19.05.2021

Медицина будущего. Специальный репортаж - Россия 24

Цифровизация, роботизация, искусственный интеллект – фундамент, на котором будет строиться медицина будущего. На это направлены национальные проекты "Здравоохранение" и "Наука и университеты". Как российские ученые создают уникальные медицинские методики, опережающие свое время?

Цифровизация, роботизация, искусственный интеллект – фундамент, на котором будет строиться медицина будущего. На это направлены национальные проекты "Здравоохранение" и "Наука и университеты". Государство предоставляет российским ученым все возможности для того, чтобы создать уникальные медицинские методики опережающие время.

Национальный медицинский исследовательский центр имени Петрова. Изучением онкологических заболеваний здесь занимаются с далекого 1927 года. Специалисты центра прекрасно знают ранняя постановка диагноза важнейший фактор при лечении рака.

Ведь на начальных стадиях лечения онкологические заболевания развиваются практически бессимптомно. Больной чувствует себя здоровым, а рак незаметно прогрессирует на тяжелой стадии.

Более половины диагнозов ставится на том этапе, когда болезнь уже распространена, когда руки хирургов довольно жестко связаны. Уже на этом этапе что - то радикально лечить поздно.

Молодые ученые субклеточных технологий работают над новыми методами диагностики рака на новых этапах.

Меня зовут Мария Слесаренко, мне 26 лет, я научный сотрудник Центра онкологии имени Петрова.

Мария Слесаренко занимается лимфомой Ходжа. Это онкологическое заболевание, вызванное злокачественной опухолью в лимфатической системе.

Мария Слесаренко: Хочется, что бы человек просто придя в лабораторию сдать кровь, сразу получал ответ болен, или нет, есть какие то патологические изменения или нет.

Сдать простейший анализ крови и уже через три часа получить информацию о наличии или отсутствии раковых клеток в организме человека, до сих пор считалось не возможно.

Но современное оборудование позволило ученым выйти наноуровень и обнаружить в плазме крови мельчайшие частицы, которые невозможно увидеть в обычный микроскоп. Их называют визиконы.

Мария Слесаренко: Любое измерение везикул начинается с определения их размерных характеристик. Для этого мы используем анализатор траектории нано частиц и уже при первом измерении мы видим, что размер получился около 100 нанометров в среднем.

Это свидетельствует, что мы выделили именно везикулярную фракцию из плазмы крови. Значит, образец пригоден для дальнейшего использования специфических маркеров.

По этим маркерам специалисты уже сейчас могут диагностировать у пациента раковое заболевание.

Инновационная методика родилась на стыке нескольких наук: биологии, химии и физики. Поэтому в лаборатории субклеточных технологий работают ученые, которые обладают обширными знаниями в нескольких областях.

Мария Слесаренко поступила в Санкт - Петербургский Государственный университет, где училась на кафедре биофизики. Сейчас она перспективный сотрудник Центра имени Петрова. Ее исследования публикуют в авторитетных научных изданиях, в том числе за рубежом.

Ведь изучение везикул может стать мировым прорывом в борьбе с онкологическими заболеваниями.

У российских ученых наступило время перемен.

Государство активно инвестирует в фундаментальные и прикладные исследования. Благодаря нацпроекту в науке в университетах у молодых специалистов появляются реальные возможности для реализации своих идей.

Это специальный репортаж о масштабных изменениях, которые прямо сейчас идут в отечественной науке.

Мария Слесаренко: Для выделения везикул мы будем формировать буфарно - полиамидную систему прямо в плазме. Для этого добавим раствор одного полимера и второго, в первую пробирку.

Так как раствор очень вязкий, то надо очень аккуратно и медленно забирать образец, что бы он весь вошел в носик и дать ему время стечь.

Выделить везикулы из плазмы крови - сложная задача. Поэтому мировое научное содружество узнала об их существование всего лишь десять лет назад.

Мария Слесаренко: Есть много клеток в человеке и каждая клеточка у нас продуцируется в процессе своей жизнедеятельности. Потологическая опухолевая ткань тоже продуцирует везикулы.

Раковые клетки вырабатывают везикулы, которые по своему белковому составу отличаются от везикул здоровых клеток.

Анастасия Малек: Если мы изучим, какой то спектр этих нормальных везикул и мы, анализируя, увидим, что какие то везикулы одного типа повысились в своей концентрации, то можно подумать, что именно в этом эпителии, что такое происходить.

