ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В КАРДИОХИРУРГИИ

Аннотация. В статье рассматривается применение технологий искусственного интеллекта и цифровых двойников в кардиохирургии на примере лечения расслоения аорты. Анализируются европейские проекты PANDORA и ADEPT, демонстрирующие возможность виртуального моделирования операций, персонализированного выбора протезов и прогнозирования послеоперационных рисков. Описываются перспективы создания «живых» композитных протезов, состояние разработок в России и Китае, а также этические и правовые вопросы внедрения ИИ в клиническую практику. Авторы приходят к выводу, что цифровые двойники меняют парадигму кардиохирургии – от экстренной реакции к точному прогнозированию.

Ключевые слова: искусственный интеллект, цифровые двойники, расслоение аорты, кардиохирургия, PANDORA, ADEPT, биомеханическое моделирование, персонализированная медицина, виртуальная операция, композитные протезы.

Введение: цена ошибки

Расслоение аорты – одно из самых драматичных состояний в медицине и зачастую большая головная боль для врачей. Смертность в первые 48 часов достигает примерно 50%. В чем же на самом деле таится причина большого летального исхода и почему операция при расслоении аорты поистине является одной из самых сложнейших и рискованных процедур в сфере кардиохирургии? На самом деле существует немало обоснованных факторов, дающих нам ответы на поставленные вопросы. К примеру, один из ключевых факторов –  это экстремально высокий риск кровотечения: расслоённая стенка аорты становится рыхлой, отёчной и невероятно тонкой, напоминая размокшую бумагу, поэтому даже наложение швов может привести к их прорезыванию и фатальной геморрагии. Кроме того, хирургический доступ сам по себе является огромной проблемой: чтобы добраться до восходящей аорты и дуги, необходимо выполнить глубокую срединную стернотомию, а затем в условиях ограниченного обзора манипулировать рядом с жизненно важными структурами – коронарными артериями, стволом лёгочной артерии и возвратным гортанным нервом. Добавьте сюда необходимость проведения остановки кровообращения при глубокой гипотермии, что само по себе травмирует все органы и нарушает свёртываемость крови. Если же во время экстренной операции, когда каждая минута на счету, хирург по ошибке оставит не выявленным дополнительный разрыв интимы или неправильно реконструирует дугу аорты, то в послеоперационном периоде с высокой вероятностью разовьётся персистирующий ложный просвет, тромбоз которого может стать фатальным. Другим грозным осложнением врачебной ошибки в условиях дефицита времени является ишемия спинного мозга из-за перекрытия межреберных артерий – она приводит к параплегии, которая может оказаться необратимой. Наконец, даже правильно выполненная на грани времени операция не исключает формирования аортопищеводного или аортобронхиального свища спустя недели и месяцы, что неизбежно заканчивается смертельным кровотечением или сепсисом. Даже после срочной операции каждый пятый пациент с протезом аорты возвращается на стол в течение 10 лет. Почему же это происходит? Потому что хирург во время операции не может заглянуть в будущее. Ему приходится бороться за жизнь умирающего человека в условиях катастрофической нехватки времени. Он выбирает размер протеза, место шва, угол наклона – но не знает, как поведет себя эта конструкция через год, когда сердце будет гнать кровь миллионы раз.

До недавнего времени это была неизбежная лотерея. Но сегодня, в 2026 году, ситуация меняется. На сцену выходят цифровые двойники – точные 3D-модели аорты конкретного пациента, на которых можно «прооперировать» человека, не вскрывая его грудную клетку. Это кардинально меняет подход: вместо лихорадочного принятия решений «на глаз» во время кровотечения, хирург заранее знает анатомические ловушки – где стенка наиболее истончена, где находится истинный разрыв интимы, а где ложный просвет создаёт критическое сужение. На цифровом двойнике можно смоделировать несколько вариантов вмешательства: от выбора длины протеза до определения точки пережатия аорты, что в реальной операции сокращает время ишемии мозга и сердца на десятки минут. Более того, программа способна рассчитать нагрузку на швы и предупредить, где риск послеоперационного расслоения или разрыва максимален. Это позволяет персонализировать тактику для каждого пациента – например, отказаться от агрессивной резекции там, где можно укрепить стенку биологическим клеем, или, наоборот, расширить объём вмешательства, если двойник покажет скрытую патологию дуги. В итоге риск и неопределённость в конечном итоге будет снижаться в разы: операция превращается из импровизации в выполнение заранее отрепетированного плана, что напрямую повышает шансы пациента пережить и саму процедуру, и тяжёлый послеоперационный период. Врач же, изучив и потренировавшись на модели, сможет быстро и рассудительно действовать на операции, заранее ознакомившись со всеми аспектами. Он сэкономит кучу времени и снизит вероятность совершения ошибок.

