получение информации - о нем, о его болезнях, которыми он болел до этого, о его наследственных заболеваниях , с их вероятностью... Все это будет синхронизироваться в центральных серверах и подаваться на планшеты, которые будут даваться каждому доктору, когда они начнут работу. Им останется только приложить электронную карточку пациента к девайсу. Если нет карточки - не беда, всегда можно заполнить все, даже не печатая, а разговаривая (голосовое управление). У нас, правда, это всё будет лет через 50, а то и 80.
В итоге хочется сказать, что все это возможно лишь в том случае, если мы не будем себя ограничивать. Как сказал наш профессор: "Десять лет назад все, что мы видим сейчас, было лишь фантастикой и плодом воображения писателей и режиссеров, а сейчас, - все это окружает нас. И нет сомнения в том, что то, что показывают сейчас в фантастических фильмах и пишут в книгах - сбудется в ближайшие 5-10 лет". Ну, может и не за 5-10 лет, но в ближайшие 50-80 лет должно сбыться точно. Я в это верю.
А вы верите в это?
Ибрагим САЛАМОВ
Телематика и компьютерный анализ данных, датчики состояния здоровья и когнитивные технологии, онлайн-запись к врачам и дистанционный прием, медицинские гаджеты и приложения для смартфонов. Таковы направления развития информационных технологий в медицине. По мнению экспертов, опрошенных «Профилем», через 5–10 лет постоянным мониторингом состояния здоровья «будут заниматься большие роботы и маленькие гаджеты».
Медицина и мониторинг состояния здоровья, с одной стороны, – высокотехнологичная сфера. С другой – российский рынок здравоохранения, особенно государственная его часть, очень осторожен и нетороплив. Однако, несмотря на всю консервативность российского медицинского рынка, базовая информатизация большей части российского здравоохранения уже состоялась: медицинские учреждения подключились к интернету, пациенты могут записываться на прием к врачам онлайн. Теперь же идет расширение и совершенствование уже существующей системы – интеграция информационных систем на региональном и федеральном уровне, развивается телемедицина, поликлиники переходят к использованию единой медицинской карты. В результате, по итогам 2014 года, объем бюджетных затрат на информационные технологии (ИТ) в здравоохранении превысил 6,5 млрд рублей, подсчитали эксперты-аналитики Vademecum.
Big Data и гаджеты
Основной глобальный тренд в области информатизации медицины, в том числе спортивной, – Big Data («большие данные» – обширные массивы глобальных неструктурированных данных), которые обрабатываются при помощи когнитивных технологий. Таким образом, возможно объединение архивов исследований, да и вообще всех накопленных знаний по какой-либо теме в одно глобальное мета-исследование.
«Когнитивные технологии представляют собой совокупность математических методов, алгоритмов и компьютерных технологий, которые позволяют создать умные машины», – объясняет руководитель дирекции «Технософт» компании «Техносерв» Сергей Строганов.
Глубокое обучение – один из наиболее успешных подходов для решения отдельных задач при помощи когнитивных методов, отмечает Строганов. При данном подходе используются глубокие (то есть с большим количеством слоев и сложными зависимостями, способные извлечь мельчайшие абстрактные признаки) нейронные сети различных типов, которые позволяют задействовать широкий класс алгоритмов в зависимости от данных, на которых они обучаются.
Такие технологии могут применяться в медицине, например, для анализа изображений с УЗИ, МРТ, рентгеновских снимков, анализа историй болезней и выдачи рекомендаций на их основе, создания умных протезов, управляемых через нейроинтерфейс (в том числе для восстановления моторных функций).
«Рекомендательные системы, системы контроля и поддержки принятия клинических решений позволят сделать с лечебной работой то же самое, что произошло со многими другими формами интеллектуального труда, – освободить врача от рутины и зубрежки, помогут ему не совершать ошибок по невнимательности. Фактически в профессию врача – очень ответственную и романтическую – приходит «автопилот», – говорит руководитель проекта «Здоровье@Mail.Ru» Евгений Паперный. Правда, отмечает он, последнее актуально прежде всего для тех стран, где время врача стоит очень дорого.
