Сотрудничество врачей и инженеров поможет человечеству бороться с болезнями

Медицинская техника останется основным драйвером роста для мировой экономики на годы вперед, считают аналитики. По некоторым оценкам, в ближайшие годы совокупная прибыль крупнейших мировых компаний в этой сфере будет расти примерно на $30 млрд ежегодно и к 2024 году достигнет $594,5 млрд. По мнению Deloitte, в 2021 году бум венчурных инвестиций в этот сегмент продолжится – в 2020-м объем финансирования составил $14 млрд, что почти на треть превышает уровень предыдущего года. То же агентство отмечает, что будущий успех в удовлетворении запросов потребителей будет зависеть от сотрудничества медтех-компаний и медицинских организаций.

Примеры такого успешного партнерства есть. Отделение кардиохирургии Бостонской детской больницы использует программное обеспечение, которое обычно применяется в авиаконструкторских бюро. С его помощью хирурги до операции моделируют ее проведение, например, как поведут себя главные сосуды после установки импланта. Один знаковый проект начался с того, что хирургу для сложной операции потребовалась специальная манжета, которая позволила бы подвести одну артерию к другой без замедления кровотока и последующего изменения стенок сосудов. Чтобы сконструировать необходимый имплант, врачи обратились в Dassault Systèmes и инженеры компании помогли медикам произвести необходимые расчеты и спроектировать изделие, а также визуализировать результаты операции с учетом гидромеханики. Изготовленная по индивидуальным параметрам пациента манжета идеально подошла и оправдала все прогнозы. Опыт оказался настолько успешным, что в больнице появился консультационный центр, в котором технические эксперты на постоянной основе работают совместно с врачами, чтобы улучшать процесс лечения.

Для Dassault Systèmes это один из множества проектов в рамках Living Heart – международной программы разработки виртуальных моделей сердца, исследований кардиоваскулярной системы, использования кардиостимуляторов и других медицинских устройств во время лечения, которая была запущена шесть лет назад. Такие исследования помогают понять, как происходят сложные процессы в самой важной мышце человеческого тела, и позволяют безопаснее и быстрее испытывать изобретения для их последующей сертификации.

Мозг – еще один орган, сложность которого делает лечение любых заболеваний затруднительным и дорогим процессом. «Каждый шестой человек в мире страдает от заболеваний головного мозга. По прогнозам, за период с сегодняшнего дня до 2030 года потери от них составят $16,3 трлн, – говорит Лайна Эммануэль, генеральный директор и соучредитель BrainSightAI. – Это дороже, чем рак и даже хронические респираторные заболевания». Эта компания работает над технологией на базе МРТ-сканирования и искусственного интеллекта, чтобы «заглянуть» в структуры и процессов, происходящих в мозге. Такой подход в числе прочего позволяет работать с пациентами, которые не могут отвечать на вопросы врачей, например, находятся без сознания. Полученные сведения о мозге пациента могут оказать неоценимую помощь в выборе правильного метода лечения.

Пандемия COVID-19 заставила всех в мире задуматься о здоровье легких. Однако эта тема давно пристально изучается учеными на пересечении инженерии и медицины из-за влияния респираторных заболеваний на показатели смертности. Еще в начале 2020 года пульмонологические заболевания занимали пятую строчку в списке самых частых причин смерти и, по прогнозам, составленным еще до эпидемии, соответствующие цифры должны были вырасти на 30%. В Университете Калифорнии запущен проект BREATH, который с помощью методов компьютерной симуляции изучает, как на легкие воздействуют лекарственные препараты и различные манипуляции, включая искусственную вентиляцию. 

Разумеется, пандемия COVID-19 стала стимулом для ускоренного развития разнообразных технологий в медицине. Многие изобретательские группы поспешили поделиться своими техническими разработками с врачами. Некоторые даже выкладывали проекты в открытый доступ, как сделали в MIT, позволив производителям аппаратов для искусственной вентиляции легких воспользоваться их наработками. Данные были опубликованы в то время, когда госпитали страдали от острого дефицита ИВЛ. Другие изобретатели предлагали аппараты для двух пациентов, максимально дешевые механические устройства, множество вариантов масок. Даже если не все идеи ушли в массовое производство, дефицита ноу-хау для будущих разработок в ближайшие годы не предвидится. При этом и идеального аппарата ИВЛ еще не придумали – поиски продолжаются.

Телемедицинские услуги и носимые медицинские приспособления теперь также стали рассматриваться как технология, способная разгрузить перегретую систему здравоохранения. Уже сегодня в теории один врач может дистанционно наблюдать за состоянием нескольких пациентов на амбулаторном лечении, контролируя давление, пульс, частоту дыхания, оксигенацию, температуру тела и ЭКГ. Проблема в том, что еще не выработан золотой стандарт в интерпретации результатов, и некоторые метрики без визуального осмотра могут выглядеть одинаково для различных состояний. Например, видя только частоту дыхания и сердцебиения невозможно достоверно определить: у пациента инфаркт, паническая атака или просто тренировка. Однако новая информация открывает путь к инновационным, более эффективным протоколам лечения, которые пока находятся в стадии разработки. Однако сочетание искусственного интеллекта и технологии виртуальных двойников предоставляет важнейшие инструменты, необходимые для того, чтобы сделать их реальностью.

COVID-19 не только изменил жизнь людей, но и породил новые требования к архитектуре настоящего и, возможно, будущего. Например, парижская больница Pitié-Salpêtrière AP-HP решила переоснастить палаты для снижения вероятности заражения пациентов инфекциями. С помощью программы SIMULIA для промышленного 3D-моделирования визуализировалось перемещение потоков воздуха внутри помещения. В соответствии с полученными результатами было изменено расположение коек пациентов, в проект включены перегородки и другие детали, которые помогают уменьшить циркуляцию зараженных частиц в воздухе. Такой же метод расчетов применялся в больнице Лэйшэньшань в Ухани для борьбы с распространением COVID-19 и все чаще используется в других общественных местах. Вместе с тем этот же подход можно применять и при строительстве новых зданий, закладывая более высокий уровень безопасности для людей уже на этапе проекта – технологии на это способны, было бы желание у архитекторов и девелоперов.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!