ИННОВАЦИИ В МЕДИЦИНЕ: ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО

Аннотация. В современном мире инновационные технологии проникают во все сферы жизни человека, в том числе в медицину. В статье рассмотрен ряд технических инновационных российских разработок. Показано, на каких этапах жизненного цикла находятся разработки: внедрение, использование в медицинской практике и т.д. Сделан вывод, что технологии будущего способны существенно изменить медицинскую сферу, открывая новые возможности и перспективы для улучшения здоровья людей.

Ключевые слова: инновационные технологии, медицина, робоперчатка, COVID-19, МРТ, интернет медицинских вещей.

В последние десятилетия медицина претерпела значительные изменения благодаря инновационным техническим разработкам. Новейшие технологии, ранее недоступные или непрактичные, сегодня активно применяются во всех сферах здравоохранения. Они не только улучшают точность диагностики и эффективность лечения, но и открывают новые горизонты в области медицинской науки и практики. Рассмотрим некоторые разработки, совершенные в данной области.

В 2020 году команда «Иерихон» разработала прибор, способствующий ускорению процесса восстановления подвижности рук пациентов после перенесённой травмы. Реабилитация после травм конечностей — сложный и длительный процесс. Серьезную помощь пациентам оказывают специальные аппаратно-программные комплексы, поэтому спрос на них растет. Идеей автора проекта стал студент пятого курса медицинского института НИУ БелГУ (г. Белгород) В. Дубров [1]. Это первая подобная разработка в России. «Иерихон» разработан с целью быстрого восстановления функций верхних конечностей после инсультов, черепно-мозговых травм, переломов и других повреждений рук, а также для лечения детей с детским церебральным параличом [1].

Робоперчатка предназначена для использования пациентом в течение одного-двух часов ежедневно и включает в себя несколько упражнений, таких как сжатие и разжатие кулака или поднятие и опускание чашки на стол. Эта перчатка предварительно настроена на выполнение основных движений, что способствует восстановлению мышечной памяти у пациента. На рис. 1 показан образец робоперчатки для восстановления подвижности кисти руки и пальцев.

Рисунок 1. Образец робоперчатки

По мнению автора и создателя робоперчатки А. Буковцова [2], все детали были собраны на компьютере, чтобы посмотреть их взаимодействие. В дальнейшем приступили к 3D-печати. Всего для механизированной руки нужно более 50 комплектующих. Для их разработки используют ПВА-пластик, прочный на разрыв, эластичный и более экологичный. В состав материала входят органически разлагающиеся вещества [2].

Значительная часть изобретений 2021 года ориентирована на борьбу с коронавирусной инфекцией. Коронавирусы — семейство РНК-содержащих вирусов, включающее 45 видов, объединённых в два подсемейства. Поражают млекопитающих (включая человека), птиц и земноводных. Название было присвоено Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) 12 января 2020 года [5]. ВОЗ подтвердила, что COVID-19 может вызывать простуду, ближневосточный респираторный синдром (MERS) и более серьезные заболевания, такие как тяжелый острый респираторный синдром (SARS).

Универсальный тест для выявления пяти наиболее опасных вариантов SARS-CoV-2 — штамма COVID-19 был разработан в 2021 году [3]. Разработанная Центральным НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора тест-системы быстро выявляет наличие именно мутантного штамма коронавируса.

Важное преимущество экспресс-теста – скорость получения результата, который оказывается готов всего за несколько минут. Биоматериал для экспресс-теста - мазок из ротоглотки – берется с помощью специального одноразового зонда. Также система рассчитана на максимальную концентрацию вируса на уровне 106 копий на миллилитр, что позволяет избежать ложноположительных результатов при выявлении мутации для образцов с очень высокой вирусной нагрузкой

Следующим изобретением является аппарат для магнитно-резонансной томографии (МРТ), который был создан в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН в 2022 году. Открытие стало настоящим вызовом для ученых. Его разработка оказалась таким же сложным, как производство космических спутников. Необходимо было разработать много разных систем, и каждая требовала участия самых разных специалистов, от врачей до математиков и программистов. Главная деталь аппарата — магнит — сделана из сверхпроводника российского производства, из-за чего вес устройства уменьшился в несколько тонн по сравнению с аппаратами предыдущего поколения. МРТ действует на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Протоны — атомы водорода, имеющиеся во всех органических материалах, в том числе в тканях человеческого организма, — в магнитном поле высокой мощности перемещаются. Аппарат фиксирует плотность этих потоков, преобразуя результат в трехмерные картинки.

В отличие от рентгена, компьютерной и позитронно-эмиссионной томографии, МРТ абсолютно безопасен, поскольку не использует вредное излучение. А на четких снимках видны даже малейшие изменения в тканях.

Прототип на 70% состоит из отечественных деталей. Его главный и самый дорогой элемент — огромный магнит — собран полностью из российских полупроводников [6].

Интернет медицинских вещей (Internet of Medical Things, IoMT) – это концепция сети, объединяющей «подключённые устройства» и приборы, которые отслеживают состояние организма человека и окружающей его среды, включая приборы, способные интерактивно влиять на профилактический, лечебный и реабилитационный процессы.

На рис. 2 показана общая установленная база подключенных к Интернету вещей.

Рисунок 2. Количество устройств, подключенных к интернету вещей по всему миру в 2019-2023 годах, с прогнозами до 2030 года

Источник: Statista [7].

По данным рис. 2, количество Интернет вещей (IoT) устройств по всему миру, по прогнозам, почти удвоится с 15,1 миллиарда в 2020 году до более чем 29 миллиардов устройств Интернета вещей в 2030 году. В 2030 году наибольшее количество устройств Интернета вещей будет насчитываться в Китае - около 8 миллиардов потребительских устройств [7].

Медицинские изделия и иные устройства, работающие по технологии «IoMT», можно разделить на следующие виды [4]: 

1. Диагностические (тонометр, УЗ-аппарат, глюкометр, термометр и многие другие).
2. Профилактические (фитнес-трекеры, весы с определением состава жировой ткани, приборы для определения калорийности и вредных веществ в пищевых продуктах и т.д.).
3. Лечебные (инсулиновая помпа, умная «таблетница», которая контролирует прием препаратов и др.).
4. Реабилитационные приборы, ускоряющие восстановление пациента.

Среди примеров использования Интернета вещей в здравоохранении данный вариант особенно эффективен для лечения хронических заболеваний. Пациенты могут использовать подключенные медицинские устройства или носимые биосенсоры, чтобы врачи или медсестры могли отслеживать жизненно важные показатели (артериальное давление, уровень глюкозы, частоту сердечных сокращений и т.д.) с помощью специальных приложений. Специалисты в области здравоохранения могут отслеживать эти данные в режиме 24/7 и изучать отчеты, создаваемые приложениями, чтобы получить представление о тенденциях в состоянии пациентов.

Таким образом, новые медицинские технологии позволяют диагностировать заболевания на ранних стадиях, что способствует успешному лечению и повышению выживаемости пациентов. Также, инновационные технические разработки в области медицины не только улучшают качество жизни пациентов, но и способствуют повышению эффективности работы медицинских учреждений.