„Próbowaliśmy dowiedzieć się, którym z tych prognoz można ufać, a którym nie.
Przedmowa
Niedawno mieliśmy wykład z anatomii, na którym nasz szanowny profesor E. S. Okolokulak mówił o ośrodkowym układzie nerwowym - telemózgowie itp. Niespodziewanie dla nas oznajmił, że przygotował komiks, a my spojrzeliśmy na siebie i zapytaliśmy, po co nam, tak poważnym ludziom, potrzebne są bajki. To był oczywiście żart, ale miał na myśli najnowszy program, który niedawno stworzyli wspólnie lekarze i programiści. Mówił o trójwymiarowej prezentacji struktur mózgu, zarówno zbiorowo, jak i indywidualnie. Ale nie byłem tym specjalnie zaskoczony, biorąc pod uwagę, że godzinami oglądam filmy science fiction i mnóstwo filmów na YouTube na ten temat, a to, co nasz profesor z takim zachwytem pokazał nam, wydawało mi się oczywiste. Oczywiście opracowanie takiego programu zajęło lata i program ten nie jest nikomu przekazywany, ale jest przechowywany niemal w sejfie profesora. Ale nie o to chodzi.
Profesor płynnie przeszedł do tematu przyszłości medycyny i wyraził swoją opinię, dotykając jednak tylko jednego obszaru. Powiedział, że już niedługo będziemy kręcić w powietrzu trójwymiarowy model mózgu, zupełnie jak w filmach science fiction i nie ma co do tego żadnych wątpliwości. Tak szanowany i poważny profesor mówił o takich rzeczach i ani przez sekundę nie mogliśmy w to wątpić. Co więcej, żyjemy w takich czasach. Następnie powiedział, że kilka lat temu skanowanie mózgu 3D było fantastyczne, ale teraz wielu lekarzy w praktyce może z łatwością przyjrzeć się strukturom mózgu warstwa po warstwie.
Projekcja 3D ze sterowaniem gestami
To jest pierwsza rzecz, którą chcę opisać, ponieważ nasz profesor dokładnie tę prognozę przedstawił w swoim wykładzie. Tak naprawdę w praktyce skanowanie 3D jest już dziś stosowane i dziś możemy zeskanować ten sam mózg, a następnie go obrócić, powiększyć, „wyciąć” warstwa po warstwie i zobaczyć, jaka patologia występuje w danym obszarze. Ale! Wszystko to robimy za pomocą myszki, klawiatury, czyli poprzez ekran monitora. Co by było, gdybyśmy w niedalekiej przyszłości mogli wyświetlać w powietrzu trójwymiarowy model mózgu w czasie rzeczywistym i obracać go? różne strony, powiększyć, „wyciąć” w powietrzu tymi samymi gestami? Tak, będzie to możliwe w przyszłości! Dowodem na to jest fakt, że naukowcy zaczęli już pracować w tym kierunku i dziś komputerem możemy sterować za pomocą gestów, ale wciąż na ekranie, czyli wyświetlając obraz na powierzchni (przy użyciu metody Kinect). W niedalekiej przyszłości czujniki te ulegną jednak udoskonaleniu i będziemy mogli przenosić modele bezpośrednio w powietrzu, zupełnie jak Tony Stark z filmu „Iron Man”. Osiągnięcie tego celu zajmie, jak sądzę, około 10-15 lat, nie więcej. Nie stanie się to prawdą tylko wtedy, gdy sami lekarze uznają to za niewygodne.
Odzież sensoryczna
Nie warto nawet o tym rozmawiać, ponieważ w Indiach wymyślono już ubrania, które rejestrują różne wskaźniki ciała. Zakupią go osoby, które w określonych odstępach czasu muszą badać funkcje swojego organizmu, a nie chcą tracić czasu na badania w szpitalach. Będzie nieoceniona także w sporcie.
Wszystkie funkcje organizmu będą wyświetlane w czasie rzeczywistym, począwszy od tętna, ciśnienie krwi i kończąc na ogólnym napięciu mięśniowym. Informacje zostaną przesłane na smartfon, skąd zostaną zsynchronizowane z komputerem w domu lub na urządzeniach lekarzy. Stanie się to za 10-15 lat.
Drukarki 3D ludzkich narządów
Oczywiście nie mogłam o tym nie wspomnieć. Sensacyjnym tematem w naszym okresie przejściowym są drukarki 3D. Drukarki 3D produkujące figurki i części z plastiku, z których można nawet złożyć broń, nie są już nowością. Teraz naukowcy z kilku krajów hodują żywe narządy, drukując je na biodrukarkach 3D. „Otwarli” nerkę, ale okazało się, że nerka ta funkcjonuje tylko przez 4 miesiące – to wszystko. Na tym etapie problem ten jest rozwiązywany. Problem zostanie rozwiązany za 5–10 lat.
Postępy w neurotechnologii
To właśnie ten kierunek zainteresował mnie najbardziej, ponieważ mózg i układ nerwowy w ogóle to galaktyka tajemniczych struktur, które nie są tak dobrze poznane przez ludzi. Jednemu na przykład wycięto pół mózgu lub nawet więcej, ale jest to całkiem zwyczajna osoba o przeciętnym umyśle; innemu wycięto maleńki kawałek martwiczej tkanki i stał się warzywem. Jest wiele niezbadanych kwestii w tej dziedzinie i wielu naukowców nad tym pracuje.
Ponieważ przeszkoliłem się jako ratownik medyczny w ambulansie, nie mogłem o tym nie wspomnieć. Kilka możliwych przewidywań:
- „Odwracalna śmierć”, która da czas na uratowanie ofiary. Na przykład należy podać roztwór kriogeniczny zamiast krwi, gdy osoba jest zabierana na intensywną terapię.
- Otrzymanie rzetelnej i niezbędnej informacji o szkodzie bezpośrednio ze smartfona lub bezpośrednio z ubrania ofiary.
