FUTURE MEDICINE: TRENDS AND TECHNOLOGICAL SOLUTIONS

Full Text

Рост количества новых медицинских технологий в индустрии здоровья бросает глобальный вызов системе здравоохранения в целом. Стремительно меняющиеся условия и характер медицинской деятельности приводит к тому, что казавшиеся ранее незыблемыми устои оказания медицинской помощи сегодня претерпевают существенные катаклизмы, причиной которым являются современные высокоэффективные технологические решения [1]. Молекулярно-генетическая диагностика, биоинформационный анализ геномных и биомаркерных данных, генная терапия, регенеративная медицина, клеточная инженерия, создание таргетных биопрепаратов, новых типов генно-инженерных вакцин, персональная телемедицина, системы искусственного медицинского интеллекта - вот далеко не полный перечень инноваций, пришедших в современную клиническую практику. Что ждет медицину в будущем? Какие основные тренды развития здравоохранения мы можем наблюдать уже сейчас, в наше время? Рассмотрим некоторые из них… Медицина 4P. Новые технологии определяют необходимость перехода к новой модели организации медицинской помощи - к медицине 4P. Это модель, в которой сегодняшняя фокусировка здравоохранения на выявлении и лечении заболеваний замещается фокусировкой на выявлении предрасположенности к развитию заболеваний (P1 - предикция), предотвращении появления заболеваний (P2 - превентивность), индивидуальном подходе к каждому пациенту (P3 - персонализация), мотивированном участии пациента в профилактике заболеваний (P4 - партисипативность) [2]. На сегодняшний день к медицине 4P наибольшим образом готов частный медицинский бизнес. Первоочередная задача, привлекая финансовые ресурсы в частную систему здравоохранения, формировать новый облик российской службы здоровья, основанный на концессионных принципах частно-государственного партнерства, что позволит обеспечить высокое качество медицинской помощи, полноценную круглосуточную доступность медицинских услуг и обширные технологические возможности, которые открывает перед врачом и пациентом цифровая медицина будущего. Принтерная биопечать. Главным приоритетом медико-биологоческих является биопечать различных органов и тканей организма, полученных из клеточного материала конкретного индивидуума. Таким образом, с решением проблемы аллотрансплантации отдельных органов решается проблема гистосовместимости, в связи с отсутствием реакции «трансплантант против хозяина» [3]. Полноценные биологические аналоги сердца, почек, желудка, поджелудочной железы, суставов, глазных яблок, уха и т.д., будут создаваться поточным методом на скоростных 3D биологических принтерах [4]. Генная терапия. Высокие генетические технологии позволят создавать генно-модифицированные модели человека с заданными биологическими свойствами. Так, генетическая модификация на уровне генома X или Y-хромосомы позволит избавиться от генетически-детерминированных заболеваний, создавать биообъекты, не подверженные таким заболеваниям, как сахарный диабет, рак, болезнь Альцгеймера и ряда других [5]. В 2016 году было проведено 2300 клинических испытаний по генной терапии различных болезней. Это, преимущественно рак (64%), моногенные заболевания, вызванные мутацией в одном гене (9,5%), сердечно-сосудистые (7,9%) и инфекционные (7,9%). Для ряда заболеваний генная терапия оказалась вполне успешной [6]. Уже сегодня без медико-генетического типирования трудно себе представить адекватное ведение беременности: генетические тесты позволяют идентифицировать наследственную патологию у плода на самых ранних стадиях его развития [7]. Современное лечение сахарного диабета также зиждется на технологиях генной терапии [8]. Разработанный недавно метод CRISP-cas9 - редактирование генома, в настоящее время активно развивается. В недалеком будущем генетическая трансформация поврежденных участков генома, вызывающего те или иные заболевания и расстройства станет обычной, рутинной операцией в практике врача [9]. Внедрение гена теломеразы (TERT), нарушение работы гена Agtr1a, нокаут GHRKO, нарушение в генах, кодирующих рецепторы к ИФР-1, сверх экспрессия FGF21, нокаут AC5, удаление RIP3, редактирование гена PCSK9, сверх экспрессия Klotho, нокаут RAGE, сверх экспрессия