Медицина будущего: роботы-хирурги и умные таблетки

Мало что привлекает нас в научной фантастике так же сильно, как достижения медицины. Для нее почти не существует неизлечимого, все процедуры совершаются легко и безболезненно. А иногда ей даже удаётся побороть старение и смерть. Такого будущего хочется ждать.

Мы не теряем надежды, что учёные однажды изобретут «умные таблетки», робоврачей, лечебные капсулы, пусть даже такая надежда мало чем отличается от веры в чудо. Однако медицина — это не только лекарства и технологии. Это совокупность знаний и практик, связанная почти со всеми аспектами человеческой жизни. Мы попробуем порассуждать о том, какие тенденции в медицине есть уже сегодня и во что они могут вылиться завтра.

Противоречивый мир

Прежде чем говорить о тенденциях в медицине, необходимо подчеркнуть внутреннюю сложность и противоречивость этой массивной и в то же время шаткой структуры.

Во-первых, медицина глубоко консервативна — в ней сильна власть авторитетов и традиций. Однако технологический прогресс привел к тому, что каждый год в ней появляются новые идеи, развиваются и внедряются новые инструменты и практики. В некоторых случаях общество и даже врачи попросту не успевают привыкать к изменениям, что порождает непонимание и неприятие.

Во-вторых, медицина крайне демократична. Она уравнивает людей, ведь заболеть может каждый. И, когда человек придет со своей бедой к врачу, тот должен будет ему помочь, отринув ведущие к дискриминации предрассудки — о женщинах, бездомных, темнокожих. Впрочем, не всегда борьба со стереотипами в своей голове увенчивается успехом. Кроме того, качественная медицина обычно дорогая и доступна людям далеко не в равной степени. Вероятно, в будущем разрыв станет еще более ощутимым (как, например, в фильме «Элизиум»).

В-третьих, медицина — это раздел естественных наук, где на первом месте стоит изучение закономерностей. К примеру, чтобы проверить, работает ли лекарство, необходимо провести масштабное и сложное исследование с привлечением большого количества людей. Изучение новой болезни (того же коронавируса) требует огромных массивов данных. И в то же время медицина — это прикладная дисциплина, которая часто имеет дело с индивидуальными случаями. Точные диагнозы и картины заболеваний существуют только в учебниках, а на практике есть лишь опыт.

Современный КТ-сканер. В 1972 году Годфри Хаунсфилд и Аллан Кормак получили Нобелевскую премию за разработку метода компьютерной томографии / daveynin / [CC BY 2.0]

В-четвертых, медицина должна служить человеку и обществу, вся ее суть заключается в том, чтобы помогать людям. Однако сейчас она постепенно входит в состав сферы услуг, так что специалисты и целые учреждения вынуждены конкурировать друг с другом. В этом смысле медицина заботится не только о людях, но и о себе.

Одна из самых заметных современных тенденций в медицине — развитие узкоспециальных направлений. Например, из радиотерапии вырос целый раздел ядерной медицины, где строго различают тех, кто работает с разными типами приборов. Впрочем, в течение последних двух-трех столетий процесс шёл и в другую сторону — в сторону глобализации. Медицина вышла за пределы больниц и всерьез взялась за профилактику. Теперь организации здравоохранения участвуют в сертификации продуктов питания и других товаров, в обсуждении норм труда, в создании и развитии больших инфраструктурных проектов. Медицина неявно сопровождает нас от рождения до смерти на всех ключевых этапах социализации — в детском саду, школе, вузе, а для кого-то ещё и в армии.

Сегодня изначальное представление о медицине как о том, что несёт человеку благо, по большей части истерлось. Теперь она скорее предоставляет услуги по улучшению жизни. На этом фоне у людей развивается, с одной стороны, «нездоровая» озабоченность здоровьем, а с другой — флегматичное, пропитанное фатализмом отношение ко всем подобным вопросам, вероятно, как реакция на избыток информации.