- Dostarczanie tlenu do uszkodzonych części ciała, zwłaszcza mózgu, to coś więcej w szybki sposób- ponownie, poprzez specjalne rozwiązanie.
- Urządzenia utrzymujące aktywność mózgu, nawet jeśli organizm przestał pompować krew. Coś w rodzaju hełmu, który jest wyposażony w druty i rurki z substytutami krwi.
- Na oddziale intensywnej terapii, dzięki wyposażonym technologiom ostatnie słowo technicy i reanimatorzy nie będą marnować tych cennych minut, od których wiele zależy.
Ze względu na to, że badacze i rządy poświęcają mniej uwagi medycynie intensywnej terapii niż innym gałęziom medycyny, realizacja tej prognozy może zająć 20 lat.
Ostatnią prognozą jest powszechna komputeryzacja i integracja wszystkich struktur medycyny
Innowacje będą miały bezpośredni wpływ na wszystkie struktury medycyny. Nawet coś tak prostego jak przepisanie pacjentowi leków, uzupełnienie jego historii medycznej, uzyskanie informacji o nim, o jego przebytych chorobach, o chorobach dziedzicznych z prawdopodobieństwem ich wystąpienia… Wszystko to będzie zsynchronizowane na serwerach centralnych i składane na tabletkach, które każdy lekarz otrzyma w momencie rozpoczęcia pracy. Wystarczy, że podłączą do urządzenia elektroniczną kartę pacjenta. Jeśli nie masz karty, nie ma to znaczenia, zawsze możesz ją wypełnić nawet bez pisania, ale poprzez rozmowę (sterowanie głosowe). Jednak w naszym kraju wszystko to stanie się za 50, a nawet 80 lat.
Na koniec chcę powiedzieć, że to wszystko jest możliwe tylko wtedy, gdy nie będziemy się ograniczać. Jak powiedział nasz profesor: "Dziesięć lat temu wszystko, co widzimy teraz, było jedynie science fiction i wytworem wyobraźni pisarzy i reżyserów, a teraz to wszystko nas otacza. I nie ma wątpliwości, że to, co obecnie pokazuje nauka, filmy fabularne i piszą w książkach – to się spełni w ciągu najbliższych 5-10 lat.” No może nie za 5-10 lat, ale w ciągu najbliższych 50-80 lat na pewno powinno się to spełnić. Wierzę w to.
Czy w to wierzysz?
Ibrahim Salamow
Telematyka i komputerowa analiza danych, czujniki zdrowia i technologie kognitywne, wizyty u lekarzy online i wizyty zdalne, gadżety medyczne i aplikacje na smartfony. Oto kierunki rozwoju technologii informatycznych w medycynie. Zdaniem ekspertów, z którymi rozmawiał portal Profile, za 5–10 lat stałe monitorowanie stanu zdrowia „będzie realizowane za pomocą dużych robotów i małych gadżetów”.
Medycyna i monitoring warunki zdrowotne, z jednej strony sfera zaawansowanych technologii. Z drugiej strony rosyjski rynek ochrony zdrowia, zwłaszcza jego państwowa część, charakteryzuje się dużą ostrożnością i powolnością. Jednak pomimo całej konserwatyzmu rosyjskiego rynku medycznego, podstawowa informatyzacja większości rosyjskiej służby zdrowia już nastąpiła: placówki medyczne zostały podłączone do Internetu, pacjenci mogą umawiać się na wizyty u lekarzy online. Teraz rozwijamy się i doskonalimy istniejący system– integracja systemów informatycznych na poziomie regionalnym i federalnym, rozwija się telemedycyna, przychodnie przechodzą na korzystanie z jednego karta medyczna. W rezultacie na koniec 2014 roku wielkość wydatków budżetowych na technologie informacyjne (IT) w służbie zdrowia przekroczyła 6,5 miliarda rubli – obliczyli eksperci-analitycy Vademecum.
Big Data i gadżety
Głównym światowym trendem w dziedzinie informatyzacji medycyny, w tym sportu, są Big Data („big data” – obszerne tablice globalnych danych nieustrukturyzowanych), które przetwarzane są z wykorzystaniem technologii kognitywnych. W ten sposób możliwe jest połączenie archiwów badawczych, a właściwie całej zgromadzonej wiedzy na dowolny temat, w jedno globalne metabadanie.
„Technologie kognitywne to zestaw metod matematycznych, algorytmów i technologii komputerowych, które umożliwiają tworzenie inteligentnych maszyn” – wyjaśnia Siergiej Stroganow, szef dyrekcji Technosoft w Technoserv.
Głębokie uczenie się jest jednym z najskuteczniejszych podejść do rozwiązywania indywidualnych problemów za pomocą metod poznawczych, zauważa Stroganov. Podejście to wykorzystuje głębokie (czyli o dużej liczbie warstw i złożonych zależnościach, zdolne do wydobycia najmniejszych abstrakcyjnych cech) sieci neuronowe różnego typu, które pozwalają na zastosowanie szerokiej klasy algorytmów w zależności od danych, na których są one przeszkolony.
Technologie takie można zastosować w medycynie np. do analizy obrazów z USG, MRI, zdjęcia rentgenowskie, analizowanie historii chorób i wydawanie na ich podstawie rekomendacji, tworzenie inteligentnych protez sterowanych poprzez interfejs neuronowy (m.in. w celu przywracania funkcji motorycznych).
„Systemy rekomendacji, systemy kontroli i systemy wspomagania decyzji klinicznych pozwolą w pracy medycznej robić to samo, co działo się z wieloma innymi formami pracy intelektualnej – uwalniając lekarza od rutyny i wkuwania, pomagając mu nie popełniać błędów wynikających z nieuwagi . Rzeczywiście do zawodu lekarza wkracza „autopilot” – bardzo odpowiedzialny i romantyczny” – mówi Evgeniy Paperny, szef projektu „[email protected]”. To prawda, zauważa, to drugie dotyczy przede wszystkim tych krajów, w których czas pracy lekarza jest bardzo drogi.