BubR1, сверх экспрессия MTH1 - всё это примеры самых эффективных способов генной инженерии, позволяющих продлевать жизнь животным до 30% [10]. Клонирование органов и тканей. В целях депонирования клеточно-тканевого материала в ближайшем будущем будут разработаны технологии по клонированию отдельных органов человека на основе индивидуальной клеточной идентификации. Пациент может также хранить свой клеточный биоматериал в жидком азоте неограниченное время, а в случае необходимости, методами генной инженерии любые ткани человека могут быть воссозданы заново [11]. Биополимерные суставы и связки. Практически все искусственные суставы будут производится из высококачественных биополимеров, выполненных по технологии биологического клонирования собственного клеточного материала пациента. Внедряемые импланты будут полностью соответствовать «живым» тканям организма и процессы иммунологического отторжения будут сведены к нулю [12]. Бионические сенсорные протезы. В последние годы в сфере здравоохранения появилось такое научное направление, как «биомехатроника», которое представляет собой соединение робототехники и нервных клеток человека. Задачей научных исследований в этом направлении является разработка искусственных конечностей (бионических протезов), которыми можно будет управлять с помощью силы мысли [13]. Искусственная кожа и самовосстанавливающиеся полимерные мышцы. Самовосстановление кожного покрова на основе технологии ХPL (сшитый полимерный слой), кожные трансплантаты из стволовых клеток, «живая» кожа с использованием искусственного коллагена и эластина - вот далеко не полный перечень технологий, которые реализуются уже сегодня. Мышечная искусственная ткань позволит обеспечить самовосстановление поврежденной мышцы за счет создания вазоактивных полимерных наночастиц, биологически идентичных двигательной единице мышечной клетки [14-15]. Информационные носимые устройства и гаджеты. В основе здоровьесберегающих технологий лежат принципы информирования пациента или его лечащего врача о всех проблемах со здоровьем, возникающих в процессе терапии или динамического наблюдения. Носимые устройства и гаджеты - реалии сегодняшнего дня - позволяют в реальном режиме времени мониторировать основные параметры гомеостаза, сигнализировать о критических состояниях. Так, носимые комплексы могут отслеживать сердечный ритм, пульсовую волну, температуру тела, уровень глюкозы и гормонов, работу внедренных искусственных имплантов и много других показателей, с передачей по телемедицинским или иным коммуникационным каналам информацию на смартфоны и другие гаджеты. Такие устройства могут контролировать время приема лекарственных препаратов, влиять на компоненты здорового образа жизни, информировать пациента и врача о характере текущих изменений в состоянии здоровья и обеспечивать динамическое прогнозирование. Не за горами разработка и внедрение микро-тестеров оценки состояния здоровья, вводимых внутрь организма парентеральным путем [16-17]. В последние время в России наблюдается настоящий бум создания инновационных медицинских компаний, которые разрабатывают программное обеспечение и цифровые мобильные медицинские устройства для контроля основных параметров состояния организма в реальном режиме времени. По данным вашингтонского института стратегических исследований Brookings, в 2017 г. объем российского рынка мобильных медицинских устройств составил примерно 800 млн долл. [18]. Искусственный интеллект Artificial Intelligence (AI). Роль искусственного интеллекта в медицине неоценима. С развитием цифровых технологий и создания глобальных баз данных big data, такие системы позволяют синтезировать новые молекулярные структуры лекарственных препаратов, создавая основы таргетной терапии, а также автоматизировать верификацию окончательного диагноза на основе многочисленных форматов данных лабораторных и клинических признаков [19]. Уже сегодня созданы промышленные образцы таких систем, которые анализируют многочисленные данные КТ и МРТ и формируют для врачей-специалистов автоматизированное экспертное заключение, помогающее им в постановке диагноза [20]. В сочетании с телемедицинскими технологиями системы ИИ смогут распознавать тревожные симптомы в результатах анализов, распознавать Rg, КТ и МРТ изображения, заполнять медицинские карты на основе технологии распознавания голоса, подбирать идеальные лекарства для пациента по его запросам (цене, эффективности и т.