Пример использования когнитивных технологий – приложение Workplace Health, созданное американской кардиологической ассоциацией. Приложение использует возможности системы IBM Watson: она будет осуществлять осмысление аналитических данных и таким образом поможет выработать рекомендации работодателям по поддержанию здоровья своих сотрудников. К примеру, Watson подскажет, как корпорациям правильно создавать и адаптировать медицинские страховые и оздоровительные программы для сотрудников, чтобы это способствовало качественному улучшению их здоровья. Инициатива призвана снизить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, которым на сегодняшний день подвержено более 85 миллионов американцев.
Второй по важности тренд – портативные устройства, в первую очередь интегрированные с телефоном и часами. «Самостоятельные фитнес- и медицинские трекеры существуют, но при всей популярности их распространение не сравнимо с количеством пользователей смартфонов. Поэтому самое интересное – это получать медицинские/фитнес-данные при помощи существующих датчиков», – считает Евгений Паперный. Область датчиков физиологических параметров также называют Quantified Self или Internet of Me.
Так, в базовую поставку обычного iPhone входит не только приложение Health, но и фреймворки ResearchKit и CareKit, позволяющие разрабатывать медицинские приложения, поясняет он. «В результате выяснилось, что для оценки динамики течения болезни Паркинсона не нужно лишних анализов: результат можно получить на основе анализа движений пациента или паттернов дрожания его голосовых связок. Одновременно с новым лекарственным препаратом фармкомпания может выпустить мобильное приложение, которое контролирует его прием или позволяет сообщать о побочных явлениях», – рассуждает он.
В будущем же эта технология приведет к тому, что визит к врачу не будет сопровождаться вопросами типа «чем болели и какие анализы делали?»: врач сможет быстро ознакомиться с показаниями сенсоров, которые уже проанализированы с использованием технологий «больших данных», быстро поставить диагноз и определить требуемое лечение, диету или режим, прогнозирует директор по отраслевым решениям департамента ИТ и ЦОД компании Huawei в России Алексей Шалагинов.
То же относится и к спортивной медицине, причем возможности использования здесь еще шире, отмечает Шалагинов. К примеру, по полученной с датчиков информации страховые компании смогут определять персонализированную стоимость страховки клиента.
«Отстаем на пару лет по технологиям, на 50 – по менеджменту»
Впрочем, эксперты отмечают: российский рынок пока еще очень далек от применения подобных систем. «Российский рынок пока только приближается к осознанию необходимости таких медицинских систем. Например, цифра в 50% использования медицинских сенсоров пациентами в развитых странах в России едва ли составляет единицы процентов, причем в лучшем случае пациент может показать свой смартфон врачу на приеме с информацией о длительности фаз легкого или глубокого сна, – сетует Алексей Шалагинов. – Верхом информатизации российской медицины пока является высылка результатов анализов на электронную почту пациента».
По оценке Евгения Паперного, Россия отстает от лидеров рынка на пару лет по технологическим и интеллектуальным возможностям, на 10 лет – по уровню образования и академической подготовке и на 50 лет – по качеству менеджмента в отрасли. «У нас упущен момент, когда можно было создать хорошую централизованную медицинскую систему в масштабах всей страны. Каждый регион успел создать свои системы, и теперь объединить их в нечто единое очень сложно. Это уже создает проблемы, причем на всех уровнях», – добавляет Паперный.
К примеру, у существующих в России коммерческих систем для записи в лечебные учреждения, крупнейшие из которых – DocDoc и «ИнфоДоктор», нет полноценной интеграции с медицинскими информационными системами (МИС) лечебно-профилактических учреждений. В результате пациент не может увидеть, когда у того или иного врача есть «окно». Причина – отсутствие адекватной стандартизации интерфейсов и услуг.
«Отсутствие утвержденных стандартов оказания медицинской помощи, обязательных для применения на всей территории страны, препятствует проникновению информационных технологий, – считает руководитель направления цифрового здравоохранения ГК «ФОРС» Александр Антипов.
Кроме того, в России нет единого реестра диагностических процедур, из-за чего в разных клиниках одни и те же анализы и исследования называются по-разному. Например, в одном учреждении пишут: «исследование желудка с введением контрастного вещества», в другом – «рентген желудка с контрастом». Для автоматизированных систем это далеко не синонимы.