Przykładem wykorzystania technologii kognitywnych jest aplikacja Workplace Health stworzona przez American Heart Association. Aplikacja wykorzystuje możliwości systemu IBM Watson: zinterpretuje dane analityczne i tym samym pomoże opracować rekomendacje dla pracodawców dotyczące dbania o zdrowie swoich pracowników. Na przykład Watson opowie Ci, jak korporacje mogą prawidłowo tworzyć i dostosowywać programy ubezpieczeń zdrowotnych i wellness dla pracowników, aby przyczyniało się to do jakościowej poprawy ich zdrowia. Inicjatywa ma na celu zmniejszenie ryzyka rozwoju choroby układu krążenia, która obecnie dotyka ponad 85 milionów Amerykanów.
Drugim najważniejszym trendem są urządzenia przenośne, zintegrowane przede wszystkim z telefonami i zegarkami. „Istnieją narzędzia do śledzenia kondycji i zdrowia typu „zrób to sam”, ale pomimo ich popularności, ich dystrybucja nie jest porównywalna z liczbą użytkowników smartfonów. Dlatego najciekawsze jest uzyskiwanie danych medycznych/kondycyjnych za pomocą istniejących czujników” – mówi Evgeniy Paperny. Dziedzina czujników fizjologicznych nazywana jest także Quantified Self lub Internet of Me.
Tym samym w podstawowym pakiecie zwykłego iPhone’a znajdziemy nie tylko aplikację Health, ale także frameworki ResearchKit i CareKit, które pozwalają na rozwój aplikacji medycznych – wyjaśnia. „W efekcie okazało się, że ocena dynamiki choroby Parkinsona nie jest konieczna niepotrzebne testy: Wynik można uzyskać analizując ruchy pacjenta lub wzorce drżenia strun głosowych. Równocześnie z nowym medycyna firma farmaceutyczna może wypuścić aplikację mobilną, która monitoruje jej spożycie lub pozwala zgłaszać skutki uboczne” – argumentuje.
W przyszłości technologia ta sprawi, że wizycie u lekarza nie będą towarzyszyć pytania typu „na co chorowałeś i jakie badania miałeś?”: lekarz będzie mógł szybko zapoznać się z odczytami czujników, które zostały już przeanalizowane przy użyciu technologii „big data” i szybko postawią diagnozę oraz określą wymagane leczenie, dietę czy schemat leczenia – przewiduje Alexey Shalaginov, dyrektor ds. rozwiązań branżowych w dziale IT i Data Center Huawei w Rosji.
To samo dotyczy medycyny sportowej, a możliwości jej zastosowania są tutaj jeszcze szersze, zauważa Shalaginov. Na przykład zgodnie z informacjami otrzymanymi z czujników Firmy ubezpieczeniowe będziemy w stanie określić spersonalizowany koszt ubezpieczenia klienta.
„Jesteśmy kilka lat do tyłu w technologii, 50 lat do tyłu w zarządzaniu”
Jednak eksperci zauważają: rynek rosyjski jest nadal bardzo daleki od stosowania takich systemów. „Rynek rosyjski dopiero zbliża się do realizacji zapotrzebowania na tego typu systemy medyczne. Na przykład wskaźnik 50% wykorzystania czujników medycznych przez pacjentów w krajach rozwiniętych w Rosji to zaledwie kilka procent, a w najlepszy scenariusz pacjent może na wizycie pokazać lekarzowi swój smartfon z informacją o czasie trwania fazy snu lekkiego lub głębokiego” – skarży się Aleksiej Szałaginow. – Szczytem informatyzacji medycyny rosyjskiej jest jak dotąd przesyłanie wyników badań do e-mail pacjent."
Zdaniem Jewgienija Papiernego Rosja pozostaje w tyle za liderami rynku o kilka lat pod względem potencjału technologicznego i intelektualnego, o 10 lat pod względem wykształcenia i kształcenia akademickiego oraz o 50 lat pod względem jakości zarządzania w branży. „Przegapiliśmy moment, w którym udało się stworzyć dobry, scentralizowany system medyczny na terenie całego kraju. Każdemu regionowi udało się stworzyć własne systemy, a teraz bardzo trudno jest je połączyć w jeden. To już powoduje problemy na wszystkich poziomach” – dodaje Paperny.
Na przykład istniejące w Rosji komercyjne systemy rejestracji w placówkach medycznych, z których największe to DocDoc i InfoDoctor, nie mają pełnej integracji z systemami medycznymi systemy informacyjne(MIS) instytucji leczniczych i profilaktycznych. W rezultacie pacjent nie może zobaczyć, kiedy dany lekarz ma „okno”. Powodem jest brak odpowiedniej standaryzacji interfejsów i usług.
„Brak zatwierdzonych standardów świadczenia opieki medycznej, obowiązujących na terenie całego kraju, utrudnia penetrację technologii informatycznych” – mówi Alexander Antipov, szef cyfrowej opieki zdrowotnej w Grupie Spółek FORS.
Ponadto w Rosji nie ma jednego rejestru procedury diagnostyczne, dlatego te same testy i badania nazywane są inaczej w różnych klinikach. Na przykład w jednej placówce piszą: „badanie żołądka z podaniem środka kontrastowego”, w innej – „prześwietlenie żołądka z kontrastem”. Dla systemy automatyczne Są one dalekie od synonimów.
Jednak według Antipova najważniejsza nie jest technologia, ale mentalność. „W przeciwieństwie do wielu innych krajów nasza sytuacja w zakresie profilaktyki i zapobiegania chorobom jest wyjątkowo zła. Nic programy rządowe diagnostyka profilaktyczna, badania przesiewowe itp.” – mówi ekspert. – A sami obywatele traktują swoje zdrowie wyjątkowo frywolnie, dobrowolnie ubezpieczenie zdrowotne działa głównie w sektorze korporacyjnym.”