Разные области здравоохранения по-разному переживают переход в сферу услуг, но то, что значимость врачебной этики снизилась, можно ощутить уже сейчас. Гораздо выгоднее дружить с крупным капиталом, а не задавать ему неприятные вопросы, — это напрямую касается отношений с фармакологическими концернами. Одним из знаков наступающего будущего станут корпоративные клиники, рассчитанные только на сотрудников и членов их семей. Экономический расчет банален и прост: люди — важный ресурс, когда они болеют или получают неквалифицированную медицинскую помощь, фирма теряет деньги. И это уже не научная фантастика. В 2018 году Apple запустила проект AC Wellness — другие крупные компании изучают её опыт и планируют схожие инициативы.

Люди с давних времён искали способы остановить старение и вернуть силу молодого, здорового тела. Некоторые древнегреческие мифы говорили, что на это была способна Медея. На картине Бартоломео Гвидобоно могущественная колдунья возвращает молодость царю Эсону

Вероятно, границы ответственности врача размываются еще и потому, что усиливается тенденция к дифференциации медицинских специальностей. Уже сейчас в медучреждениях появляется сложная техника, с которой должен работать квалифицированный персонал. Современная система из врачей и младших медработников будет вынуждена меняться. Появятся самые разные специалисты: лечащие и поддерживающие, принимающие решения и обслуживающие решения других — врачей или алгоритмов.

Может возникнуть острый запрос на слабо развитые сейчас специальности, часто междисциплинарные. Например, на сомнологию и хрономедицину, так как проблемы со сном, циркадными ритмами и джетлагами от переездов затрагивают всё больше людей в нашем глобализованном мире. Интерес будут вызывать и области медицинской экологии, медицинской генетики, психосоматики, аллергологии — многие из проблем, которые они изучают, характерны скорее для городских жителей. Наконец, с ростом благосостояния и качества здравоохранения огромное значение приобретет геронтология, ведь в целом ряде развитых государств больше половины населения будет относиться к среднему и пожилому возрасту.

Появится нужда в создании международных баз данных и инструментов для координации работы врачей. Сегодня ВОЗ скорее совещательно-рекомендательный орган, однако в будущем наверняка возникнет структура, обладающая большей властью. Эту власть ей даст сама информация — терабайты данных, которые позволят делать прогнозы и решать проблемы на новом уровне, работая на опережение. Для аутентификации и защиты данных может пригодиться и пресловутый блокчейн.

Меж тем обострится проблема терминов: на каком языке говорить о болезнях, как специалистам разных дисциплин находить общий язык? Латынь здесь явно не годится. Не так давно группа исследователей изучила системы общения в медицинских сообществах с помощью этнографических методов. Учёные обнаружили, что под одним словом, одним диагнозом специалисты разного профиля понимают разные вещи, а потому и действия их различаются. Ситуация осложнится с появлением самообучающихся алгоритмов, распознающих заболевания с более высокой точностью, чем профессионалы. Вопрос в том, как врачу понять, почему алгоритм поставил именно такой диагноз, а не другой, — проблема интерпретации работы ИИ все ещё в силе. Кто же будет принимать решение и нести ответственность?

Так выглядит робот-хирург Da Vinci, которого сейчас используют в сотнях больниц. Хотя точнее было бы назвать его ассистентом хирурга: инструментами на манипуляторах (в центре) управляет человек (пульт на фото справа) / Cmglee / [CC BY-SA 3.0]

Хирургия

Почему-то фантасты наиболее тщательно исследовали именно тему хирургии — вероятно, поскольку она может измениться сильнее всего. Скальпель из руки человека перейдёт в роботизированный манипулятор.

Автоматизация инвазивных процедур представляется важным и необходимым шагом. У робота не дрогнет рука, а при выборе места разреза он будет доверять не глазу, а четким показателям приборов. Однако у такого пути есть обратная сторона — страх людей довериться машине. Это обыгрывалось, например, в серии StarСraft: несмотря на то, что медэваки (бронированные корабли, способные исцелять пассажиров) более эффективны, морпехи пренебрежительно называют их «хилботами» и автоматизированному лазерному скальпелю не доверяют. У этого есть простое объяснение: робот многим кажется крайним формалистом. Предполагается, что он не может мыслить и не в состоянии адекватно отреагировать на то, что не было заложено в его программу. На эту тему даже есть анекдот.

