Предсказательная аналитика

Пандемия показала, насколько важно для медицинских работников быть готовыми к кризисам: всплески случаев COVID-19 могут привести к перегрузке больниц и нехватке лекарств и оборудования. Несколько американских больниц в экспериментальном порядке опробовали инновационные способы прогнозирования очагов распространения COVID-19:

Несколько американских больниц в экспериментальном порядке опробовали инновационные способы прогнозирования очагов распространения COVID-19:

  • Детская больница Филадельфии использует данные о погоде, чтобы отслеживать вспышки COVID-19. По мнению исследователей, чем теплее на улице, тем быстрее распространяется коронавирус. Это объясняется тем, что люди больше общаются во время прогулок, и вирус дольше остается на поверхности в теплые месяцы.
  • Чикагская компания Common Spirit Health использует обезличенные данные мобильных телефонов, системы общественного здравоохранения и собственные данные, чтобы спрогнозировать изменения в спросе на медицинское обслуживание и подготовиться к росту числа пациентов с COVID-19.
  • Исследователи Кливлендской клиники разработали первую модель для прогнозирования вероятности положительного результата теста на COVID-19 и исхода заболевания. Модель делает анализ на основе возраста, расы, пола, социально-экономического статуса, истории вакцинации и принимаемых лекарств.

Хотя эти инструменты не могут точно предсказать будущие всплески COVID-19 или других заболеваний, они могут проинформировать системы здравоохранения о том, чего стоит ожидать в ближайшие месяцы, и помочь больничным системам в планировании нагрузки.

Футурология

Предикативная аналитика: как предсказать эпидемию и успех в бизнесе

Цифровые медицинские решения будут разрабатываться быстрее

В 2018 году участники опроса единодушно согласились с тем, что цифровое здравоохранение отстает от других отраслей. Одним из основных доводов в пользу такого вывода был жизненный цикл продукта. 

Исторически сложилось так, что циклы разработки и запуска продукции в сфере здравоохранения составляли в среднем восемь лет — или даже дольше. Сейчас все по-другому. Возобновление внимания к цифровым решениям привело к сверхбыстрой эволюции технологий в области здравоохранения, связанной с терапией. 

В настоящее время многим давно работающим компаниям в сфере здравоохранения приходится меняться — им приходится или адаптироваться к ускоряющемуся темпу изменений или сойти с дистанции. Сегодня две трети участников опроса говорят о том, что цикл разработки и запуска их продукции для цифровых решений в области здравоохранения составляет менее двух лет. Доля тех, у кого цикл разработки продукции составляет менее 18 месяцев, составляет 41% по сравнению с 29% в 2018 году.

Сбор данных и искусственный интеллект в медицине

Медицинские услуги бывают трех видов:

  1. сбор данных о пациенте,
  2. обработка данных,
  3. лечение.

Сбор медицинских данных сильно изменился с развитием технологий. Если во времена Гиппократа врачи довольствовались поверхностным осмотром и опросом больных, то сегодня в арсенале медиков сложная аппаратура, биохимический анализ крови, генетическое тестирование и т. д.

Второй и третий этапы — обработка данных и непосредственное лечение — до недавнего времени всё еще опирались в основном на знания медиков (всегда неполные). Но теперь перемены пришли и в эти сферы: искусственный интеллект помогает ставить диагнозы, проводить операции, подбирать курсы лечения и многое другое.

Некоторые аналитики предсказывают, что в будущем искусственный интеллект будет выполнять 80% лечебных работ вместо врачей, но пока речь не идет о полной замене человека. Наоборот, ИИ — это новый и потенциально самый мощный лечебный инструмент. Но чтобы быть эффективнее, ему нужно получить как можно больше данных о пациентах. Эта всё возрастающая потребность в данных — главном средстве развития медицины — приводит к неожиданным последствиям.

1. Медицина всё больше становится частью нашей повседневной жизни, даже если мы не болеем.

Физические показатели миллионов людей всё время мониторятся, их собирают через фитнес-трекеры, умные часы и другие девайсы. Вся эта информация становится топливом для развития медицинского ИИ

Благодаря развитию телемедицины, медицинских ботов и приложений мы чаще обращаем внимание на свое здоровье и легче получаем помощь

Дальнейшее развитие медицины невозможно без вычислительных мощностей и огромных хранилищ данных, принадлежащих компаниям вроде Google.