Prognozy
Rynek medycyny elektronicznej jest bardzo zróżnicowany, co utrudnia prognozowanie jego rozwoju jako całości – uważają analitycy. Według firmy analitycznej PriceWaterhouseCoopers, w ciągu najbliższych 5-7 lat segment diagnostyczny medycyny elektronicznej będzie się rozwijał w najszybszym tempie, przy rocznym wzroście na poziomie 15%, gdyż liczba pacjentów na świecie z chorobami choroby przewlekłe według Amerykańskiego Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom Centrum Kontroli i Zapobiegania Zgonom stale rośnie.
Analitycy PWC przewidują, że najszybciej będzie rósł rynek mobilnego zdrowia (mzdrowia), ze średnią roczną stopą wzrostu na poziomie 27% w ciągu najbliższych pięciu lat. Według Amerykańskiego Stowarzyszenia Telemedycyny (ATA) od 2000 do 2015 roku liczba pacjentów korzystających z mHealth wzrosła kilkukrotnie, a liczba pobrań aplikacji mHealth w Ameryce Północnej w 2015 roku wyniosła 44 miliony. „Według Państwowego Instytutu Badawczego Centrów Medycznych Ministerstwa Zdrowia Federacji Rosyjskiej ponad połowa użytkowników smartfonów w Rosji jest gotowa korzystać z mobilnych technologii zdrowotnych (mHealth), ponad 10% respondentów jest gotowych za to zapłacić typ usługi,– powiedział Aleksander Antipow. – Jak wynika z ich badań, korzystanie z usług monitoringu osobistego znacząco zwiększa przestrzeganie przez pacjentów przepisanego leczenia, a w efekcie prowadzi do zmniejszenia liczby hospitalizacji i wzrostu jakości życia. Podobne wyniki uzyskaliśmy podczas naszych projektów pilotażowych w instytucje medyczne w sprawie wykorzystania platformy zdalnego monitorowania REMSMED w leczeniu pacjentów przewlekle.”
W medycynie podstawą przełomu jest miniaturyzacja bazy pierwiastków i zwiększenie autonomii zasilaczy – zauważa Siergiej Stroganow. Przewiduje, że trend ten będzie się aktywnie rozwijać również w nadchodzących latach.
„Już dziś autonomiczne kapsułki przemieszczają się przez układ trawienny, udostępniając obrazy w Internecie. Często są to mechanizmy wykonawcze. Układ krążenia jest teraz opanowywany. Poszerzenie strefy penetracji do naczyń z większego przekroju do mniejszego jest tym, co widzimy na co dzień – wyjaśnia.
„Możemy mieć nadzieję, że za 5 lat lekarz nie tylko postawi diagnozę i wystawi elektroniczną receptę na leki, ale także zaleci pacjentowi najodpowiedniejszą aplikację mobilną” – jest pewien Antipov. „Lekarz będzie mógł zaoferować usługę osobistego monitorowania za pomocą przenośnego medycznego urządzenia pomiarowego, które nie zmienia zwykłej jakości życia, ale jednocześnie monitoruje cały zestaw istotnych parametrów fizjologicznych organizmu”.
XXI wiek wyraźnie staje się wiekiem medycyny, optymistycznie wierzy Evgeny Paperny. Według jego prognoz w ciągu roku w Rosji zostanie przyjęta ustawa o telemedycynie. Za pięć lat będzie zdalne dostarczanie leków, licencjonowanie lekarzy, ułatwienie prowadzenia prywatnej praktyki, a nawet do 20 proc. usługi medyczne będą świadczone zdalnie (do około 60% będzie świadczone zdalnie). „Za granicą za pięć do dziesięciu lat każda decyzja lekarska i każda recepta będą sprawdzane i wspierane przez systemy sztuczna inteligencja, a (stałe!) monitorowanie stanu zdrowia będzie realizowane za pomocą dużych robotów i małych gadżetów” – spodziewa się Paperny.
Czas płynie, a naukowcy nie siedzą bezczynnie, ale robią wszystko, aby medycyna stale się rozwijała, postępowała i otrzymywała coraz większe możliwości pracy z pacjentami. Ich celem jest osiągnięcie poziomu, na którym można pokonać wszystkie choroby, a co więcej, można im całkowicie zapobiec. Jak blisko tego doszli i jaka będzie medycyna przyszłości, opowiemy w tym artykule.
Nanoboty: nadzieja całej ludzkości
Kto z nas nie zna nanotechnologii? W świecie medycyny i nauki są na ustach wszystkich, bo to jest nasza przyszłość i ta sama magiczny sposób rozwiązania wielu problemów związanych ze zdrowiem człowieka.
Co czyni je wyjątkowymi? Nanocząstki mają unikalne właściwości, które otwierają przed naukowcami wiele nowych możliwości.
W książkach lub filmach science fiction często pojawiają się technologie, które pozwalają szybko reanimować osobę, przywracać uszkodzone kończyny i tak dalej. Jeszcze dziesięć lat temu wszystko to wydawało się fikcją, wytworem czyjejś wyobraźni. Ale dziś takie są realia przyszłości, bo naukowcy przewidują, że gdy tylko nanostruktury staną się bardziej powszechne, zaczną tworzyć miniaturowe roboty, które będą w stanie szybko przywrócić organizm ludzki, z grubsza mówiąc, przeprowadzić jego remont.
Oczywiście takie stwierdzenie wydaje się bardzo wątpliwe, ale w rzeczywistości jest całkiem realne. Interakcja pomiędzy chorym a nanotechnologią będzie wyglądać tak. Pacjent wypija mieszaninę zawierającą nanoboty, czyli miniaturowe roboty, lub jest wstrzykiwany dożylnie, a one wchłaniają się do krwioobiegu. Podczas swojego ruchu będą mogli naprawić wszystkie uszkodzenia wewnętrzne.