Однако, по мнению Антипова, главное не технологии, а менталитет. «В отличие от многих других стран, у нас крайне плохо обстоят дела с профилактикой и предупреждением заболеваний. Отсутствуют государственные программы предупредительной диагностики, скринингов и т. д., – говорит эксперт. – Да и сами граждане относятся к своему здоровью крайне легкомысленно, добровольное медицинское страхование действует преимущественно в корпоративном секторе».
Прогнозы
Рынок электронной медицины очень диверсифицирован, из-за чего сложно дать прогнозы по его развитию в целом, отмечают аналитики. По данным аналитической компании PriceWaterhouseCoopers, в течение следующих 5–7 лет наибольшими темпами будет развиваться диагностический сегмент электронной медицины с годовым ростом 15%, поскольку число пациентов в мире с хроническими заболеваниями, по данным американского центра контроля и предотвращения болезней Center for Decease Control and Prevention, продолжает расти.
Рынок «мобильной медицины» (mHealth) будет расти наиболее быстро, со среднегодовым темпом роста 27% в течение следующих пяти лет, прогнозируют аналитики PWC. По данным американской телемедицинской ассоциации (АТА), число пациентов, использующих mHealth, увеличилось в несколько раз с 2000-го по 2015 год, а число загрузок приложений мобильной медицины составило в Северной Америке 44 млн в 2015 году. «По информации ГНИИ ЦПМ МЗ РФ, более половины российских пользователей смартфонов готовы к использованию технологий мобильного здравоохранения (mHealth), более 10% опрошенных готовы к оплате данного вида услуг, – сообщил Александр Антипов. – По результатам их исследований, использование услуг персонального мониторинга существенно повышает приверженность пациентов назначенному лечению и, как следствие, приводит к снижению числа госпитализаций и повышению качества жизни. Аналогичные результаты были продемонстрированы и в ходе наших пилотных проектов в лечебных учреждениях по использованию платформы дистанционного мониторинга REMSMED для ведения хронических больных».
В медицине основами прорыва являются миниатюризация элементной базы, повышение автономности источников питания, отмечает Сергей Строганов. Этот тренд также будет активно развиваться в ближайшие годы, прогнозирует он.
«Уже сегодня автономные капсулы передвигаются по пищеварительной системе, давая изображение в режиме онлайн. Они же зачастую являются исполнительными механизмами. Кровеносная система осваивается сейчас. Расширение зоны проникновения в сосуды от более крупного сечения к более мелкому – это то, что мы наблюдаем ежедневно», – поясняет он.
«Можно надеяться, что через 5 лет врач будет не только ставить диагноз, выписывать электронный рецепт на медикаменты, но и рекомендовать пациенту наиболее подходящее мобильное приложение, – уверен Антипов. – Врач сможет предлагать услугу персонального мониторинга с использованием носимого медицинского измерительного устройства, не изменяющего привычное качество жизни, но при этом осуществляющего контроль целого набора значимых физиологических параметров организма».
XXI век явно становится веком медицины, оптимистично полагает Евгений Паперный. По его прогнозу, в течение года в России будет принят закон о телемедицине. Через пять лет появится дистанционная доставка лекарств, лицензирование врачей, облегчающее частную практику, а до 20% медицинских услуг будут оказываться дистанционно (в пределе около 60% будет дистанционно). «За рубежом через пять – десять лет любое медицинское решение и назначение будет проверяться и поддерживаться системами искусственного интеллекта, а мониторингом (постоянным!) состояния здоровья будут заниматься большие роботы и маленькие гаджеты», – ожидает Паперный.
Время идет, и ученые не сидят сложа руки, а делают все для того, чтобы медицина постоянно развивалась, прогрессировала и получала больше возможностей для работы с пациентами. Их целью является достижение такого уровня, когда все болезни будет можно победить, и что еще лучше - вообще предотвратить их появление. Как близко они приблизились к этому, и какой станет медицина будущего - мы расскажем вам в этой статье.
Наноботы: надежда всего человечества
Кто из нас не знает о нанотехнологиях? В мире медицины и науки они у всех на слуху, ведь это наше будущее и тот самый волшебный способ решения многих проблем, связанных со здоровьем человека.