Регенеративная стоматология

Одним из самых интересных и перспективных направлений в стоматологии является зубная регенерация и предотвращение кариеса. Биоактивная замена твердой ткани зубов (дентина) позволяет стоматологам полностью переосмыслить методы лечения зубов.

Регенеративная медицина сегодня в основном опирается на исследования применения стволовых клеток и сегодня, в частности, ведется исследование, ставящее своей целью найти источник мезенхимальных стволовых клеток, которые обладают способностью формирования зубов.

Несколько лет назад ученые из Гарвардского и Ноттингемского университетов уже разработали зубной заполнитель, который позволяет зубам самостоятельно вылечиваться. Это вещество работает за счет использования стволовых клеток для стимуляции роста дентина, позволяя пациенту вырастить себе зубы, пострадавшие от болезни. Представьте себе, что вы смогли избавиться от ваших искусственных зубов, которые к старости будут замещать ваши собственные.

Новые открытия, сделанные шведскими исследователями Каролинского института в 2020 году, могут ускорить развитие в области регенеративной медицины. Они смогли создать карту всех клеток, из которых состоят зубы человека. Они также открыли новые типы клеток и клеточные слои в зубах, которые могут влиять на их чувствительность.

Медицина

Несмотря на то что как наука медицина использует все самые передовые технологии, та ее часть, которая касается лечения людей, во всем мире остается достаточно консервативной — только недавно в некоторых странах врачи начали вести прием пациентов через интернет. Гаджеты с функциями мониторинга основных показателей организма уже давно стали неотъемлемой частью жизни большинства людей, увлекающихся спортом, но о том, чтобы использовать их для диагностики опасных заболеваний, люди задумались относительно недавно.

Фото: Justin Sullivan / Getty Images

По данным компании Global Market Insights, глобальный рынок телемедицины в 2019 году составил $45,5 млрд, прогноз на 2026 год — $175,5 млрд (четырехкратный рост). Компания «Мобильные медицинские технологии» оценивала российский рынок в 2018 году в ₽2 млрд. Эксперты компании считают, что в ближайшие годы данный сегмент будет расти на 78% в год и к 2022 году достигнет ₽20 млрд.

Осторожность людей в отношении телемедицины связана с тем, что многие боятся доверять контроль за такой важной вещью, как здоровье, гаджетам и алгоритмам. Эта точка зрения не совсем верна, так как большинство подобных решений не заменяет врача, а лишь дополняет его компетенции. К примеру, «умные» часы могут отслеживать сердечный ритм и давление в режиме реального времени, а значит, врач сможет увидеть состояние человека не только во время визита в больницу, но и во сне, во время стресса, физических нагрузок

К примеру, «умные» часы могут отслеживать сердечный ритм и давление в режиме реального времени, а значит, врач сможет увидеть состояние человека не только во время визита в больницу, но и во сне, во время стресса, физических нагрузок.

Технологии полезны не только пациентам, но и врачам. Одной из сложнейших проблем в медицине остается быстрый доступ к необходимым знаниям. Число заболеваний, которым подвержены люди, крайне велико и продолжает расти. Отправлять пациентов к профильным специалистам в другой регион или даже в другую страну дорого и не всегда возможно. В этом случае решения в области виртуальной и дополненной реальности оказываются незаменимым инструментом. К примеру, российская компания MedVR создала проект «Виртуальная клиника». Врач надевает специальный ранец, датчики на руки и ноги, виртуальные очки и в результате полностью погружается в атмосферу врачебного кабинета, где могут присутствовать несколько специалистов, физически находящихся в разных странах. Такие технологии также незаменимы для обучения врачей работе с новыми, ранее неизвестными заболеваниями, включая COVID-19.

Индустрия 4.0

Виртуальный диагноз: как телемедицина меняет традиционный образ врача

Робототехника

Чтобы сократить личные контакты медицинских работников с пациентами и снизить нагрузку на обслуживающий персонал, система здравоохранения привлекла роботов.