Za pomocą nanocząstek możliwa będzie także korekta DNA, co nie tylko dokona jego korekty, ale także zapobiegnie występowaniu mutacji prowadzących do powstania różnego rodzaju chorób.
Cyborgi – fantazja czy rzeczywistość?
Innym ulubionym tematem science fiction są ludzie-cyborgi, czyli ci, którzy mają zmechanizowane części ciała. Czy jednak takie możliwości można dziś uznać za coś fantastycznego? Jest to mało prawdopodobne, ponieważ już w 2011 roku w Ameryce przeprowadzono operację, podczas której pacjentowi całkowicie usunięto serce, a zamiast niego zainstalowano dwa rotory odpowiedzialne za pompowanie krwi.
Również dość dawno temu lekarze nauczyli się podawać sztuczne używki, co również można uznać za rodzaj cybernityzacji człowieka. Problem z takimi instalacjami polegał na tym, że trzeba je było dość często wymieniać. Jednak dziś izraelscy naukowcy uwzględnili ich wady i stworzyli bardziej zaawansowane wersje stymulantów i innych podobnych urządzeń, które żywią się bioprądami ludzkiego ciała. Oznacza to, że zniknęła również potrzeba tak częstej wymiany.
Kto wie, być może wkrótce bystre umysły ludzkości nauczą się tworzyć jeszcze wygodniejsze i stabilniejsze zmechanizowane urządzenia, które mogą zastąpić sztucznie wyhodowane narządy.
Sztuczne narządy
Nie jest tajemnicą, że problemy z poziomem ekologii, gwałtowny wzrost populacji na planecie i wiele innych czynników stymulują wzrost liczby chorób. Niestety, nie oszczędzają nikogo i często prowadzą do długotrwałych cierpień i ofiary śmiertelne. Można jedynie współczuć osobom dializowanym i potrzebującym przeszczepu narządu, ponieważ często ich oczekiwania nie są spełniane.
Warto również zaznaczyć, że przeszczepianie narządów jest procesem bardzo złożonym i co najważniejsze kosztownym. Ale komórki macierzyste pomogą rozwiązać ten problem raz na zawsze. Długi czas Naukowcy pracowali nad zbadaniem ich charakterystyki i możliwości wyhodowania nowych narządów z poszczególnych tkanek. Do chwili obecnej w laboratoriach przeprowadzono wiele udanych badań, które potwierdzają, że już wkrótce każdy człowiek będzie mógł otrzymać pożądany narząd za pomocą komórek macierzystych, a nawet wyleczyć się z tak strasznych chorób, jak porażenie mózgowe.
Diagnostyka przyszłości – jaka będzie?
No bo jaka przyszłość w medycynie jest możliwa bez rozwoju? wczesna diagnoza? Tak naprawdę większość nieuleczalnych i trudnych do leczenia chorób powstaje właśnie dlatego, że pacjenci zbyt późno zwracają się o profesjonalną pomoc. opieka medyczna lub z powodu złej jakości sprzętu.
Nowe technologie będą maksymalnie proste, łatwe w użyciu i co najważniejsze – bardzo dokładne. Dzięki nim lekarze będą mogli bardzo szybko określić wystąpienie wszelkich chorób. wczesne stadia co oznacza, że proces leczenia również zostanie uproszczony, będzie mniej bolesny i kosztowny.
Nauka poczyniła już znaczące kroki w tym kierunku; przypomnijmy sobie przynajmniej wszelkiego rodzaju urządzenia, które pozwalają monitorować ciśnienie krwi, poziom cukru we krwi itp.
W przyszłości planowane jest stworzenie małych czujników, które można wszczepić w skórę człowieka lub wszyć w jego ubranie. Za pomocą takich mechanizmów biosensorycznych każdy będzie mógł monitorować ogólny stan swojego organizmu, w tym takie wskaźniki jak tętno, ciśnienie krwi, poziom cukru we krwi, poziom hormonów i wiele innych, równie ważnych.
Widać, że społeczeństwo idzie do przodu skokowo, co przyczynia się do rozwoju technologii medycznych. Jeśli spojrzymy w najbliższą przyszłość, zobaczymy świat nowych i zaawansowanych technologii, który jeszcze wczoraj trudno byłoby sobie wyobrazić.
1. Konstruktor DNA
DNA jest idealnym nośnikiem, który może pomieścić ogromną ilość informacji. Struktura DNA stale ewoluuje i zmienia się, a jego cząsteczki często nazywane są elementami budulcowymi organizmów żywych.
Dla badaczy z Uniwersytetu Harvarda to zdanie ma znacznie więcej sensu niż dla przeciętnego człowieka – naukowcy tak naprawdę wykorzystują DNA jako elementy składowe do tworzenia różnych struktur i systemów.
Korzystając z tej metody, naukowcy zakodowali 284 strony książki w jednej cząsteczce DNA. Udało im się zapisać te informacje, najpierw przekształcając je na kod binarny, a następnie przekształcając liczby od jednego do zera w czwartorzędowym systemie liczbowym DNA – A, T, G i C. W rezultacie dane te można było łatwo odczytać , chociaż ten proces To wciąż zajmuje sporo czasu. Ale to wszystko na teraz.
2. Urządzenia podtrzymujące życie
Około 700 000 ludzi na całym świecie korzysta z urządzeń takich jak rozruszniki serca, które regulują rytm serca. Wadą jest to, że mogą wytrzymać tylko około siedmiu lat, po czym sprzęt należy wymienić. Jest to nie tylko skomplikowany, ale i kosztowny zabieg chirurgiczny. Naukowcy z Michigan State University raz na zawsze rozwiązali ten problem – opracowali zupełnie nowy rozrusznik serca, który działa na zasadzie skurczu mięśnia sercowego.