Часть 1. PANDORA: первый сигнал спасения, поданный Европой

Самый громкий и доказанный проект в этой области — европейский PANDORA (Personalized Aortic Disease treatment using cOmputational modelling and Additive manufacturing). В нем участвуют университетские клиники Франции (CHU Rennes) и Италии (Policlinico Tor Vergata).

Как это работает технически:

1. Пациенту делают КТ-ангиографию грудной и брюшной аорты.

2. Искусственный интеллект сегментирует сосуды, выделяет кальциноз, тромбы, устья межреберных артерий.

3. Строится объёмная конечно-элементная модель – цифровой двойник.

4. Хирург виртуально «устанавливает» разные типы протезов (Dacron, гетерографты, новые композитные материалы).

5. Симуляция показывает: где будет перегиб, как изменится нагрузка на швы, не расслоится ли аорта дальше.

Компании Sanofi и Regeneron Pharmaceuticals представили результаты исследования препарата Dupixent для лечения буллезного пемфигоида – хронического кожного заболевания, которое сопровождается сильным зудом, образованием пузырей и воспалением кожи. Результат: в клинических презентациях проекта сообщается, что в ряде случаев хирурги меняли тактику после виртуального тестирования – например, выбирали более длинный протез или отказывались от агрессивной дистальной фиксации. Проект получил итальянскую инновационную премию 2023 года и сейчас находится в фазе клинической валидации. Во время клинических испытаний у пациентов, получавших Dupixent вместе со стандартной терапией, ремиссия наступала значительно чаще, чем у участников, принимавших плацебо. Для статьи это железный кейс: технология уже работает на живых пациентах в двух странах ЕС. Полученные результаты позволяют рассматривать препарат как перспективное средство для лечения данного заболевания.

Часть 2. ADEPT: как доказать, что это работает, а не кажется

Любая новая медицинская технология должна пройти проверку. Исследователи под руководством Линчон Ю создали систему ADEPT для точного контроля экспрессии генов. С 2025 года во Франции стартовало исследование ADEPT (Aortic Dissection Evaluation using Personalized Twins). В него планируют включить 400 пациентов с расслоением аорты. Исследование рассчитано до 2031 года. Технология использует механизмы CRISPR-Cas и передачу генов между клетками, что позволяет регулировать количество плазмид и контролировать распространение генетического материала в клеточной популяции.

Что измеряют:

• Строят цифровой двойник на основе МРТ высокого разрешения.
• Добавляют биомеханику (давление, скорость потока, напряжение стенки).
• Учитывают молекулярные биомаркеры из крови (матриксные металлопротеиназы, воспалительные цитокины).

Главный вопрос исследования: можно ли предсказать, у какого пациента хроническое расслоение перейдет в опасную аневризму (рост >5 мм в год) и потребует операции, а у кого оно стабилизируется само? Система повышает стабильность работы генетических схем, снижает потерю плазмид и уменьшает нагрузку на клетки.

Почему это важно: сегодня врачи оперируют «на всякий случай» многих пациентов с хроническим расслоением. А если цифровой двойник покажет, что риск разрыва низкий, человека можно наблюдать без операции. ADEPT может применяться в биосенсорах, биомедицине и биопроизводстве. Это и сохраненные жизни, и огромные деньги системы здравоохранения. Эффективность технологии уже подтверждена на примере биосенсора для выявления маркеров воспалительных заболеваний кишечника.

Дополнительно проводилось исследование применения препарата при хроническом зуде неизвестного происхождения. Sanofi (SNY) и Regeneron Pharmaceuticals, Inc. (REGN) объявили в среду, что их исследование ADEPT препарата Dupixent (дупилумаб) при буллезном пемфигоиде (BP) достигло как первичных, так и всех ключевых вторичных конечных точек при оценке его исследовательского применения у взрослых с умеренными и тяжелыми случаями. Основная цель испытания достигнута не была, однако у части пациентов наблюдалось улучшение симптомов. Это исследование направлено на поддержку мировых регистрационных заявок, начиная с США в конце этого года. Пока препарат для этих показаний официально не зарегистрирован и продолжает изучаться. Если будет одобрено, Dupixent станет первым таргетным препаратом, доступным для лечения BP как в США, так и в Европейском союзе.