— Хочу предложить вашему предприятию последнее свое изобретение — автомат для бритья. Клиент опускает монету, просовывает голову в отверстие, и две бритвы тут же начинают его брить.

— Как же вам удалось спроектировать такую умную машину? Ведь форма каждого лица уникальна!

— О, это только до первого сеанса…

Вдобавок ко всему машина не несёт никакой ответственности за ошибку.

Страх перед роботами, пусть и не всегда рациональный, может стать ощутимым препятствием на пути автоматизации. Поэтому логичнее составлять комбинации: опытный врач плюс точная и «умная» техника, которая расширяет способности человека и уберегает его от фатальных ошибок.

Другая сфера хирургии — восстановление. Трансплантология и протезирование, скорее всего, и дальше будут развиваться небыстро, преодолевая сопротивление со стороны людей. Помимо того что инженерам необходимо решить ещё целый ряд технических проблем (например, с источниками питания), процесс замедляют человеческие страхи и предубеждения. Многим кажется, что создавать искусственные органы и конечности, функционально неотличимые от оригинала, — значит вмешиваться в природу человека. Хотя с точки зрения здравого смысла протез, способный воспринимать и обрабатывать визуальную информацию, лучше стеклянного глаза, а прочная нога из карбона лучше пиратской деревяшки. Кстати, в интернете с 2011 года существует Enable Community Foundation — сообщество open source, где участники через распределенную сеть e-NABLE обмениваются 3D-моделями протезов.

Так выглядит гамма-нож — радиохирургическая установка для операций на головном мозге / Mos.ru / [CC BY 4.0]

В области пересадки донорских органов есть целый ряд этических проблем, с которыми сейчас сталкиваются врачи. Например, из-за вполне объяснимого дефицита органов к кандидату на пересадку предъявляются жесткие требования, и далеко не все им соответствуют. Решить подобные проблемы помогли бы искусственные органы, однако до этого ещё далеко. Некоторые специалисты считают, что уже через 5−10 лет смогут вырастить почти любой орган. Однако в реальности всё гораздо сложнее.

Во-первых, разные органы ученые пытаются воссоздать разными способами. Где-то лучше работает 3D-биопечать, где-то — реинжиниринг, то есть создание прибора, который выполнял бы те же функции, но выглядел сколь угодно иначе. Во-вторых, остается проблема отторжения органа. В-третьих, о некоторых вещах нам даже не хватает теоретических знаний — например, учёные ещё плохо понимают, как и почему недифференцированные стволовые клетки превращаются в ту, а не иную ткань. Что уж говорить об имитации сложной системы организма, командующей клеткам (с помощью тысяч структурных и регуляторных белков), во что им превращаться и как объединяться, — до рабочих технологий в этой области еще очень далеко. Однако наука хорошо продвинулась в том, что касается регенерации более простых тканей (волос, костей, зубов, кожи, соединительной ткани). Вопрос только в том, какие материалы использовать. Каждый взрослый старше тридцати мог заметить, насколько за последние десять лет продвинулось протезирование в стоматологии.

С развитием трансплантологии связан и вопрос культурного применения биомедицинских технологий. Некоторые фантасты предрекали взрыв интереса к модификациям тела, причем скорее эстетическим, подчеркивающим индивидуальность или субкультурную идентичность. Уильям Гибсон в «Нейроманте» (1984) описывает такие модификации и вместе с ними — быстро возникающие и исчезающие субкультуры, представители которых вживляли в свое тело то гнезда под микромодули, то какой-нибудь аналог животной шерсти или «острые как бритва клыки крупного хищника». Уже в наши дни многие обращаются к пластическим хирургам, чтобы им сделали «уши как у эльфа» или «разрез глаз как в аниме».

Современные киборги: как человек чинит, совершенствует и дополняет своё тело

Ярослав Бабкин | 02.12.2023 | 3939

Механические сердца, искусственное зрение и управление предметами силой мысли

Что же касается новых необычных технологий в хирургии, то в первую очередь надо обратить внимание на алгоритмы для визуализации медицинских данных, а также на дополненную реальность: она способна стать прорывом в развитии интерфейсов и помогать проводить дистанционные операции. К тому же развиваются и видоизменяются привычные устройства, типы датчиков, материалы и инструменты. Еще в начале 2010-х годов был протестирован «умный» онкологический скальпель iKnife. Он похож на джедайский световой меч и «разрезает» ткань с помощью электрического тока. Ткань очень быстро нагревается и испаряется, из-за чего сокращается потеря крови. К тому же масс-спектрометр в iKnife тут же, в реальном времени, анализирует испарения — остатки тканей — и делает вывод о том, обнаружены там следы злокачественных клеток или нет. Сейчас такой инструмент пока еще редкость.

