«Сегодня это уже реальность»: технологии и медицина

Развитие новых технологий расширяет границы. То, что вчера казалось чем-то фантастическим, сегодня – наша жизнь. Виртуальная и дополненная реальность, 3D- моделирование и другие достижения науки уже нашли свое применение и в медицине.

Об этом мы поговорили с врачом-нейрохирургом Медицинского центра ДВФУ, аналитиком Центра национальной технологической инициативы по нейротехнологиям, технологиям виртуальной и дополненной реальности Артуром  Биктимировым. 

- Специалисты Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), компании “Моторика” и Сколтеха объединились для создания системы очувствления бионического протеза. Расскажите, пожалуйста, про это устройство.

Сейчас одна из проблем протезирования для человека, утратившего по той или иной причине конечности в том, что такая конечность не может стать его настоящей рукой или ногой, потому что в ней отсутствуют рецепторы, которые посылают информацию в головной мозг, где находится рука, в каком состоянии находится протез. Поэтому люди, утратившие конечности, имеют ограниченные возможности управления своим протезом. Задача, которую хотим решить мы – попытаться придать протезу какую-то чувствительность. Например, чтобы человек, когда берет пластиковый стакан с водой, сжимая протез, его не раздавил. Чтобы сжатие остановилось ровно тогда, когда человек взял этот стаканчик. Или, когда человек дотрагивается до горячего или холодного, в мозг шел об этом сигнал.  Это позволит сохранить протез и будет понимание того, что протез является продолжением его руки, чтобы человек более активно его использовал. Современные протезы, к сожалению, этого не позволяют. 

Система, которую ходим разработать мы – это некий электрод. Он будет имплантирован либо на периферический нерв, либо, возможно, к спинному мозгу, который будет соединен с микрокомпьютером. Этот электрод будет получать информацию с датчиков давления, температурной чувствительности на протезе и передавать информацию через стимулятор в мозг.  

- То есть взаимодействие устройства с человеческим телом происходит так, что внутри человека есть датчик, который соединяется с протезом? 

Датчик соединяется с нервом, спинным или головным мозгом, который соединяется с протезом.  

- А есть ли аналоги за рубежом?

Да, работы ведутся довольно-таки давно. Но пока каких-то суперуспехов не удалось достичь. Как правило, это какие-то очень дорогие технологии. У нас в России, к сожалению, пока этим никто не занимался. 

- VR-технологии используются далеко за пределами виртуальных игр. Как VR-проекты находят свое применение в медицине?

Да, технологии виртуальной реальности уже давно используются в медицине.

Как правило, это сфера реабилитации, потому что это дает возможность пациенту погрузиться в какую-то среду и выполнять интересные упражнения, задания. Это придает реабилитации элементы геймефикации, когда человек выполняет упражнение не просто повторяя одно и то же, а получает, например, баллы. У него впереди есть какая-то цель, и это существенно улучшает качество реабилитации. Плюс виртуальная и дополненная реальность используется сейчас в планировании, например, хирургических процедур. Появилась возможность в виртуальную среду загрузить снимки, посмотреть их, запланировать хирургические доступы. Пока это «сырые» технологии, но с каждым годом они становятся более реальными и доступными для обычного врача или клиники.

- Такие технологии используются для лечения психологических проблем? 

Не совсем. Больше как раз-таки в физической реабилитации. Например, у нас в ДВФУ разрабатывается реабилитационная платформа совместно с компанией Teslasuit. Это костюм дополненной реальности, который реально существует. Компания Teslasuit его разработала, он наполнен большим количеством миостимуляторов. По сути, если говорить медицинским языком, то он представляет собой костюм для миостимуляции. 

Сейчас, чтобы заставить работать парализованную руку, доктора крепят электроды и стимулируют мышцы в определенной зоне. А в этот костюм уже встроены миостимуляторы. Надевая его, человек погружается в виртуальную среду, начинает играть, выполнять определенные тесты. Если мышца парализована, то врач-реабилитолог может настроить программу стимуляции так, что в ту самую руку будут подаваться электрические сигналы, и мышца будет досокращаться и довыполнять то движение, которого не хватает пациенту. 

Сегодня это уже реальность, это разработка нашего университета совместно с компанией Tesla, и мы уже проводим клинические исследования. Получено разрешение Минздрава на проведение таких исследований, и мы проводим их. 

 - Находясь в таким костюме, пациенты могут полноценно двигаться, как и до заболевания? 

Не совсем так. Мы можем лишь контролировать процесс реабилитации. То есть помимо того, что в костюм встроено большое количество стимуляторов, мы получаем еще и обратную связь в виде захвата движения и понимаем, на сколько градусов, например, рука отклоняется от правильного движения. Все это фиксируется в статистике, а мы можем контролировать программу реабилитации. Очень важно, что мы можем оцифровать процесс реабилитации. То есть можно ориентироваться не только на опыт врача, но и на математическую модель неправильного движения парализованной руки. 

