На страже здоровья: как лечат роботы‑ассистенты, экзоскелеты и умные таблетки

Шаг вперед — в экзоскелете

В 2013 году американка Эйприл Баллентайн находилась в компании друзей, когда внезапно в помещении появился ее бывший с пистолетом в руках. Мужчина выстрелил в нее несколько раз в упор, после чего она потеряла сознание. Очнулась она уже в больнице Университета Кентукки, где бригаде медиков удалось остановить кровотечение и спасти ей жизнь. К сожалению, Эйприл получила серьезную травму спинного мозга, и в результате оказалась парализованной ниже груди. Снова зашагать она смогла лишь спустя девять лет.

Чудо случилось благодаря экзоскелету — конструкции из прочного внешнего каркаса, роботизированных ног и приводов. В таком нейроконтролируемом протезе пациенты могут самостоятельно вставать и ходить — экзоскелет обеспечивает механическую поддержку всего тела.

Однако не все так просто: чтобы передвигаться в экзоскелете, нужна практика и хорошая физическая подготовка. У пациента должны быть сильные руки, чтобы сохранять стабильность тела, держась за связанные с механизмом костыли.

Экзоскелет не только понятным образом повышает качество жизни пациента, но и улучшает общее состояние организма: в естественном для человека вертикальном положении все внутренние органы занимают положенное им место, нормализуется обмен веществ. При этом роботизированный костюм предназначен не только для парализованных людей, но и для пациентов на этапе реабилитации после серьезных травм опорно-двигательного аппарата или болезни — например, инсульта. Надев механическую конструкцию, люди с нарушениями движения верхних и нижних конечностей могут быстрее прийти в норму — восстановить часть двигательных функций, мышечный тонус и мелкую моторику. Наконец, экзоскелет дарит мощный психологический эффект: шанс снова начать самостоятельно передвигаться, стоять, просто идти по улице может перевернуть жизнь тем, кто лишен такой возможности.

Но проектирование экзоскелетов, их тестирование и использование — непростая задача. Для развития технологии нужны квалифицированные специалисты и инновационные материалы. Так, перед разработчиками экзоскелетов стоит серьезная задача снизить вес конструкции — сейчас он составляет 20−30 кг.

Другое препятствие на пути распространения механизма — непомерно высокая цена. Стоимость полной конструкции экзоскелета может находиться в диапазоне от 70,0 до 85,5 тысяч долларов США. Так, ортопедический экзоскелет популярного бренда ReWalk как раз стоит 70 тысяч. Однако вполне можно ожидать, что с увеличением числа производителей таких устройств и ростом конкуренции цена постепенно снизится.

Роботы в операционной

В 2009 году житель Германии Дик Шрёдер поступил в больницу для удаления опухоли. Операция прошла успешно, вот только немецкие врачи забыли в теле мужчины 16 инородных предметов: бинты, иглы и даже хирургическую маску.

Исследования подтверждают: врачебные ошибки в хирургии чаще всего связаны с человеческим фактором. Так, по данным Школы медицины Университета Джонса Хопкинса, 50% случаев врачебных ошибок приходятся на хирургов. Рука врача может предательски дрогнуть, повлиять на исход операции могут даже банальная усталость или рассеянность хирурга. К счастью, минимизировать неприятные происшествия в операционной способны установки роботизированной хирургии.

Прежде всего необходимо уточнить, что под роботизированной хирургией подразумеваются робот-ассистированные операции. Мы пока еще не живем в фантастическом мире, где машина остается один на один с пациентом и оперирует его по своему усмотрению. Главным исполнителем операции остается врач, а технология лишь заменяет ему руки и, в каком-то смысле, глаза.

Системы роботизированной хирургии начали развиваться сравнительно недавно — в 80-е годы прошлого века. Первые устройства были узкопрофильными — так, систему RoboDoc использовали при протезировании суставов, а Puma 560 — в нейрохирургии. Со временем начали появляться универсальные аппараты — первой в 1998 году была представлена система ZEUS. Однако новым словом в хирургии стала самая известная в мире роботизированная система Da Vinci, разработанная в США компанией Intuitive Surgical.