Стартап по производству беспилотных автомобилей Nuro предоставил транспортных роботов для помощи врачам в полевые госпитали Калифорнии. Автономные автомобили доставляли еду, средства индивидуальной защиты (СИЗ), чистое постельное белье пациентам, заразившимся COVID-19.

Другой пример — робот по имени Moxi от компании Diligent Robotics, который работает помощником медсестры. Он может выполнять простые задачи, например, доставлять лекарства и СИЗ пациентам и врачам. Компания планирует сделать робота-помощника отраслевым стандартом.

Профилактические меры

Рекомендации ВОЗ по предотвращению заболевания COVID-19 основываются на социальном дистанцировании, ограничении количества контактов и правилах гигиены — регулярном мытье рук и ношении масок в общественных местах. Постепенно эти меры становятся социальной нормой. Например, люди привыкли к маскам и используют их как аксессуар, а не просто как средство защиты. При этом те, кто носит маски не готовы рисковать и отказываться от других защитных мер. Ученые Кембриджского университета и Королевского колледжа в Лондоне провели исследование, которое показало, что люди, которые предпочитают носить маску, не склонны реже мыть руки.

Опыт азиатских стран показывает, что соблюдение рекомендаций может стать частью повседневной жизни и после пандемии. Эти страны имеют более длительную историю ношения масок: после атипичной пневмонии в 2003 году их используют как для защиты от инфекций, так и для защиты от загрязненного воздуха.

3-D цифровые сердца

Слишком многим людям с подозрением на проблемы с сердечно-сосудистой системой необходима инвазивная катетеризация для диагностики перекрытых или суженных артерий. Задача врачей выбрать лучший метод улучшения кровотока из нескольких вариантов, включая баллоную ангиопластику и стентирование. Чарльз Тейлор, бывший профессор Стэнфорда, предлагает HeartFlow, чтобы помочь пациентам избежать инвазивных диагностических процедур и улучшить результаты лечения. Система компании создает персонализированные трехмерные модели, которые можно вращать и увеличивать. Врачу представляется возможность моделирования предстоящих манипуляций на артериях. В некоторых случаях это может помочь избежать инвазивных процедур полностью. «Добавляя HeartFlow… к нашим имеющимся ресурсам для диагностики стабильных коронарных заболеваний, мы можем обеспечить своевременное оказание помощи пациентам, в соответствии с оценкой риска», — сказал кардиолог Университета Дьюка Манеш Патель на ежегодном заседании Американского колледжа кардиологии в марте. —Джеффри Клугер

О том, как AI меняет медицину

«Одной из наиболее перспективных технологий является искусственный интеллект (AI). В то время как этот термин был придуман в 1956 году, на протяжении многих лет, в частности, в последнее десятилетие, появились огромные успехи в базовых технологиях, таких как обработка естественного языка. В качестве примера приведу обработку объема данных, хранящихся в электронных медицинских документах, и всем этим занимается AI. Такие технологии значительно ускоряют отрасль».

«5 сфер, которые выиграют от применения искусственного интеллекта:

1. Проверка устойчивости к лекарственным препаратам. Например, уже сейчас исследуется возможность использовать искусственный интеллект для предугадывания реакции организма человека на два вида лекарств химеотерапии при лечении рака груди.

2. Контроль лечения. Например, американский стартап AiCure использует искусственный интеллект для мониторинга пациентов — принял ли он лекарство и верна ли доза. Данные фиксируются на камеру смартфона и помощью мобильного приложения поступают в систему, где после анализируется — насколько четко пациент соблюдает схему лечения.

3. Разработка лекарств. Так, В 2014 году компания IBM Watson объявила о том, что Johnson & Johnson и Sanofi начинают совместную работу: они будут обучать суперкомпьютер пониманию результатов научных исследований и клинических испытаний — для дальнейшей разработки новых лекарственных препаратов и методик лечения.

4. Помощь пациентам с болезнью Альцгеймера. В Вашингтонском университете изучается возможность использования искусственного интеллекта для улучшения качества жизни людей, страдающих этим заболеванием. С помощью AI может быть создана система, способная заменять некоторые воспоминания и восстанавливать навыки.

5. Мониторинг здоровья через носимые технологии».