- Даже математическое моделирование находит здесь применение? 

Да, безусловно. 

- Недавно ученые ДВФУ запустили платформу для контроля за состоянием людей с диагнозом болезнь Паркинсона. Расскажите, пожалуйста, об этом.

Платформа еще не разработана, а только в процессе. 

Сейчас, во время пандемии, существенно ограничены возможности пациентов посетить клинику. Многие заболевания хронические и потому требуют постоянного наблюдения у врача, но из-за проблем с пандемией пациент не всегда может прийти в клинику и проконсультироваться, поэтому многие пациенты находятся на удаленном общении через социальные сети или мессенджеры. В связи с этим мы решили разработать такую платформу, где врач, пациент и его родственник смогут общаться в режиме онлайн. Пациент на этой платформе будет выполнять какие-то тесты или записывать видео своего состояния согласно определенным шкалам. Существующие шкалы мы перевели в цифровой вид, и пациент их регулярно заполняет. Таким образом у врача будут высвечиваться графики изменения состояния пациента. В перспективе, если пациенту станет плохо, то он сможет задать врачу вопрос, который подкорректирует лечение. 

Пока это на стадии разработки. У нас уже есть платформа, которая загружена на облачный сервис МТС, защищенный законом, потому что на нем будут храниться персональные данные. Сейчас мы проводим тесты внутри облака, в ближайшее время передадим доступ первой группе пациентов, которые начнут тестирование. Наша задача сейчас – собрать максимально большое количество данных, чтобы понять, как их обрабатывать. 

Да, сейчас мы много говорим об искусственном интеллекте, нейросетях, но в медицине, к сожалению, процесс структурного сбора данных еще не отлажен. Прежде чем анализировать нам нужно понять, как их собирать и правильно анализировать, чтобы потом выдавать правильную статистику и рекомендовать врачу обратить внимание на одно, второе и третье изменение в состоянии пациента. То есть сейчас мы переходим на стадию сбора дата-сета. Еще благодаря гранту «Приморский старт» в прошлом году у нас был конкурс, который продолжается в этом году, мы получили финансирование и создали первое MVP-приложение. 

- Платформа будет работать как мобильное приложение?

Да, как мобильное приложение, которое пока еще в закрытом доступе.   

- В разработках принимают участие и студенты Дальневосточного федерального университета? 

Да, студенты принимают участие, плюс недавно у нас произошла интересная коммуникация. В свое время на интенсиве «Остров 10-21», который был 2-3 года назад, мы работали с группой школьников, которым мы предложили оцифровать болезнь Паркинсона. Ребята очень заинтересовались этим проектом и продолжали что-то делать и по окончании интенсива. Сейчас они учатся в Питере, и часть команды разработчиков – это те самые ребята, которые загорелись идеей на «Острове 10-21» во Владивостоке. 

К слову, сейчас ведь много скептиков относительно таких крупных мероприятий. Многие сомневаются – насколько они эффективны и полезны. Безусловно, эффективны и полезны, но это не означает, что все 1000 человек участников завтра начнут что-то делать. Если 20% загорится и начнет реализовывать, то это уже очень классный КПД. Задача таких мероприятий – выявлять этих ребят, заинтересовывать и погружать в процессы. 

- Если говорить о направлении высокотехнологичных медицинских разработок, то кто сейчас мировой лидер?

Это США, потому что они очень много вкладывают, по крайней мере, в область нейротехнологий. Один из самых ярких примеров – Neuralink Илона Маска, один из самых дорогих проектов сейчас в мире. К сожалению, пока что остальной мир отстает, но ничего, будем догонять. 

- Возможна ли коллаборация с зарубежными учеными, чтобы развивать это направление? 

Она не то, что возможна, а нужна. Наука должна быть вне политики. Когда мы приезжаем на международные конференции, общаемся, делимся своими разработками, результатами. 

- Нейроинженерия использует инженерные способы лечения нервной системы. О каких методах идет речь? Какие из них уже показали свою эффективность? 

Если говорить о развитии медицины, то без развития инженерных технологий она невозможна. Например, я занимаюсь функциональной нейрохирургией, имплантирую в людей нейростимуляторы – те самые чипы, которых все почему-то боятся. Это очень технологичные устройства – в голову человека устанавливают специальный электрод, изготовленный из специальных материалов, которые можно имплантировать в человека. Дальше, фактически, это все соединяется с микрокомпьютером, который вшивается в область ключицы или поясницы, и управляется с помощью специального программатора. 