В чем их особенность? Наночастицы имеют уникальные свойства, которые открывают перед учеными множество новых возможностей.
В научно-фантастических книгах или фильмах часто показывают технологии, позволяющие быстро реанимировать человека, восстановить его поврежденные конечности, и так далее. Еще десять лет назад все это казалось просто выдумкой, плодом чьего-то воображения. Но уже сегодня это реалии будущего, ведь ученые прогнозируют, что как только наноструктуры получат более широкое распространение, они начнут создавать миниатюрных роботов, которые смогут быстро восстановить организм человека, грубо говоря, провести его капитальный ремонт.
Конечно же, такое заявление выглядит весьма сомнительно, но на самом деле оно вполне реально. Схема взаимодействия больного человека и нанотехнологий будет выглядеть следующим образом. Пациент выпивает смесь, где содержатся наноботы, то есть миниатюрные роботы, или же она вводится внутривенно, и те всасываются в кровеносное русло. В ходе своего перемещения они смогут устранить все внутренние повреждения.
При помощи наночастиц также станет возможным коррекция ДНК, что позволит не только исправлять ее, но и предотвращать возникновение мутаций, приводящих к образованию разного рода заболеваний.
Киборги – фантастика или реальность?
Еще одна излюбленная тема научной фантастики – это люди-киборги, то есть те, кто имеет механизированные части тела. Но можно ли сегодня считать такие возможности чем-то фантастическим? Вряд ли, ведь уже в 2011 году в Америке была проведена операция, в ходе которой пациенту полностью удалили сердце, а вместо него установили два ротора, отвечающих за перекачку крови.
Также довольно давно медики научились ставить искусственные стимуляторы, что тоже можно считать своего рода кибернитизацией человека. Проблема таких установок была в том, что их приходилось довольно часто менять. Впрочем, уже на сегодняшний день израильские ученые учли их недостатки и создали более совершенные варианты стимуляторов и других подобных приспособлений, питающихся биотоками человеческого тела. А значит, потребность в столь частой замене тоже отпала.
Как знать, возможно, вскоре светлые умы человечества научатся создавать еще более удобные и стабильные механизированные приспособления, которые смогут заменить выращенные искусственным путем органы.
Искусственные органы
Ни для кого не секрет, что проблемы с уровнем экологии, резкий прирост населения на планете, и многие другие факторы, стимулировали и возрастание количества заболеваний. К сожалению, они не щадят никого и часто приводят к длительным мучениям и летальным исходам. Людям, которые находятся на диализе и нуждаются в пересадке органов, можно только посочувствовать, ведь довольно часто их ожидания не оправдываются.
Также стоит заметить, что трансплантация органов – это очень сложный, а главное дорогостоящий процесс. Но эту проблему раз и навсегда помогут решить стволовые клетки. Длительное время учеными велась работа по изучению их особенностей и возможности выращивать из отдельных тканей новые органы. На сегодняшний день было проведено множество успешных исследований в лабораториях, которые подтверждают, что совсем скоро каждый человек сможет при помощи стволовых клеток получать нужный орган и даже излечиваться от таких ужасных заболеваний, как ДЦП.
Диагностика будущего – какой она будет?
Ну и какое же будущее в медицине возможно без развития ранней диагностики? На самом деле большинство неизлечимых или трудноизлечимых заболеваний возникают именно из-за того, что пациенты слишком поздно обращаются за профессиональной медицинской помощью или же из-за некачественного оборудования.
Новые технологии будут максимально простыми, удобными в использовании, а главное – очень точными. Благодаря им медики смогут определять возникновение всех заболеваний на очень ранних стадиях, а значит, процесс лечения тоже упростится, и будет менее болезненным и дорогостоящим.
Наука уже сделала существенные шаги в этом направлении, вспомнить хотя бы всевозможные приборы, позволяющие следить за давлением человека, уровнем сахара в крови, и т.д.
В будущем планируется создание небольших датчиков, которые можно будет вживлять в кожу человека или же вшивать в его одежду. При помощи таких биосенсорных механизмов каждый сможет следить за общим состоянием своего организма, в том числе и о таких показателях, как частота сердечных сокращений, давление, уровень сахара в крови, уровень гормонов и о многих других, не менее важных.
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.