д.), анализировать данные с носимых гаджетов и выдавать экспертные решения и прогнозы/ В процессе своего развития находятся и системы визуальной идентификации динамических изображений, например с УИ-сканеров, электрокардиографов или систем электроэнцефалографии. В ближайшем будущем врач-специалист будет целиком и полностью зависеть от решений искусственного интеллекта по диагностическим информационным массивам. Точность при диагностике опухолей по радиологическим изображениям превышает 90% [21]. Объем рынка ИИ, составлявший в 2014 году 600 млн US$, по прогнозным оценкам к 2021 году увеличится до 6,68 млрд.US$ [22]. В сочетании с телемедицинскими технологиями системы ИИ смогут распознавать тревожные симптомы в результатах анализов, распознавать Rg, КТ и МРТ изображения, заполнять медицинские карты на основе технологии распознавания голоса, подбирать идеальные лекарства для пациента по его запросам (цене, эффективности и т.д.), анализировать данные с носимых гаджетов и выдавать экспертные решения и прогнозы [23]. На сегодняшний день в мире ведущие разработки в данной области принадлежат крупным IT-компаниям - Google, IBM, Microsoft. К 2025 году планируется, что системы искусственного интеллекта проникнут практически во все сферы деятельности здравоохранения [24]. Работа систем искусственного интеллекта строится по принципу нейросетей. Чем больше объем связанных между собой данных, подлежащих автоматическому компьютерному анализу, тем точнее верификационные характеристики и прогнозные оценки. Разработка нейросетевых устройств и внедрение их в практику здравоохранения - один из основных трендов в мировой медицине [25-26]. Анализ потенциала российских участников перспективного рынка товаров и услуг, связанных с технологиями ИИ, достаточно высок. Конкурентным преимуществом России, является наличие большого количества высококвалифицированных специалистов в сфере машинного обучения в целом и в области технологий глубокого машинного обучения, в частности, которые, по мнению экспертов, способны внести значительный вклад в развитие не только российской, но и мировой цифровой экономики [27]. Создание массивных хранилищ медицинских данных в формате big data и их быстрая обработка специальными аналитическими средствами на сегодняшний день представляет собой самый динамично-развивающийся сектор цифровой медицины. По данным ряда американских исследователей, в США на долю развития этого направление приходится 12-17% национальных расходов на здравоохранение [28]. В рамках принятых в России программ и положений, участие частного бизнеса в формировании информационных массивов big data более, чем оправдано. Терапевтические антитела, клеточная терапия, молекулярные ножницы. Моноклональные антитела, специально выращенные и иммунизированные Т-лимфоциты (Т-киллеры, Т-супрессоры и т.д.), искусственные антигены относят к классу терапевтических антител Современное лечение ВИЧ-инфекции, многих форм рака базируется на принципах активной иммунотерапии аутологичного клеточного материала больного, после амплификации которого они вводятся обратно в организм человека. Для клеточной терапии используются стволовые клетки человека, из которых синтезируются высокодифференцированные фибробласты, кардиомиоциты, гепатоциты и другой клеточный материал. «Молекулярные ножницы» используются в технологии геномного редактирования как основа генной терапии. Образно говоря, ножницы - это синтетическая последовательность аминокислот, которая распознает нужную последовательность аминокислот в цепочке ДНК и вырезает ее [28-30]. «Умные таблетки». Формат инновационных лекарственных средств со встроенными электронными чипами, позволяющие обеспечить таргетность (целеуказание) базисной терапии. Такие препараты воздействуют на строго определенные биологические структуры, как на органном, так и на клеточном уровне. Уже сегодня создаются лекарственные формы направленного действия, обеспечивающие поступление биологически-активных субстанций непосредственно в клетки, например наноалмазы