Геномная медицина

Исследователи из шведского Линчёпингского университета занимаются сопоставлением РНК больных ревматоидным артритом мышей с цифровым двойником этих цепочек. Они выявляют клетки с активными генами, которые становятся целями препаратов, чтобы найти самые эффективные по действию лекарства и рассчитать их дозы. Цель состоит в том, чтобы персонализировать диагностику и лечение человека с помощью копий его РНК. Исследователи отметили, что обычно лекарства от артрита не действуют примерно в 40–70% случаев.

Подобные методы используют также, чтобы создавать карты характеристик человеческих Т-клеток, которые играют решающую роль в иммунной защите организма. Эти карты могут помочь диагностировать многие распространенные заболевания на ранних стадиях, чтобы сделать их лечение более эффективным и дешевым.

Что дальше

Развитие цифровых технологий предполагает
более тесную связь между всеми участниками рынка. Совершенствование и широкое
распространение специальных гаджетов, считывающих информацию о состоянии здоровья
пациентов, приведет к упрощению синхронизации с базами данных врачей, что еще
больше повысит эффективность лечения. Впрочем, это направление пока скорее
перспективное и продвигаемое на энтузиазме, чем реально действующее. Напоминает
историю с электромобилями, которые тоже получили некоторую долю рынка за счет
энтузиастов и визионеров, но экспоненциального роста пока не видно.

Браслет, который может читать ваши мысли

Человек, носящий то, что выглядит как черные наручные часы, смотрит на крошечного цифрового динозавра, прыгающего через препятствия на экране компьютера перед ним. Руки мужчины неподвижны, но он управляет динозавром с помощью своего мозга. Устройство на запястье — это CTRL-комплект, который обнаруживает электрические импульсы, движущиеся от моторных нейронов от и до мышц руки, как только человек думает о том или ином движении. «Я хочу, чтобы машины делали то, что мы хотим от них, и я хочу, чтобы мы не были порабощены машинами», — говорит Томас Рирдон, генеральный директор и соучредитель CTRL-Labs, производителя устройств. Неуклюжие нажатия клавиш эпохи смартфонов представляют собой «шаг назад для человечества», — говорит Риардон, нейробиолог, который в прошлом руководил разработкой Microsoft Internet Explorer.

Технология может открыть новые формы реабилитации для пациентов, восстанавливающийся после инсульта или ампутации, а также пациентов с болезнью Паркинсона, рассеянным склерозом и другими нейродегенеративными состояниями, говорит Риардон. -Коринн Пуртилл

Приватность — проблема для развития телемедицины

Люди пользуются услугами телемедицины, носимыми датчиками и профильными приложениями, потому что:

  • так проще сфокусироваться на благополучии и предотвращении болезней — 43%;
  • так можно лучше понять состояние своего здоровья — 34%;
  • доступ к медицине становится удобнее — 24%.

Однако каждый пятый пользователь не использует компьютеры и цифровые устройства в лечении и вопросах здоровья, потому что сомневается в их эффективности. А 41% участников опроса отказываются от носимых устройств и цифровых медуслуг, потому что хотят обезопасить свои личные данные.

Именно в этом заключаются основные проблемы в развитии цифровой медицины: скандалы с Facebook подорвали доверие к технологическим компаниям, и люди стали внимательнее относиться к тому, как используется их личная информация. И хотя рынок носимых устройств стремительно расширяется, специалисты считают, что в последние пару лет рост буксует именно из-за того, что пользователи озабочены сохранностью своих данных.

Повышение статуса патентованных препаратов

Модернизация препаратов с помощью цифровых технологий здравоохранения может принести огромную пользу как фармацевтическим компаниям, так и пациентам. Если модернизированные лекарства обеспечат лучшие результаты для здоровья, фармацевтические компании смогут запросить новые патенты или продление срока действия патентов и пересмотреть условия возмещения. Например, Otsuka Pharmaceutical в партнерстве с компанией Proteus Digital Health обновила нейромодулятор abilify. В настоящее время этот препарат в виде «цифровой таблетки» назначается пациентам с депрессией, шизофренией и биполярным расстройством с хорошими результатами.