Эффективность этого метода диагностики уже подтверждена клиническими исследованиями. В ближайшие годы подобные анализы можно будет проводить в обычных поликлиниках и частных лабораториях. Это будет серьезным шагом к победе над раком. Ведь успешно справляться с онкологическими заболеваниями на ранних стадиях сейчас умеют практически во всех технологически развитых странах.

Над новыми методами лечения рака. В НИИЦ им. Перова тоже активно работают. Центр успешно развивается, благодаря сразу двум нацпроектам: Здравоохранение и Университет в 2020.

Учреждение получило грант на обновление природной базы субсидии от Минобрнауки составили более 14 млн. рублей. Это помогло ученым значительно ускорить новые исследования, в том числе в области онкоиммунологии. Это одно из самых перспективных направлений в лечении рака.

Цель онкоиммунологов заставить наш собственный иммунитет уничтожать раковые клетки.

Основная задача в иммунотерапии - это помочь иммунной системе, что есть проблема и собственно говоря, прогнать эту проблему. Можем подобрать индивидуальное лечение, для каждого конкретного пациента, можно сделать индивидуальный препараты, как раз делаются здесь в рамках нашего отдела. Уже лет 20 занимаемся изготовлением противоопухолевых индивидуальных вакцин, которые помогают нашими пациентам жить долго и счастливо.

Но разобраться в сложном комплексе механизма взаимодействия опухоли с иммунной системой пациента, тяжелая задача даже для опытного специалиста. Поэтому ученые решили обратиться к помощи искусственного интеллекта.

Алексей Новик: Идея родилась из того, что у нас все больше растет количество информации, которую мы можем анализировать. Это уже не один фактор. Не два фактора, это сотня, а иногда тысяча разных параметров, которые мы можем здесь, и сейчас померить у пациента. Мы просто не успеваем стандартными статистическими данными, проанализировать этот объем информации. Вот здесь мы надеемся на применение как раз методов современных информационных технологий .

Для этого в отдел онкоиммунологии пригласили молодого ученого с факультета прикладной математики и процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета Дмитрий Гердюк применяет свои знания, при создании так называемых математических моделей развития онкозаболеваний.

В последнее время занимаемся моделью предсказанья прогрессирования заболевания ближайшее время в три месяца. Сама по себе модель Охот принимает информацию анамнеза пациента. Базовые характеристики плюс диагноз , время которое пациент уже лечится. Проводим анализ иммунного статуса состоящие в исследовании специфических визкокуляций лимфоцитов, которые в целом отражают иммунитет человека.

Оказалось, что по этим параметрам компьютерная программа способна с высокой точностью предсказать развитие болезни.

Алексей Новак: Эта попытка оказалась успешной. Нам действительно удалось спрогнозировать судьбу больного ближайшие три месяца. Т.е. что будет, если мы будем применять тот или иной метод лечения. В принципе у нас получилось разработать такую систему, которая позволяет нам сориентироваться, стоит ли может подумать о смене лечебной тактики.

Следующая цель Дмитрия и учёные иммунологов совместными усилиями создать программу, которую каждый врач онколог сможет установить в свой смартфон.

Дмитрий Гирдюк: В идеале хотелось бы иметь приложение, в которое клиницист, сидя перед пациентом, способен увидеть данные этого пациента и получить некоторый прогноз на основе этого прогноза сделать выводы о том, что все в порядке, увидимся через три месяца, либо полноценно пересматривать методику лечения.

Уже сейчас высокие технологии кардинальным образом меняют методики лечения онкологических заболеваний. В НИИ нейрохирургии имени Бурденко работает Кибер-нож уничтожающий опухоль мозга. Каждый день здесь проводят уникальные операции без наркоза и трепанации черепа.

С помощью гамма лучей буквально за час пациентов избавляют от опасных новообразований.

Мы не удаляем эти новообразования, все, что мы делаем это нарушаем их способность, делится, мы останавливаем рост этих клеток и часто мы видим в дальнейшем обратное развитие этих образований.

В аппарате кибер-нож, здоровая часть мозга пациента надежна защищена. Специальная рама помогает зафиксировать мишень, узкую область на которую специалисты и воздействуют гамма-лучами.

Андрей Голанов: Мы облучаем патологическую ткань, за ее пределами мозг не страдает и поэтому пациент хорошо переносит лечение.

Благодаря современному оборудованию специалисты в режиме реального времени видят на мониторе проблемный участок мозга. На роль глаз, рук и скальпеля хирурга выполняет роботизированная система.

Андрей Голанов: Кибер - нож-это линейный ускоритель, который зафиксирован на ароматизированном приводе.