с молекулярными лекарственными насадками. Таргетная (целевая) терапия позволит качественным образом изменить подходы к лечению онкологических и иных, социально-значимых заболеваний [31]. Создание новых диагностических тест-систем. Качественная лабораторная диагностика является камнем преткновения в клинической врачебной практике. От ее точности и адекватности зависят терапевтические подходы и решения, принимаемые врачом в отношении пациента. Медицина будущего предусматривает создание скрининговых экспресс-диагностикумов на основе твердофазных носителей, обеспечивающих детекцию антигенов (а не антител), что позволяет в реальном режиме времени по капле любой биологической жидкости обеспечить диагностику практически любого заболеваний как инфекционной, так и неинфекционной природы. В здравоохраненческих трендах создание интеллектуальных диагностических систем, как правило - неинвазивных, основанных на новых физических принципах, обеспечивающих постоянный мониторинг здоровья и принимающих самостоятельные решения в вопросах его коррекции [32-34]. Робототехника в медицине. Безусловно, повсеместное развитие роботизированных комплексов в мире не обошло стороной и такую важную сферу человеческой деятельности, какой является здравоохранение. Внедрение малоинвазивных хирургических технологий на основе эндоскопических методов, внедрение хирургических роботов, таких как Da Vinci и др., разработка и создание роботов-помощников, способных поднять и перевернуть лежащего больного, обеспечить ему полноценный сестринский уход - не иллюзии фантастов. Такие системы активно разрабатываются и не менее активно внедряются. Робот-помощник врача, с конструктивными особенностями для каждой медицинской специальности, функционирующий по принципу динамической нейросети - это самая реальная цифровая перспектива в медицине будущего, «цифровой» медицине… [35-36]. Говоря о «цифровой» медицине в целом, как о важнейшем направлении в мировом здравоохранении, следует отметить, что именно в последнее десятилетие в ряде развитых стран (включая США, Германию и Великобританию) были приняты законы и специальные программы, обеспечившие необходимую институциональную и техническую инфраструктуру для информатизации здравоохранения в национальном масштабе [37]. В России актуальным аспектам «цифровой медицины» также уделяется пристальное внимание со стороны государства. Принятые нормативно-правовые акты по данной проблеме призваны обеспечить граждан доступной медицинской помощи по месту ее требования и соответствующей современным критериям своевременности, персонализации, превентивности, технологичности и безопасности. К 2025 году не менее, чем на 30% будет повышена производительность и эффективность использования материальных, человеческих, информационных и иных ресурсов при оказании медицинских услуг, также будет создана экосистема цифрового здравоохранения, предусматривающая поддержку отечественных старт-апов и трансфер инновационных решений в медицинскую сферу [38-39]. К основным критериям цифрового здравоохранения следует, по нашему мнению, отнести четыре основополагающих фактора, влияющих на его развитие: расширение научно-технического прогресса в целом; мировая глобальная информатизация и обеспеченность мобильным доступом в Интернет; пациентоцентричность; датацентричность. Совокупность этих факторов дает большие преимущества для развития цифровой медицины в России. Сюда же следует добавить и наши обширные расстояния, большое количество малых населенных пунктов, где первичная помощь оказываются на уровне фельдшерско-акушерских пунктов… «Цифровая медицина» - это прежде всего высокотехнологичные управленческие подходы в создании новой модели здравоохранения, позволяющие собирать и обрабатывать, в том числе дистанционно, большие объемы данных на популяционном уровне для принятия обоснованных оптимальных стратегически решений, выявлять новые направления развития. Для обеспечения граждан преемственностью при оказании медицинской помощи, доля всех медицинских организаций всех форм собственности, подключенных к ИЭМК ЕГИСЗ (интегрированной электронной медицинской карте Единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения) к 2020 году составит 100%. К 2020 году будут разработаны и апробированы отечественные имплантируемые и неинвазивные устройства (диагностические и лечебно-диагностические), обеспечивающие на основе технологии «нейронных сетей» непрерывный мониторинг состояния здоровья пациентов, в рамках действующих нозологических регистров. Они будут измерять давление, пульс, сахар крови и т.