Технологии развиваются со все увеличивающейся скоростью. И отрасль здравоохранения не исключение. Новые технологии и методологии разрабатываются ежедневно, позволяя сделать лечение все более безболезненным и минимизируя побочные явления до минимума. Здесь мы решили познакомить вас с десятью медицинскими технологиями, которые обещают произвести революцию в здравоохранении.
1. Гель, останавливающий кровотечение
Двое ученых - Джо Ландолина (Joe Landolina) и Айзек Миллер (Isaac Miller) изобрели гель, который они назвали Veti-gel. Чем же интересно это вещество?
Есть такое понятие, как внеклеточная матрица. Это субстанция, которая помогает расти клеткам нашего тела. Новый гель имитирует эту субстанцию и может мгновенно остановить кровотечение, а затем начать процесс свертывания крови. Veti-gel уже испытывался на каротидной артерии крысы и при порезе живой печени. Этот гель может спасти множество жизней, особенно в зонах военных действий, за счет предотвращения потери крови, которая очень часто вызывает смерть.
2. Магнитная левитация
Новый метод выращивания искусственной ткани легких получил название магнитная левитация. Термин, который скорее можно ожидать встретить в книге или фильме. Команда разработчиков во главе с Глоко Соуза (Glauco Souza) начала свои исследования в 2010 году и смогла с помощью нано-магнитов вырастить искусственную ткань, наиболее близко соответствующую природной. Процесс осуществляется примерно так, как растет ткань в чашке Петри, только в виде трехмерной формы, состоящей из сложной клеточной многослойной структуры. Этот рост повторял процесс, который происходит внутри человеческого тела. Новая технология обещает сделать создание и трансплантацию искусственной ткани одним из основных методов лечения.
3. Искусственный протез на клеточном уровне
В настоящее время ведется множество исследований, направленных на синтез искусственных человеческих органов и тканей, которые можно будет использовать при трансплантации. Сегодня медицинская наука старается создать возможность использования запасных частей для человеческого тела. Например, когда какой-либо орган выйдет из строя, вы можете просто заменить его другим, который будет прекрасно выполнять свои функции. И эта идея спустилась даже на уровень клеток. Разработан особый гель, который копирует определенные клетки и их функционирование. Он формируется как сгусток шириной примерно в четыре раза большей, чем двойная спираль ДНК. Гель способен занять место клеточного скелета (цитоскелета) и сможет заменить любые клетки, которые были повреждены или утеряны в зоне поражения. Использование этой субстанции позволяет проводить долговременное лечение, блокируя доступ бактериям в рану.
4. Клетки мозга из мочи
Это, конечно, звучит ужасно, но в будущем ученые смогут превратить вашу мочу в клетки вашего же мозга, с целью лечения последнего. Хорошая новость в том, что источник таких клеток легко вам доступен и вы определенно сможете использовать для этого свою собственную мочу, а не чужую.
До сих пор ученые использовали для этого клетки эмбрионов, но этот процесс имел побочный эффект в виде образования опухоли. Теперь они протестировали новую процедуру и убедились, что результаты на данном этапе очень хорошие. Была уже осуществлена имплантация, при которой полученные таким образом клетки преобразовывались в нейроны без каких-либо мутаций.
5. Электрическое белье
Пациенты, которые вынуждены находиться в постели неделями или месяцами очень часто сталкиваются с возникновением пролежней. Они чаще всего образуются вследствие сдавливания кожи и отсутствия нормальной циркуляции крови. Многие относятся к этим проблемам с пренебрежением, но возможно вам будет интересно узнать, что только в Америке ежегодно от последствий пролежней умирает около 60 тысяч человек. Решение проблемы придумал канадский исследователь Шон Дюкло (Shean Dukelow), разработав электрическое нижнее белье. Эти «электрические трусы» каждые десять минут испускают небольшой электрический разряд и этого вполне достаточно, чтобы активировать мышцы и увеличить циркуляцию. Достигается эффект аналогичный результату, полученному при небольшой прогулке. Это несуразное, казалось, изобретение сможет спасти множество жизней!