Робот-хирург, разработанный Neuralink для вживления в мозг нитей-электродов / Elon Musk, Neuralink, статья doi.org/10.1101/703801 / [CC BY-ND 4.0]

Профилактика и эпидемиология

Профилактика — это всегда стратегия с очень дальним прицелом. Может показаться, что она состоит только из социальной рекламы, посвященной гигиене и здоровому образу жизни, однако все не так просто. В некоторых случаях соблюдение ряда элементарных правил позволяет замедлить распространение вирусов, но даже эти правила соблюдают не все — по незнанию или из общей небрежности. Поэтому с ростом числа значительных угроз профилактика может становиться все более принудительной. Среди таких угроз — эпидемии, а также в принципе ухудшение условий, в которых приходится жить человеку.

Пандемия COVID-19 показала, что быстро выходящий из-под контроля вирус — наиболее вероятный претендент на звание того внешнего фактора, который способен полностью перевернуть жизнь общества, а то и вовсе прекратить. Конкретно этот вирус оказался не столь опасным по сравнению с вирусами из фантастических сюжетов о вымирании человечества, однако даже его хватило, чтобы обрушить системы здравоохранения некоторых развитых стран.

Многие отметили высокую эффективность применения технологий в Китае — в том, что касалось оповещения, контроля за потенциально больными, отслеживания контактов и перемещений носителей вируса, организации допуска в учреждения и ряда других задач. Вероятно, в будущем такой мониторинг помогал бы не только бороться с преступностью, но и сдерживать развитие эпидемий.

Создатель вакцины против оспы Эдвард Дженнер делает первую прививку. Картина Эрнеста Борда, 1796 год / Wellcome Collection / [CC BY 4.0]

За последние десятки лет человечество пережило уже несколько пандемий, а некоторые страны — ряд серьезных эпидемий. Это касается «птичьего» и «свиного» гриппа, лихорадки Эбола, атипичной пневмонии. Всё идёт к тому, что необходимо включать в профилактические меры школьные уроки об основах эпидемиологии. Нет, это не шутка. Вероятность больших и малых эпидемий увеличивается — вместо одной в 100−150 лет нам стоит ожидать две или три в десятилетие. Тем более что недавняя пандемия показала, какую огромную опасность представляет неграмотность в этой теме. Все научные знания могут оказаться бесполезными, если люди продолжат игнорировать простейшие рекомендации и вестись на медиашум, где предлагают лечиться имбирем или бороться с вышками 5G.

Кроме того, профилактика будет развиваться в сторону генетических исследований. Изучение индивидуальной ДНК с поиском возможных рисков (при наличии генов-маркеров) активно используется уже в наши дни. Впрочем, большинство генетических маркеров сами по себе указывают лишь на предрасположенность человека к той или иной патологии, и возможно, что для хорошего прогноза потребуется изучить все сложные комбинации генов.

Самые страшные эпидемии, изменившие историю

Ирина Нечаева | 08.02.2020 | 5521

Рассказываем о самых страшных эпидемиях прошлого — тех, что сформировали наш мир. Об эпидемиях, из-за которых рушились великие империи и менялся уклад жизни.

Фармакология и терапия

Как и в ХХ веке, фармакология будет, скорее всего, на коне. В условиях капитализма подобный бизнес развивается отлично, поскольку при хорошем спросе на некоторые лекарства, особенно те, что подогреты рекламой, окупается почти любое производство. Как пошутил один философ, если потребовать от всех ученых быстро достигнуть самоокупаемости, то справятся только химики — они найдут, что создать и продать.