И это все – инженерные технологии, без которых развитие нейрохирургии практически невозможно. Сейчас представить себе жизнь без этого невозможно. Например, если я удаляю опухоль, я не могу представить, как это можно сделать без микроскопа, использования навигации. Если мы говорим о качественной хирургии, то без технологий просто невозможно. 

Сейчас, готовясь к операции, мы не просто продумываем, где мы разрежем, а загружаем снимки в навигационную станцию и изучаем, как максимально безопасно подойти к опухоли, чтобы не задеть функционально значимые зоны, которые отвечают за движение руки, ноги, речи и так далее. Операции проводим в сознании, когда пациент не спит, а общается с нами. Это все технологии, которые позволяют более качественно выполнять нашу работу. Сейчас без них просто невозможно. 

- Вы упомянули про внедрение технологичных устройств, чипов, расскажите об этом подробнее. 

Сегодня много об этом говорят, пугают людей. Как правило это люди, не имеющие отношения к медицине и нейротехнологиям, которые стремятся привлечь аудиторию. Доносить до людей информацию, о которой ты ничего не знаешь, как я считаю, неправильно. Ведь до того, как я занялся нейрохирургией, я закончил мединститут – шесть лет, год интернатуры, два года ординатуры, и бесконечная учеба: в год два-три раза ты постоянно выезжаешь куда-то и читаешь профессиональную литературу. И когда какой-то молодой блогер начинает рассказывать, что чипы – это зло и вселенский заговор, то меня это возмущает. 

Вообще чипы – это устройства, которые существуют довольно давно. Первая имплантация нейростимуляторов была проведена где-то в 80-х годах прошлого века. А первая стимуляция головного мозга была выполнена профессором Бенобитом во Франции для лечения болезни Паркинсона. После этого начинается отсчет развития такой технологии. Сейчас уже больше 150 тысяч людей по всему миру, которым имплантированы такие стимуляторы. И они не хотят отказываться от них, потому что без них они не могут жить. Это другое качество жизни и другое состояние. Мы действительно можем помочь существенно изменить жизнь человека. И когда кто-то начинает рассуждать о том, что мы хотим всех чипировать и управлять, то это ерунда. Люди сами себя «чипируют», когда покупают свой первый смартфон, заводят первую соцсеть и заносят первую информацию о себе. Почему-то это никого не смущает, а когда предлагают сделать прививку или поставить нейростимулятор, то многие начинают искать подвох. Как правило, это люди, которым это не нужно, а больной человек приходит и ждет этой операции. 

- Как работают такие нейростимуляторы? 

Самое распространенное, если мы говорим о стимуляции головного мозга, то это болезнь Паркинсона. Мы имплантируем электроды при помощи специального высокоточного оборудования, которое позволяет в головном мозге попасть в мишени размером 3-5 мм. Это как попасть в воробья на соседнем здании. Мы очень точно туда попадаем и выключаем неправильно работающую структуру из процесса формирования двигательного акта. Допустим, если болезнь Паркинсона – это замедленность или тремор, мы включаем стимулятор, ядро, которое работало неправильно, перестает работать неправильно и посылать неправильные сигналы в мозг, после чего человек избавляется от каких-то симптомов. Болезнь, к сожалению, пока мы не вылечиваем, но можем воздействовать на симптомы, существенно улучшая качество жизни. Очень часто пациенты мне присылают видео после перенесенной операции. Однажды один пациент мне прислал трогательное видео. У него довольно большая голова, и стереотаксическую раму мы надевали на него с большим трудом. Но он сказал, что будет терпеть любой дискомфорт ради результата, и эта конструкция в течение 5-6 часов сильно давила ему на переносицу.  В итоге получился фантастический результат. Он был практически обездвижен до операции, а после прислал видео, как он быстро перемещается с одного дерева на другое на аттракционе в Таиланде. И ни за что не скажешь, что этот человек чем-то болеет. Попробуй ему объяснить, что чипирование – это плохо. Опять же – условно говоря «чипирование». 

- Такие технологии – это результат работы нескольких ученых? 

Это результат эволюции технологий, накопленных знаний и огромных вложенных финансовых средств. 

- Задача технологий, в том числе, помощь людям? 

Мы не должны стоять на месте, мы должны развиваться. Если появляется потребность использовать те же нейростимуляторы для улучшения качества жизни тяжело больного человека, чтобы сделать его жизнь более активной, то почему бы этого не сделать? Почему нельзя поставить человеку тот же чип в голову, в мозг? Или поставить чип слепому, чтобы он стал зрячим?  Новорожденному ребенку, у которого есть проблема с развитием уха, не поставить кохлеарный имплант, чтобы он слышал голос мамы? Мы говорим о том, чтобы качество людей поднималось на новый уровень.