6. Вакцина в пыльце
Почему большая часть вакцин вводится с помощью инъекций, а не оральным способом? Дело в том, что ваша система пищеварения и желудочная кислота просто растворит вакцину и итоговый результат будет абсолютно бесполезным. А вот цветочная пыльца - это всем известный аллерген, который очень эффективно может противостоять кислоте в человеческом желудке. Техасский технологический университет в настоящее время проводит исследование, в рамках которого они пытаются объединить свойства и того и другого и разработать вакцину, которую можно будет раздавать в виде пилюль для применения американскими солдатами, которые несут службу в различных странах, часто в неблагоприятных эпидемиологических условиях. Исследователи надеются удалить аллерген из пыльцы и заменить его вакциной, которая будет защищена оболочкой пыльцы. Уже достигнутые результаты позволяют надеяться, что в скором будущем вакцинация будет намного проще в применении.
7. Напечатанные кости
Новая технология и трехмерный принтер ProMetal уже позволяют ученым из Вашингтонского государственного университета «печатать» гибридный материал, который имеет те же самые свойства, что и реальные человеческие кости. Такая гибридная модель может помещаться в тело человека в место, где повреждены кости, и может использоваться в качестве каркаса все время, пока кости не восстановятся и не вернутся в здоровое состояние. Новый материал уже был испытан на кроликах и эксперимент прошел очень успешно. Причем использование этого материала одновременно со стволовыми клетками позволило костям восстанавливаться существенно быстрее, чем в нормальных условиях. Сам материал представляет собой комбинацию цинка, кремния и фосфата кальция. Причем исследователи предполагают использовать эту технологию не только для восстановления костей, но предполагают «печатать» органы целиком в случае их серьезного повреждения.
8. Восстановление повреждений мозга
Знаете ли вы, что ваш язык соединен с нервной системой с помощью тысяч нервных скоплений, некоторые из которых напрямую подключены к мозгу? Именно из этого знания родилась идея, о которой идет речь. Что если вы можете стимулировать нервную область в вашем языке и таким образом заставить ваш мозг «отремонтировать» поврежденные нервы? Как не странно, но это уже возможно. Достаточно большое количество пациентов уже прошло курс лечения с помощью нейромодулирующего стимулятора (PoNS) и буквально за неделю врачи отметили значительное улучшение в восстановлении функций мозга.
Новая технология позволяет избежать долговременного процесса реабилитации и ускорить восстановление в случае повреждения мозга. В настоящее время исследователи работают над применением этого метода при лечении других болезней мозга, таких как алкоголизм, болезнь Паркинсона и др.
9. Оборудование, которое получает питание от человека
Кардиостимуляторы - это относительно простые и не очень дорогие устройства, которые используются для регулирования работы человеческого сердца. К сожалению, примерно через семь лет источник питания этого устройства истощается и его требуется заменить с помощью хирургической операции, которая может стать источником дополнительных проблем, особенно у пожилых людей. Доктор Амин Карами (Amin Karami) нашел решение этой задачи. Он разработал устройство, которое может генерировать электричество за счет биения сердца и использоваться для питания кардиостимулятора. В настоящее время он намерен провести испытания своего устройства, которое в случае успеха может произвести революцию в сфере носимых и встраиваемых в тело медицинских устройств.
Кстати, это не единственные эксперименты такого рода. Исследователи из Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) провели первые испытания на крысах искусственного кардиостимулятора с автономным питанием, который получает электропитание с помощью гибкого пьезоэлектрического наногенератора. Новое устройство напрямую стимулирует живое сердце крысы, используя электричество, полученное прямым преобразованием из мелких движений тела крысы.
10. Роботы в кровеносных сосудах
Ученые из Brigham and Women’s Hospital (Бостон, США) разработали компьютерный чип, который может в течение долгого времени функционировать в крови пациента. Это так называемый микрофлюидный чип, покрытый длинными нитями ДНК, которые абсорбируют злокачественные раковые клетки. Действие этого чипа в крови напоминает движение и питание медузы в океане, только здесь питанием являются клетки рака. Причем раковые клетки могут быть извлечены из чипа позднее, если их необходимо изучить для диагностики.
Разработчики утверждают, что этот механизм захвата и высвобождения может использоваться как для диагностических целей, так и для терапевтического лечения при борьбе с раком. В ближайшее время предполагается тестирования этой технологии на людях.