Хотя FDA первоначально отказалась выдавать разрешение для таблетки Otsuka-Proteus, так как нуждалась в дополнительных доказательствах ее эффективности, в конце прошлого года партнеры провели совместную работу, чтобы получить одобрение FDA. И «одноразовая пушка» выстрелила еще раз.

Сельское хозяйство

Компания PwC разработала концепцию точного земледелия, подразумевающую использование большого числа цифровых решений для управления почти всеми аспектами сельского хозяйства вплоть до определения оптимального времени сбора урожая. В частности, засев планируется исходя из рельефа местности, качества почвы и степени ее минерализации. Уровень влажности и света, сила ветра контролируются с помощью дронов, спутниковой картографии и решений интернета вещей. Планирование механизмов полива и удобрения почвы ведется на основании почасового прогноза погоды. Они не должны совпасть с падением температуры или затяжными дождями, иначе расходы на удобрения и выезд техники на поля будут понесены компанией впустую.

Футурология

Будущее агропромышленного комплекса: тренды до 2120 года

«Например, IoT-решение из области так называемого точного земледелия — это когда специальные метеостанции, которые стоят в полях, с помощью сенсоров собирают данные (температура, влажность) и с помощью передающих радио-GSM-модулей отправляют их на IoT-платформу. На ней посредством алгоритмов big data происходит обработка собранной с сенсоров информации и строится высокоточный почасовой прогноз погоды. Клиент видит его в интерфейсе на компьютере, планшете или смартфоне и может оперативно принимать решения. Все вместе — это один IoT-продукт, который может также дополняться решениями по безопасности передаваемого трафика: клиент получает выделенную точку доступа для сбора трафика, передаваемая сенсорами информация остается в контуре компании», — отмечает руководитель по IoT «МегаФона» Павел Иванченко.

В целом применение концепции точного земледелия, по данным PwC, позволяет сократить затраты на 10% и на столько же увеличить урожайность. Внедрение IoT-решений в животноводстве и земледелии позволяет снизить затраты на 15–20% и добиться сокращения гибели скота на 15%. В животноводстве также используются технологии больших данных и машинного обучения, которые позволяют на ранних стадиях выявлять заболевания скота и другие потенциальные факторы риска. «МегаФон» начал предоставлять решение по мониторингу крупного рогатого скота на основе IoT-технологии в середине 2019 года. Техническое решение выполнено в виде ушной бирки. Помимо местоположения животного оно определяет температуру тела и реагирует на активность. Все параметры мониторинга отображаются в личном кабинете клиента.

Также в сельском хозяйстве используются «умные» теплицы, где температура, уровень влажности и другие параметры регулируются автоматически, в каких-то случаях с использованием технологии искусственного интеллекта. «Умные» фермы используют интернет вещей, чтобы отслеживать передвижение и здоровье животных.

Сельское хозяйство — одна из сфер, где беспилотные транспортные средства могут показать максимальную эффективность. К примеру, российская компания Cognitive Technologies совместно с компаниями «Ростсельмаш» и КамАЗ разработали программное обеспечение Agro Pilot для беспилотного вождения комбайнов. Технология уже была протестирована на полях Ростовской области. Тестовая эксплуатация показала, что беспилотная техника способна работать в ночных условиях, что позволяет повысить производительность и свести к минимуму человеческий фактор. В результате качество уборки зерновых культур повысилось на 30%.

Как работает беспилотный комбайн Cognitive Agro Pilot

Стоит отметить, что в сельском хозяйстве актуальны задачи низкого энергопотребления используемых IoT-датчиков и сенсоров, а также длительная работа от батарейки, измеряемая не месяцами, а годами. Соответственно, зачастую используются решения класса LPWAN, или Low-power Wide-area Network.

Тест-драйв российского комбайна-беспилотника

(Видео: РБК)

«МегаФон» первым среди операторов начал внедрять специализированный стандарт класса LPWAN, специально разработанный GSMA-ассоциацией для таких задач, — NB IoT, или Narrow Band IoT. Narrow Band Internet of Things — стандарт сотовой связи для интернета вещей, ориентированный на устройства с низкими объемами обмена данными. Он позволяет подключать тысячи устройств к одной базовой станции, при этом он работает поверх обычных сетей связи, то есть не мешает разговорам абонентов. В тариф также входит доступ к платформе «M2M-Мониторинг». С ее помощью независимо от места нахождения клиенты смогут управлять сетью IoT-устройств и не задумываться о стоимости или перерасходе IoT/M2M-трафика», — говорит Павел Иванченко.