Po przeprowadzeniu eksperymentów i testów dr Amin Karami stwierdził, że wszystkie dały pozytywne wyniki. Według niego kolejnym etapem testów nowego urządzenia powinno być wszczepienie urządzenia do żywego ludzkiego serca. Jeśli technologia działa i pokazuje wynik pozytywny będzie w stanie zrewolucjonizować nie tylko dziedzinę medyczną, ale także przemysłową. Mechanizm ten jest tak czuły, że może wytwarzać energię elektryczną przy dowolnym tętnie.
3. Leczenie schorzeń mózgu
Mózg to wrażliwy narząd, którego uszkodzenie może mieć długotrwałe konsekwencje. Dla osób z urazowym uszkodzeniem mózgu kompleksowa rehabilitacja jest być może jedyną nadzieją na powrót do zdrowia normalne życie. Ale teraz istnieje alternatywna metoda.
Twój język jest połączony z centralnym układem nerwowym poprzez tysiące zakończeń nerwowych, z których niektóre prowadzą bezpośrednio do neuronów w mózgu. Przenośne neurostymulatory (PoNS) stymulują określone obszary nerwowe języka, dzięki czemu mózg otrzymuje sygnały w celu przywrócenia uszkodzonych obszarów. Pacjenci korzystający z systemu wykazali znaczną poprawę w ciągu zaledwie tygodnia.
Oprócz urazowych uszkodzeń mózgu, system PoNS może być stosowany w leczeniu chorób takich jak choroba Parkinsona, alkoholizm, udar mózgu, stwardnienie rozsiane itp.
4. Drukowane kostki
Za pomocą drukarki 3D naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego stworzyli sztuczny materiał mający właściwości kości. Ten „model” można wszczepić do organizmu ludzkiego w czasie, gdy prawdziwa kość zrasta się, a następnie zostaje rozszczepiona i usunięta, nie powodując przy tym szkody dla organizmu.
Głównym problemem był wybór materiału do wykonania kości. Po pewnym czasie naukowcy stworzyli formułę zawierającą cynk, krzem, fosforan i wapń. Mieszanka została przetestowana i stwierdzono, że po dodaniu komórek macierzystych będzie działać znacznie efektywniej.
Do badań wykorzystano drukarkę 3D ProMetal. Działa prawie tak samo jak zwykła drukarka. Wystarczy wlać do niej mieszaninę i wydrukować żądaną kość.
Główną zaletą tej technologii jest to, że obecnie przy odpowiednim połączeniu składników materiału biologicznego możliwe jest uzyskanie za pomocą drukarki dowolnej tkanki, nawet rzeczywistych narządów.
5. Pyłek jako metoda szczepienia
Pyłki kwiatowe to jeden z najczęstszych alergenów na świecie. Jego struktura jest na tyle sztywna i odporna na wilgoć, że po przedostaniu się do organizmu z łatwością przedostaje się do układu pokarmowego człowieka. Kiedy to samo dzieje się podczas szczepienia doustnego, organizm nie wchłania całej podanej ilości substancji, gdyż oddziałują na nią soki przewodu pokarmowego.
Naukowcy z Uniwersytetu w Teksasie postanowili zbadać właściwości pyłku i opracować przy jego pomocy szczepionkę. Kierownik badania, Harvinder Gill, przezwyciężył główną wadę stosowania pyłku – usunął z jego powierzchni wszelkie alergeny. Technologia ta może pozostawić metodę szczepień drogą iniekcji i stać się punktem zwrotnym w medycynie.
6. Elektroniczna bielizna
Choć brzmi to zabawnie, bielizna może uratować tysiące istnień ludzkich. U pacjentów, którzy przez tygodnie lub miesiące leżą w śpiączce lub nieprzytomni, mogą rozwinąć się odleżyny – martwa tkanka spowodowana ciągłym uciskiem. Odleżyny mogą mieć nawet śmiertelne skutki – szacuje się, że każdego roku z powodu infekcji nimi spowodowanych umiera około 60 000 osób.
Kanadyjski naukowiec Sean Dukelow był w stanie opracować elektroniczne majtki zwane „Smart-E-Pants”. W bieliźnie znajdują się specjalne urządzenia, które co dziesięć minut wysyłają impuls elektryczny, powodując skurcz mięśni. Efekt działania urządzenia jest taki sam, jak gdyby pacjent ćwiczył samodzielnie. Celując w mięśnie, bielizna elektroniczna może trwale rozwiązać ten problem.
7. Komórki mózgowe z moczu
Chińscy biolodzy z Instytutu Biomedycyny i Zdrowia w Kantonie byli w stanie stworzyć komórki macierzyste z ludzkiego moczu. Główną zaletą tej metody jest to, że komórki powstałe z moczu nie prowokują choroby nowotworowe, podczas gdy embrionalne komórki macierzyste stosowane dziś w medycynie niestety takie posiadają efekt uboczny- po ich przeszczepieniu nowotwory często zaczynają się rozwijać. Przeszczep komórek na bazie moczu nie spowodował żadnych niepożądanych nowotworów.
Naukowcy uważają, że ta metoda jest bardziej dostępna i praktyczna w przypadku tworzenia komórek macierzystych. Neurony uzyskane z moczu można wykorzystać w leczeniu chorób zwyrodnieniowych układu nerwowego.
8. Żel imitujący żywe komórki
Pęczek badania medyczne poświęcone są próbom odtworzenia tkanek ludzkich w oparciu o różnorodne materiały. W przyszłości, wraz z pomyślnym rozwojem tej technologii, będzie możliwe zapewnienie zdrowe życie dla całej ludzkości: jeśli na przykład jeden z organów przestanie funkcjonować, można go wyhodować w laboratorium i wymienić.
Teraz naukowcy opracowują żel imitujący działanie żywych komórek. Dla porównania materiał uformowany jest w wiązki o szerokości 7,5 miliardowej metra, czyli około cztery razy szersze niż podwójna helisa DNA. Jak wiadomo, komórki mają swój własny typ szkieletu - cytoszkielet składający się z białek. Syntetyczny żel zastępuje uszkodzoną tkankę w strukturze komórkowej, zatrzymując rozprzestrzenianie się infekcji i bakterii.