5G-вышка в Швейцарии. Весной 2020 года распространилась теория о связи COVID-19 с 5G-сетями и неким вредным излучением — в результате в некоторых европейских странах люди поджигали вышки / Kecko / [CC BY 2.0]

Современным «умным» таблеткам ума хватает только на то, чтобы выделять активное вещество определенными порциями — либо в заданные промежутки времени, либо только вблизи нужной ткани. Впрочем, это тоже немало. В будущем могут появиться «таблетки» для диагностики, а также лекарства, которые подстраиваются под условия внутри тела. В первом случае, конечно, речь идет о «цифровой таблетке» — устройстве с сенсором и передатчиком (а в ряде случаев еще и с микропроцессором, аккумулятором, резервуаром с активным веществом и устройством для впрыскивания). Подобные системы уже существуют — например, для введения инсулина. Что касается «подстраивающейся» таблетки, уже несколько лет идет разработка лекарств на основе микроорганизмов, которые при нужных условиях способны выделять определенные вещества (например, проект компании Ginkgo Bioworks). В сущности, при наличии точных средств диагностики и хороших систем для анализа больших данных фармацевтика может стать той структурой, которая будет предлагать действительно индивидуальные решения — лекарства, созданные под конкретного человека, под конкретный случай.

Популярность и доступность лекарств уже породила ряд специфических проблем, и в будущем они станут ещё острее. Люди часто занимаются самолечением и полагаются в этом на рекламу или на рекомендации аптекаря, а не на предписания специалиста. Попадая к врачу, такой человек в лучшем случае показывает «смазанную симптоматику». В худшем прописанное лечение оказывается неэффективным или даже вредным из-за тех веществ, что уже есть в крови пациента, или из-за того, как они повлияли на организм. При этом сами фармацевтические компании не в силах проверить все возможные сочетания веществ, а потому о совместимости или несовместимости некоторых из них мы просто еще не знаем.

Что касается самих программ лечения, сейчас один из главных трендов — совершенствование неинвазивных методов. В основном это исследование различных форм излучения (магнитной стимуляции, ультразвука, лазерных технологий, радиочастотного тока, точечного применения холода), а также создание новых, адресных способов доставки препарата: через модифицированные молекулы и с участием устройств — например, магнитных наночастиц. Естественным продолжением станет дистанционная диагностика и телемедицина — они помогут оптимизировать работу специалистов, особенно редких. Сейчас людям хватает привычных гаджетов, но, вероятно, со временем мы обзаведёмся специальными портативными устройствами для быстрой диагностики.

Гипоспрей из «Звездного пути» — инструмент для подкожной инъекции. Позже его дизайн изменился. Пригодился бы и в нашем мире, наряду с медицинским трикодером — компактным устройством для комплексного исследования организма / Joe Ross / [CC BY-SA 2.0]

Кстати, возможно, для диагностики хорошо подойдет чипирование — вживление устройства, собирающего в реальном времени информацию о человеке. Если что-то случится, у врача сразу будет большой массив данных для создания клинической картины. Уже сейчас существуют браслеты-трекеры, способные сами вызывать скорую, если у человека, например, резко подскочило давление. Возможно также, что чипы станут играть и другую роль — своеобразного медицинского паспорта, который будут проверять на границах в случае эпидемий и пандемий.

Что касается врачей, им ставить диагнозы и назначать лечение помогут все те же алгоритмы. К примеру, есть такой проект IBM Watson — это ИИ, который «читает» медицинские статьи (а их выходит так много, что читать все не под силу никакому профессионалу), предлагает удобный и быстрый поиск нужной информации, а также рекомендации по конкретному случаю.

* * *

Сейчас человек живет в мире, победившем чуму, оспу и другие опасные заболевания. В то же время из-за угрозы эпидемий нарастает тревога, соседствующая, впрочем, с полным игнорированием глобальных опасностей вроде ВИЧ и новых штаммов привычных вирусов. Мы едва заглянули в XXI век — и уже увидели, что нас там ждут новые болезни, новые вызовы современной науке.

Медицине будущего стоит стремиться бы к тому, чтобы создавать новые методы лечения максимально быстро, то есть с минимальным количеством жертв. Но избежать их полностью вряд ли получится. Потому что еще один из парадоксов медицины — для выздоровления одних людей другие должны болеть.