д. с экстренным оповещением в критических случаях. К 2025 году запланировано ввести в строй 200 таких аппаратных комплексов. В ходе полной цифровой трансформации отечественной медицины к 2025 году планируется перевести все медицинские организации на электронный документооборот, т.е. все формы медицинских документов, используемых при оказании медицинской помощи, включая медицинские карты пациентов, рецепты, отчетность - должны быть электронными. Количество бизнес-инкубаторов и акселераторов, созданных институтами развития в области цифрового здравоохранения достигнет к 2025 году 12 К 2025 г. будут разработаны и полностью апробированы цифровые сервисы электронной выписки рецептов и контроля движения лекарственных средств от производителя, через врача, аптеку, до конечного потребителя. Также будут определены перечни, условия применения, порядки и стандарты оказания медицинской помощи с применением технологий цифрового здравоохранения, включая многоуровневую систему телемедицинских консультаций и возможность пациента получить второе мнение по выставленному диагнозу. Для формирования экосистемы цифровой экономики, к 2025 году будет обеспечено наполнение семантического ядра на основе гармонизированных российских и международных справочников, классификаторов, тезаурусов и онтологий, для совместного использования информационных медицинских ресурсов и стандартизации взаимодействия врачей и пациентов. Количество выполненных пилотных проектов и организованных научно-образовательных и научно-производственных кластеров на базе федеральных государственных бюджетных учреждений Минздрава России (Национальных медицинских центров Минздрава России) к 2025 году достигнет 22. Одним из стремительно развивающимся направлением дигитализации здравоохранения является телемедицина, позволяющая оказывать медицинские услуги дистанционно, в любое время суток и независимо от расстояния до пациента. Развитие телемедицинских технологий предоставляет частному медицинскому бизнесу неограниченные возможности для создания новых инновационных диагностических скрининговых систем, способных на передачу по телекоммуникационным сетям данных диагностических исследований, что позволит врачу сформировать первичный диагноз и определиться с тактикой лечения. Такие технологии будут востребованы в условиях Крайнего Севера на вахтовых производствах, в территориях с дефицитом врачебных кадров [40]. Согласно закона о телемедицине, вступившего в действие с января 2018 года и других нормативно-правовых актов, предусматривается создание Единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения (ЕМИАС), в ней будут содержаться данные персонифицированного учета и федеральных регистров в сфере здравоохранения, сведения о медорганизациях и медицинской документации, данные об организации оказания высокотехнологичной медпомощи, обеспечении граждан льготными лекарствами и др. Единая система будет обеспечивать возможность предоставления гражданам услуг в сфере здравоохранения в электронной форме через Единый портал госуслуг. Основные компоненты ее будут размещены на базе действующей ЕМИАС [41-42]. Говорить о медицине будущего можно бесконечно долго… Медицинские технологии стремительно развиваются. И то, что вчера казалось вымыслом фантастов, сегодня приобретает зримые черты. Безусловно, для медицины будущего потребуются новые специалисты и управленческие кадры. Подготовка таких кадров должна быть осуществлена уже сегодня. В этой связи, Минздрав России, начиная с 2019 года, организует подготовку специалистов новых профессий: сетевой врач, IT-медик, специалист по тканевой инженерии, молекулярный диетолог [43]. Подобные решения - залог нашего поступательного движения вперед, к светлым перспективам медицины будущего.

About the authors

M. I. Muslimov

National Association of Healthcare Organizations and Managers

Email: office@auz.clinic

References