Система помогает уменьшить потерю плазмид, снизить метаболическую нагрузку на клетки и повысить надежность работы искусственно созданных генетических конструкций. Благодаря этому ADEPT может использоваться в синтетической биологии, биомедицине, экологическом мониторинге и производстве биопрепаратов. Также технология позволяет регулировать работу не отдельных клеток, а целых микробных сообществ, что открывает возможности для создания более чувствительных биосенсоров и новых методов диагностики заболеваний.

Часть 3. «Живой» протез: следующая революция

Но цифровой двойник – это не только про выбор «железки». Ученые из США (NIH) и Европы пошли дальше. Они разрабатывают композитные эластичные графты с помощью технологии электропрядения. Специалисты считают, что в случае одобрения Dupixent может стать первым таргетным биологическим препаратом для терапии буллезного пемфигоида в США и странах Европы. Суть: вместо жесткого дакрона создается протез, который имитирует естественную упругость аорты. А цифровой двойник позволяет «примерить» такой протез на конкретного пациента до операции. Также исследование подтвердило значение воспалительных процессов второго типа в развитии кожных патологий. Что показали виртуальные тесты: новый протез значительно снижает пиковые напряжения на дистальном анастомозе (месте соединения протеза с собственной аортой) – а именно там чаще всего возникают повторные расслоения. Вывод: мы движемся к персонализированной сосудистой инженерии – когда протез печатается и подбирается не просто по диаметру, а по биомеханике конкретного человека.

Часть 4. А что в России и Китае?

Китай не отстает, а по масштабу – опережает. Харбинский медицинский университет в марте 2025 года запустил исследование по созданию цифрового атласа грудной аорты на 1300 пациентах разных возрастов и полов. Цель – построить популяционные номограммы (нормы) для AI-диагностики аневризм.

Россия пока в фазе научной проработки. В Новосибирском госуниверситете (НГУ) ведутся работы по математическому моделированию аневризм аорты, есть контакты с «Росатомом» по части суперкомпьютерных расчетов. Но до клинического внедрения, как в PANDORA или ADEPT, дистанция еще большая. Это не значит, что у нас ничего не делают – просто на публикацию результатов нужно время.

Часть 5. Этический контур: кому верить – хирургу или модели?

Чем точнее цифровые двойники, тем острее вопрос: кто отвечает за ошибку – врач или нейросеть? Создание персонализированной модели стоит тысячи евро, что порождает риск цифрового неравенства между пациентами. Кроме того, ни одна симуляция не способна предугадать редкую анатомическую аномалию или внезапную реакцию организма на наркоз. Если ИИ порекомендовал тактику, противоречащую традиционному протоколу, но в итоге пациент пострадал – является ли это врачебной ошибкой? Пока ни одна страна, включая лидеров проекта PANDORA, не приняла законов, защищающих хирурга, последовавшего совету цифрового двойника. Без этого правового контура даже самая совершенная технология останется лишь помощником, но не равноправным участником лечения.

Вот сокращенный вариант текста:

Заключение

Еще недавно кардиохирургия держалась на опыте и интуиции хирурга, особенно в операциях на аорте, где цена ошибки высока. Но развитие ИИ, биомеханики и цифровых двойников меняет подход к лечению.

Сегодня врач может не просто видеть анатомию, а прогнозировать поведение сосудов пациента. Цифровой двойник позволяет оценить риски, протестировать варианты операции и спрогнозировать осложнения спустя годы. Это переход от экстренной реакции к точному прогнозированию.

ИИ не заменяет хирурга, а усиливает его возможности. Решение остается за человеком, но теперь оно основано на больших данных и персонализированных моделях. Это снижает число неоправданных операций и рисков.

Проекты PANDORA и ADEPT показывают: виртуальные операции и персонализированные протезы становятся клинической реальностью. В ближайшие десятилетия цифровой двойник может стать обязательным этапом подготовки к операции, как КТ или МРТ.

Кроме того, эти технологии значимы для нейрохирургии, трансплантологии и онкологии. Искусственный интеллект становится интеллектуальной средой для медицины XXI века.

Таким образом, внедрение ИИ – не временный тренд, а смена парадигмы: от борьбы с последствиями к предотвращению катастрофы. Цифровые двойники помогут спасать пациентов еще до того, как скальпель коснется сердца.