9. Lewitacja magnetyczna
Sztuczną tkankę płuc hodowano przy użyciu lewitacji magnetycznej. Choć brzmi to fantastycznie, grupa naukowców pod przewodnictwem Gluko Souzy w 2010 roku wyraźnie pokazała, że jest to możliwe. Naukowcy postawili sobie za cel stworzenie oskrzelika w laboratorium. W eksperymencie wykorzystano maleńkie magnesy umieszczone w komórkach.
W rezultacie otrzymano najbardziej realistyczną, syntetycznie wyhodowaną tkankę płuc. Tkanka wyhodowana przy użyciu lewitacji magnetycznej może stanowić przełom w medycynie. Obecnie trwają prace nad udoskonaleniem technologii.
10. Żel przeciw krwawieniom
Niewielka grupa naukowców zszokowała świat nauki innowacyjnym odkryciem: Joe Landolino i Isaac Miller byli w stanie stworzyć żel, który zatrzymuje krwawienie o dowolnej złożoności. Żel działa poprzez szczelne zamknięcie rany.
Żel przeciw krwawieniom tworzy lekkostrawną konsystencję tkaniny syntetycznej, co pomaga komórkom rosnąć razem. W jednym eksperymencie naukowcy użyli kawałka wieprzowiny z probówką zawierającą krew. Przecinali mięso, a kiedy z „rany wyciekł płyn”, nałożyli na ranę żel i „krwawienie” ustało w ciągu kilku sekund. W kolejnym teście Landolino nałożył żel tętnica szyjna szczury. Eksperyment był równie udany.
Jeśli w najbliższej przyszłości to osiągnięcie zostanie zastosowane w medycynie chirurgicznej, może uratować życie wielu ludzi.
Technologie rozwijają się w coraz szybszym tempie. A branża opieki zdrowotnej nie jest wyjątkiem. Codziennie opracowywane są nowe technologie i metodologie, dzięki którym leczenie staje się coraz bardziej bezbolesne i minimalizujące skutki uboczne do minimum. W tym miejscu postanowiliśmy przedstawić Państwu dziesięć technologii medycznych, które obiecują zrewolucjonizować opiekę zdrowotną.
1. Żel zatamujący krwawienie
Dwóch naukowców, Joe Landolina i Isaac Miller, wynalazło żel, który nazwali Veti-gel. Dlaczego ta substancja jest interesująca?
Istnieje coś takiego jak macierz zewnątrzkomórkowa. Jest to substancja, która pomaga rosnąć komórkom naszego organizmu. Nowy żel naśladuje tę substancję i może natychmiastowo zatrzymać krwawienie, a następnie rozpocząć proces krzepnięcia krwi. Veti-gel został już przetestowany na tętnicy szyjnej szczura i na rozciętej żywej wątrobie. Żel ten może uratować wiele istnień ludzkich, zwłaszcza na obszarach objętych działaniami wojennymi, zapobiegając utracie krwi, która bardzo często kończy się śmiercią.
2. Lewitacja magnetyczna
Nowa metoda hodowli sztucznej tkanki płuc nazywa się lewitacją magnetyczną. Termin, którego częściej można się spodziewać w książce lub filmie. Zespół programistów kierowany przez Glauco Souzę rozpoczął badania w 2010 roku i udało mu się wykorzystać nanomagnesy do wyhodowania sztucznej tkanki, która najbardziej przypomina tkankę naturalną. Proces przebiega w podobny sposób, jak tkanka rośnie na szalce Petriego, tyle że w postaci trójwymiarowej formy składającej się ze złożonej wielowarstwowej struktury komórkowej. Wzrost ten odzwierciedlał proces zachodzący w organizmie człowieka. Nowa technologia obiecuje, że tworzenie i przeszczepianie sztucznych tkanek stanie się jedną z głównych metod leczenia.
3. Sztuczna proteza na poziomie komórkowym
Obecnie prowadzonych jest wiele badań mających na celu syntezę sztucznych narządów i tkanek ludzkich, które można wykorzystać do przeszczepów. Dzisiaj nauki medyczne stara się stworzyć możliwość wykorzystania części zamiennych do ludzkiego ciała. Na przykład, gdy jakiś narząd ulegnie awarii, można go po prostu zastąpić innym, który będzie doskonale spełniał swoje funkcje. I ta idea zstąpiła nawet na poziom komórkowy. Opracowano specjalny żel, który kopiuje określone komórki i ich funkcjonowanie. Tworzy się jako grudka około cztery razy szersza niż podwójna helisa DNA. Żel może zastąpić szkielet komórkowy (cytoszkielet) i zastąpić wszelkie komórki, które zostały uszkodzone lub utracone w dotkniętym obszarze. Zastosowanie tej substancji pozwala na długotrwałe leczenie poprzez zablokowanie dostępu bakterii do rany.
4. Komórki mózgowe z moczu
To oczywiście brzmi okropnie, ale w przyszłości naukowcy będą mogli przekształcić Twój mocz we własne komórki mózgowe, aby je leczyć. Dobra wiadomość jest taka, że źródło tych komórek jest dla Ciebie łatwo dostępne i z pewnością możesz używać własnego moczu zamiast cudzego.
Do tej pory naukowcy wykorzystywali do tego komórki embrionalne, jednak proces ten miał skutek uboczny w postaci powstania guza. Przetestowali teraz nową procedurę i stwierdzili, że wyniki na tym etapie są bardzo dobre. Przeprowadzono już implantację, podczas której uzyskane w ten sposób komórki bez żadnych mutacji przekształciły się w neurony.