Кибер - нож помогает удалять опухоли не только в голове, но и в других частях тела. Всего по стране порядка 100 тысяч пациентов в год нуждаются в подобных операциях.

В институте Бурденко занимаются не только распространённых, но и довольно редких заболеваний. Например таких как болезнь МояМоя.

Это редкое генетически обусловленное заболевание, которое проявляется тем, что сосуды в головном мозге начинают сужаться и соответственно кровоснабжение головного мозга ухудшается. Это может приводить к инсультам. Заболевание очень часто встречается у детей и взрослых молодого возраста. В азиатских странах она встречается часто.

Анна Шульгина: Я стала изучать разные аспекты эти заболевания. Была на стажировках в азиатских странах. В Японии, Корея, Китай. Я зафиксировала все их хирургические аспекты и соответственно после возращения в наш центр, мы внедрили их в нашу практику.

Существует два хирургических подхода в лечении болезни МояМоя.

  

В первом случае создаются прямые амостамозы. Фактически врачи изымают часть артерии пациента, которая проходит в коже, и подшивают ее к закупоренной артерии мозга. Таким образом, возникает новый путь кровотока.

  

Второй вариант решения проблемы создания не прямых синангиозов. Хирурги аккуратно вырезают из головы пациента небольшой фрагмент хорошо кровоснабжаемой ткани и пересаживают его прямо на кору головного мозга.

 

Со временем в ткани прорастают сосуды, через них мозг получает новый приток крови.

Мировая тенденция сейчас, это совокупное применение этих двух методов. Это все проводится в рамках одной операции. Однако сейчас люди не достаточно об этом знают и соответственно уезжают в центры, которые находятся в Европе, которые требуют больших денежных средств. Хотя в нашем центре проводятся такие операции в рамках ОМС.

Достижения сосудистой хирургии в Центре Бурденко применяют и для реабилитации после инсульта. Зачастую врачи творят чудеса. Парализованный неспособный говорить пациент после лечения уходит на своих ногах.

Мы проели более 600 операций за последние 20 лет. У пациентов в первую очередь с ишемическим инсультом. В этой области большое значения имеют те исследования, которые могут, выполнятся в рамках нацпроекта Наука. Потому что все практически важные прорывные клинические прикладные решения стандарты они в той или иной степени основаны на результатах фундаментальных исследований.

В 2020 году Центр имени Бурденко получил гранд на обновление приборной базы. Субсидии Минобрнауки России составили 301 миллион 670 тысяч рублей. Средства выделяемые в Нацпроектах, позволяют закупать самую современную технику.

Так в научном центри неврологии появился один из лучших магнитно-резонансных томографов в мире.

Это единственный томограф такого класса в России. На примере одного из режимов на 3 Тесловом томографе предыдущих поколений. Что бы получить объем данных этих, нам необходимо 30 минут, здесь порядка 12 минут.

Мы можем посмотреть функциональные зоны головного мозга при выполнении тех или иных заданий.

В кино и игровой индустрии оцифровка движений человека используется для создания анимации достаточно давно.

В нашем случае используется так же функциональная электромиография. Это беспроводная регистрация электрической активности мышц во время движений. А также это использование силовых платформ . Мы можем оценить равновесие человека, силу реакции опоры при ходьбе, прыжках, беге. Сравнить симметрию левой и правой стороны, до и после какой то реабилитации.

Компьютерные технологии привлекают в лабораторию молодых ученых.

На нашем добровольце мы надеваем светоотражающие маркеры, которые в дальнейшем будут считываться камерами, которые висят по периметру. Они будут пристраивать кинематическую модель нашего добровольца, с помощью которого мы сможем отслеживать углы движения в суставах и другие возможные кинематические модели.

Все маркеры располагаются по антропометрическим точкам определенным.

14 камер - это глаза искусственного интеллекта, который с точностью до градуса и миллисекунды анализирует, как двигается пациент во время тренировки и выстраивает его 3D модель.

Затем результаты компьютерной работы оценивают врачи.

Еще один способ ускорить восстановления от инсульта, это высокочастотная транс краниальная магнитная стимуляция. Ученые научились стимулировать только конкретную маленькую область в коре головного мозга.

Переменное магнитное поле безболезненно проникает через кожу, кости и мозговые оболочки. И уже внутри головного мозга приводит к формированию индуцированного электрического тока, которое воздействует на нейроны.

Меняя параметры магнитного поля врач может оказывать стимулирующий или угнетающий эффект на активность области мозга.