В роботизированной хирургии используют передовые технологии для проведения малоинвазивных операций — то есть процедур, реализуемых через крошечные разрезы в теле. Такие операции могут совершать и сами хирурги, но это сложная, ювелирная работа. Любой, даже самый опытный, хирург физически стеснен в движениях и в обзоре. То ли дело механизированные руки! Так, еще в 2014 году разработчики Da Vinci выложили на YouTube видео, в котором робот безупречно зашивает кожицу виноградинки внутри бутылки.

Хирург, сидя за консолью, может оперировать с большей точностью и контролировать весь ход операции благодаря 3D‑картинке в высоком разрешении, которую робот выводит на монитор. При проведении робот-ассистированных операций сокращаются кровопотери и травматизация тканей, становится возможным проведение сложнейших операций в труднодоступных местах в теле пациента. Растет и количество проводимых дистанционных операций. Возможность прооперировать пациента в критическом состоянии из любой точки мира сохранит множество жизней.

Ожидаемо: цена робота-хирурга крайне высока, и многие госпитали не могут позволить себе установку таких систем. Например, версия системы Da Vinci от 2009 года стоит $1,75 млн, при этом почти 80% установленных устройств приходятся на США и Европу. При расчете цены аппарата не нужно забывать и о сопутствующих расходах на техническое обслуживание и расходники. Маловероятно, что в обозримом будущем удастся ощутимо снизить стоимость системы без ущерба качеству.

Если говорить о настоящем, сейчас ведутся активные исследования для развития тактильного канала обратной связи «робот — хирург». Новые технологии усилят тактильные ощущения при проведении операции, которые будут передаваться хирургу. Например, врач сможет различать жесткость тканей в ходе хирургического вмешательства.

Умные таблетки и их применение

Половина всех пациентов в мире пропускает прием лекарств, из-за этого эффективность лечения падает или вообще сводится к нулю. С развитием новых технологий забыть выпить очередную порцию препаратов или обмануть доктора не получится — отслеживать режим приема лекарств будут умные таблетки.

Впервые препарат со встроенным биосенсором был одобрен в 2017 году. В тот год FDA, американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, разрешило использовать в клинической практике лекарство Abilify MyCite.

Как правило, умная таблетка выглядит как капсула со встроенными электронными устройствами. Когда таблетку проглатывают, она активируется в кишечнике и начинает измерять параметры здоровья пациента, отслеживать динамику его состояния в ходе лечения, мониторить работу органов ЖКТ. Таблетка может даже доставлять необходимые лекарства в труднодоступные места в организме.

Смарт-таблетки могут заменить и традиционные методы диагностики ЖКТ — например, неприятную процедуру эндоскопии желудка.

Спрос на умные препараты растет — в 2021 году объем рынка таблеток оценили в $4,3 млрд. Причем прогнозируют, что в 2028-м рынок достигнет $9,3 млрд! Тем не менее нельзя сказать, что рынок цифровых таблеток слишком быстро растет, и на то есть причины.

И снова, как и в случае с другими передовыми технологиями, высокие цены на умные таблетки сильно ограничивают их широкое распространение. Среднегодовые траты в США, связанные с умными лекарствами, составляют $1200. Увы, это слишком дорого для людей с низким или средним уровнем дохода — то есть для значительной части населения. Тормозит рост и этическая дилемма: мониторинг приема лекарств хоть и оправдан во многих случаях, нарушает условия медицинской конфиденциальности. Вполне вероятно, что новая технология станет темой для серьезных судебных баталий между врачами, пациентами и страховыми компаниями.

Ученые планируют увеличить количество датчиков в таблетках, чтобы собирать больше параметров. Также продолжаются работы по совершенствованию программного обеспечения для расширения возможностей систем — например, для дистанционной передачи данных без использования патча на теле пациента.

Словом, все предпосылки для кратного роста рынка смарт-таблеток есть. Остается лишь уговорить пациента-невротика проглотить таблетку с датчиками и камерой внутри.