5. Bielizna elektryczna
Pacjenci zmuszeni do pozostania w łóżku tygodniami lub miesiącami często doświadczają odleżyn. Najczęściej powstają na skutek ucisku skóry i braku prawidłowego krążenia krwi. Wiele osób traktuje te problemy z pogardą, ale być może zainteresuje Cię informacja, że w samej Ameryce co roku z powodu odleżyn umiera około 60 tysięcy osób. Kanadyjski badacz Shean Dukelow znalazł rozwiązanie tego problemu, opracowując bieliznę elektryczną. Te „elektryczne figi” emitują co dziesięć minut niewielki wstrząs elektryczny, który wystarczy, aby aktywować mięśnie i poprawić krążenie. Uzyskuje się efekt podobny do wyniku uzyskanego przy krótkim spacerze. Wydawało się, że ten absurdalny wynalazek może uratować wiele istnień ludzkich!
6. Szczepionka w pyłku
Dlaczego większość Czy szczepionki podaje się w zastrzykach, a nie doustnie? Faktem jest, że Twój układ trawienny i kwas żołądkowy po prostu rozpuszczą szczepionkę, a ostateczny wynik będzie całkowicie bezużyteczny. Ale pyłek jest dobrze znanym alergenem, który bardzo skutecznie przeciwstawia się kwasowi w ludzkim żołądku. Texas Tech University prowadzi obecnie badania, w ramach których próbują połączyć właściwości obu i opracować szczepionkę, która mogłaby być dystrybuowana w postaci tabletek do stosowania przez amerykańskich żołnierzy służących w różnych krajach, często w niesprzyjających warunkach epidemiologicznych. Naukowcy mają nadzieję usunąć alergen z pyłku i zastąpić go szczepionką chronioną przez osłonkę pyłkową. Osiągnięte już wyniki pozwalają mieć nadzieję, że w niedalekiej przyszłości szczepienia będą znacznie łatwiejsze w stosowaniu.
7. Wydrukowane kostki
Nowa technologia i drukarka 3D ProMetal umożliwiają już naukowcom z Washington State University „wydrukowanie” materiału hybrydowego, który ma takie same właściwości jak prawdziwe ludzkie kości. Ten hybrydowy model można umieścić w ciele człowieka, gdzie kości uległy uszkodzeniu, i można go używać jako rusztowania do czasu, aż kości zregenerują się i powrócą do zdrowego stanu. Nowy materiał został już przetestowany na królikach i eksperyment był bardzo udany. Co więcej, zastosowanie tego materiału jednocześnie z komórkami macierzystymi pozwoliło kościom zregenerować się znacznie szybciej niż w normalne warunki. Sam materiał to połączenie cynku, krzemu i fosforanu wapnia. Co więcej, badacze proponują wykorzystanie tej technologii nie tylko do odbudowy kości, ale także proponują „wydrukowanie” całych narządów w przypadku poważnych uszkodzeń.
8. Napraw uszkodzenia mózgu
Czy wiesz, że Twój język jest połączony z system nerwowy przez tysiące skupisk nerwowych, z których część jest bezpośrednio połączona z mózgiem? To właśnie z tej wiedzy zrodził się omawiany pomysł. A co jeśli możesz stymulować obszar nerwów w Twoim języku i w ten sposób zmusić Twój mózg do „naprawy” uszkodzonych nerwów? Choć może się to wydawać dziwne, jest to już możliwe. Wystarczająco duża liczba pacjenci przeszli już cykl leczenia stymulatorem neuromodulującym (PoNS) i już po tygodniu lekarze zauważyli znaczną poprawę w przywracaniu funkcji mózgu.
Nowa technologia pozwala uniknąć długotrwałego procesu rehabilitacji i przyspiesza powrót do zdrowia w przypadku uszkodzenia mózgu. Naukowcy pracują obecnie nad zastosowaniem tej metody w leczeniu innych chorób mózgu, takich jak alkoholizm, choroba Parkinsona itp.
9. Sprzęt pobierający energię od człowieka
Rozruszniki serca to stosunkowo proste i niezbyt drogie urządzenia służące do regulacji pracy ludzkiego serca. Niestety po około siedmiu latach zasilacz tego urządzenia wyczerpuje się i należy go wymienić chirurgia, co może powodować dodatkowe problemy, szczególnie u osób starszych. Doktor Amin Karami znalazł rozwiązanie tego problemu. Opracował urządzenie, które może wytwarzać energię elektryczną z bicia serca i służyć do zasilania rozrusznika serca. Teraz chce przetestować swoje urządzenie, które, jeśli się powiedzie, może zrewolucjonizować dziedzinę przenośnych i zakładanych na ciało wyrobów medycznych.
Nawiasem mówiąc, nie są to jedyne tego typu eksperymenty. Naukowcy z Koreańskiego Zaawansowanego Instytutu Nauki i Technologii (KAIST) przeprowadzili pierwsze testy na szczurach sztucznego rozrusznika serca z własnym zasilaniem, który jest zasilany elastycznym nanogeneratorem piezoelektrycznym. Nowe urządzenie bezpośrednio stymuluje żywe serce szczura, wykorzystując energię elektryczną wytwarzaną w wyniku bezpośredniej konwersji z drobnych ruchów ciała szczura.
10. Roboty w naczyniach krwionośnych
Naukowcy z Brigham and Women's Hospital (Boston, USA) opracowali chip komputerowy, który może funkcjonować we krwi pacjenta przez długi czas. Jest to tak zwany chip mikroprzepływowy, pokryty długimi pasmami DNA, które absorbują złośliwe komórki nowotworowe. Działanie tego chipa we krwi przypomina poruszanie się i odżywianie meduzy w oceanie, tyle że tutaj pokarmem są komórki nowotworowe. Co więcej, komórki nowotworowe można później pobrać z chipa, jeśli zajdzie potrzeba ich zbadania w celu postawienia diagnozy.
Twórcy twierdzą, że ten mechanizm przechwytywania i uwalniania może być używany zarówno do celów diagnostycznych, jak i leczenie terapeutyczne w walce z nowotworem. W najbliższej przyszłości planowane jest przetestowanie tej technologii na ludziach.