Илья Бакулин: Конечно, это не может восстановить нейроны, погибшие при инсульте, тем не менее, значительный вклад в постинсультных двигательных нарушений вносят изменения взаимодействий между двумя полушариями. ТМС в этом случае чаще всего используется для подавления здорового полушария, которое не дает у пациента с инсультом, препятствует восстановлению пораженного полушария.

Всемирная организация здравоохранения сравнивает депрессию с эпидемией охватившей все человечество.

Илья Бакулин: При депрессии мы выбираем не просто мишень для стимуляции на основании структурных данных, но и анализируем нарушенные связи и это позволяет выбрать мишень для стимуляции.

Еще одна медицинская проблема, лечение сердечнососудистых заболеваний. Они по-прежнему являются основной причиной смерти людей по всему миру.

Новосибирск, Центр имени Мешалкина. Одно из крупнейших многопрофильных медицинских учреждений в стране. Ежегодно специализированную помощь здесь получают более 20 тысяч пациентов из разных регионов России. В центре разрабатывают технологии, не имеющие аналогов в мире.

Одна из них механическое сердце.

Мы рассматриваем в данной ситуации - сердце как мотор, которое перекачивает кровь и когда этот мотор начинает барахлить в результате какого-то воспаления, либо инфаркта - миокарда, либо врожденной аномалии. Можно его поддержать с помощью поддержки.

Эту механическую поддержку способен оказать механический насос. Он устанавливается в помощь левому желудочку. Главной камере снабжающей кровью весь механизм.

По сути дела сердце становится лишь резервуаром, через который механизм перекачивает поток крови в аорту. Казалось бы, при современном методе технологий ничего сложного, что бы создать такое устройство нет.

В мире существует большое количество механических сердец, но и проблем у них много. Не каждое механическое сердце способно годами работать без тех обслуживания.

Существующие импланты разрушают кровяные тела.

В результате образуются опасные для жизни тромбы. А у механического сердца новосибирских ученых этого недостатка нет.

         

Благодаря чему данный насос обладает минимальным воздействием на форменные элементы крови. Тем самым уменьшая воздействие на них, их травму и последующие осложнения, связанные с этим процессом.

Условия в Центре имени Мешалкина хорошие. Например, есть все для проведения экспериментов на крупных животных. А совсем недавно Центр имени Мешалкина получил грант в виде субсидии Минобороны науки России . 143 миллиона рублей были выделены на обновление приборной базы.

С ее помощью ученые уже доказали биосовместимости и безопасности механического сердца.

Например, благодаря встроенным аккумуляторам большой насос способен проработать 9 часов в автономном режиме без подключения к электросети. Это достаточно. Чтобы перевести пациента из одного города в другой , в случаях когда требуется экстренная пересадка сердца.

Александр Чернявкий: Может быть, самая главная по своей значимости это проблема-нехватка донорских органов.

Пациент может многие месяцы находится в режиме ожидания донорского сердца.

И тут механический имплантат не заменим, только благодаря ему у больного остается шанс дожить до операции.

Новая разработка ученых из центра Мешалкина, это новый тип био протеза-клапана легочной артерии. Он предназначен для пациентов с врожденной патологией сердца. В России ежегодно появляются пять тысяч детей с таким диагнозом. Имплантация нужна каждому третьему. Доклинические испытания специалиста Центра им. Мешалкина проводят на необычных пациентах - мини пигах. Их анатомия максимальна, схожа с анатомией человека. А вот основа протеза-яромная вена быка.

В организме ребенка обмен веществ идет особым образом. В крови много солей кальция. Они откладываются в материале протеза, в результате клапан твердеет и выходит из строя.

По этим причинам пациентам с врожденными пороками сердца приходится менять протезы несколько раз в течение жизни. Но новосибирским ученым удалось существенно замедлить процесс кальцификации.

Аналогов такого биопротеза в России нет. Их производят только за океаном.

Это позволит предложить ученым центра им. Мешалкина сделать как можно больше операций с качественным результатом и с меньшей себестоимостью биопротезов. А значит, многие пациенты получат шанс прожить долгую и счастливую жизнь. Это и есть конечная цель всех инноваций внедряемых в клинической медицине в рамках национальных проектов.

Теги: цифровизация
234567 Начало активности (дата): 19.05.2021 14:44:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  медицина, томогроф, цифровизация, Россия, роботизация, искусственный интеллект, нацпрект"Здравоохранение" и "Наука и университеты", онкология
12354567899