Инновационные методы тестирования

В свете пандемии COVID-19 растет спрос на медицинские тесты, которые дают быстрые и точные результаты, недорого стоят и в идеале могут проводиться кем угодно и где угодно. Вот несколько разработок, которые могут удовлетворить эту потребность.

Быстрое тестирование на COVID-19

Исследователи из Великобритании разрабатывают способ быстрого тестирования на COVID-19, который дает очень точные результаты всего за несколько минут. Метод RTF-EXPAR так же чувствителен, как ПЦР и LAMP, которые в настоящее время используются в больницах, но быстрее.

Тесты выявляют вирусную РНК, которая может присутствовать в мазках, взятых из носоглотки, в очень низких количествах.

Процесс состоит из двух этапов:

  1. Преобразование из РНК в ДНК (обратная транскрипция).
  2. Многократная амплификация — увеличение числа копий ДНК, чтобы его можно было обнаружить в образце.

При низкой концентрации вируса ПЦР-тест обнаруживает его за 42 минуты, LAMP — за 11, а EXPAR — за 8. Если концентрация вирусной РНК высокая, то ПЦР-тест займет 34 минуты, LAMP — 11, а EXPAR — всего три минуты.

Рекордная скорость теста RTF-EXPAR обусловлена тем, что ученые разработали более простой способ преобразования РНК в ДНК и использовали метод амплификации, альтернативный ПЦР и LAMP, который позволяет быстрее обнаруживать вирус в образце. Анализ на основе РНК в дальнейшем может применяться для обнаружения других инфекционных агентов, а также в местах, где нет лабораторий для клинических испытаний.

Экономика инноваций

Как работают тесты на коронавирус и кто их сейчас создает

Обнаружение антител с помощью биолюминесценции

Исследователи из Технического университета Эйндховена (TU/e) и Утрехтского университета разработали новый тип датчика, который сочетает в себе чувствительность и точность лабораторных измерений со скоростью и низкой стоимостью домашних тестов.

Тест может измерить количество антител COVID-19 в небольшом образце крови. В этом методе используется люцифераза — тот же фермент, который заставляет светлячков светиться. Он помогает выявить антитела в образце крови и определить их количество.

Эта технология представляет собой быструю и недорогую альтернативу традиционным иммуноанализам в клинических лабораториях и в местах оказания медицинской помощи.

Телемедицина станет обычной в системе здравоохранения

В постпандемическом мире, по общему мнению, мы не должны возвращаться к прежним способам оказания медицинской помощи. Совершенно очевидно, что новые технологии обеспечивают лучшие клинические результаты и помогают уменьшить неравенство в здравоохранении. Результаты опросов показывают, что востребованность услуг телемедицины резко возросла, при этом все больше людей положительно оценивают качество таких сервисов.

Многие молодые врачи и медицинские работники надеются, что после пандемии эти достижения в области медицинских технологий будут приняты на постоянной основе.

Телемедицина может стать убедительной альтернативой традиционному лечению и профилактике острых и хронических заболеваний, а также улучшить клинические результаты. В промышленно развитом мире телемедицина, вероятно, продолжит перемещать оказание медицинской помощи из больницы или клиники в дом.

Было доказано, что использование телемедицины позволяет улучшить управление долгосрочным уходом и удовлетворенность пациентов; она также предлагает новые средства для поиска медицинской информации и общения с практикующими врачами, повышая тем самым удобство для пациента.

Телемедицина уже здесь и сейчас — врачи должны адаптироваться к новой ситуации, когда подобные технологии становятся частью обычно рабочего процесса в учреждениях здравоохранения.

Будущее здравоохранения формируется на наших глазах с развитием цифровых медицинских технологий, таких как искусственный интеллект, виртуальная и дополненная реальность, 3D-печать, робототехника или нанотехнологии. Врачи должны ознакомиться с новейшими разработками, чтобы иметь возможность управлять технологиями, а не наоборот.

По материалам Forbes, MedTech News, Medical Futurist, HMS

от admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.