Удивительные медицинские технологии будущего, которые уже изобретены. Какой будет медицина будущего Медицинские технологии будущего каким он будет

Технологии развиваются со все увеличивающейся скоростью. И отрасль здравоохранения не исключение. Новые технологии и методологии разрабатываются ежедневно, позволяя сделать лечение все более безболезненным и минимизируя побочные явления до минимума. Здесь мы решили познакомить вас с десятью медицинскими технологиями, которые обещают произвести революцию в здравоохранении.

1. Гель, останавливающий кровотечение

Двое ученых - Джо Ландолина (Joe Landolina) и Айзек Миллер (Isaac Miller) изобрели гель, который они назвали Veti-gel. Чем же интересно это вещество?

Есть такое понятие, как внеклеточная матрица. Это субстанция, которая помогает расти клеткам нашего тела. Новый гель имитирует эту субстанцию и может мгновенно остановить кровотечение, а затем начать процесс свертывания крови. Veti-gel уже испытывался на каротидной артерии крысы и при порезе живой печени. Этот гель может спасти множество жизней, особенно в зонах военных действий, за счет предотвращения потери крови, которая очень часто вызывает смерть.

2. Магнитная левитация

Новый метод выращивания искусственной ткани легких получил название магнитная левитация. Термин, который скорее можно ожидать встретить в книге или фильме. Команда разработчиков во главе с Глоко Соуза (Glauco Souza) начала свои исследования в 2010 году и смогла с помощью нано-магнитов вырастить искусственную ткань, наиболее близко соответствующую природной. Процесс осуществляется примерно так, как растет ткань в чашке Петри, только в виде трехмерной формы, состоящей из сложной клеточной многослойной структуры. Этот рост повторял процесс, который происходит внутри человеческого тела. Новая технология обещает сделать создание и трансплантацию искусственной ткани одним из основных методов лечения.

3. Искусственный протез на клеточном уровне

В настоящее время ведется множество исследований, направленных на синтез искусственных человеческих органов и тканей, которые можно будет использовать при трансплантации. Сегодня медицинская наука старается создать возможность использования запасных частей для человеческого тела. Например, когда какой-либо орган выйдет из строя, вы можете просто заменить его другим, который будет прекрасно выполнять свои функции. И эта идея спустилась даже на уровень клеток. Разработан особый гель, который копирует определенные клетки и их функционирование. Он формируется как сгусток шириной примерно в четыре раза большей, чем двойная спираль ДНК. Гель способен занять место клеточного скелета (цитоскелета) и сможет заменить любые клетки, которые были повреждены или утеряны в зоне поражения. Использование этой субстанции позволяет проводить долговременное лечение, блокируя доступ бактериям в рану.

4. Клетки мозга из мочи

Это, конечно, звучит ужасно, но в будущем ученые смогут превратить вашу мочу в клетки вашего же мозга, с целью лечения последнего. Хорошая новость в том, что источник таких клеток легко вам доступен и вы определенно сможете использовать для этого свою собственную мочу, а не чужую.

До сих пор ученые использовали для этого клетки эмбрионов, но этот процесс имел побочный эффект в виде образования опухоли. Теперь они протестировали новую процедуру и убедились, что результаты на данном этапе очень хорошие. Была уже осуществлена имплантация, при которой полученные таким образом клетки преобразовывались в нейроны без каких-либо мутаций.

5. Электрическое белье

Пациенты, которые вынуждены находиться в постели неделями или месяцами очень часто сталкиваются с возникновением пролежней. Они чаще всего образуются вследствие сдавливания кожи и отсутствия нормальной циркуляции крови. Многие относятся к этим проблемам с пренебрежением, но возможно вам будет интересно узнать, что только в Америке ежегодно от последствий пролежней умирает около 60 тысяч человек. Решение проблемы придумал канадский исследователь Шон Дюкло (Shean Dukelow), разработав электрическое нижнее белье. Эти «электрические трусы» каждые десять минут испускают небольшой электрический разряд и этого вполне достаточно, чтобы активировать мышцы и увеличить циркуляцию. Достигается эффект аналогичный результату, полученному при небольшой прогулке. Это несуразное, казалось, изобретение сможет спасти множество жизней!

6. Вакцина в пыльце

Почему большая часть вакцин вводится с помощью инъекций, а не оральным способом? Дело в том, что ваша система пищеварения и желудочная кислота просто растворит вакцину и итоговый результат будет абсолютно бесполезным. А вот цветочная пыльца - это всем известный аллерген, который очень эффективно может противостоять кислоте в человеческом желудке. Техасский технологический университет в настоящее время проводит исследование, в рамках которого они пытаются объединить свойства и того и другого и разработать вакцину, которую можно будет раздавать в виде пилюль для применения американскими солдатами, которые несут службу в различных странах, часто в неблагоприятных эпидемиологических условиях. Исследователи надеются удалить аллерген из пыльцы и заменить его вакциной, которая будет защищена оболочкой пыльцы. Уже достигнутые результаты позволяют надеяться, что в скором будущем вакцинация будет намного проще в применении.

7. Напечатанные кости

Новая технология и трехмерный принтер ProMetal уже позволяют ученым из Вашингтонского государственного университета «печатать» гибридный материал, который имеет те же самые свойства, что и реальные человеческие кости. Такая гибридная модель может помещаться в тело человека в место, где повреждены кости, и может использоваться в качестве каркаса все время, пока кости не восстановятся и не вернутся в здоровое состояние. Новый материал уже был испытан на кроликах и эксперимент прошел очень успешно. Причем использование этого материала одновременно со стволовыми клетками позволило костям восстанавливаться существенно быстрее, чем в нормальных условиях. Сам материал представляет собой комбинацию цинка, кремния и фосфата кальция. Причем исследователи предполагают использовать эту технологию не только для восстановления костей, но предполагают «печатать» органы целиком в случае их серьезного повреждения.

8. Восстановление повреждений мозга

Знаете ли вы, что ваш язык соединен с нервной системой с помощью тысяч нервных скоплений, некоторые из которых напрямую подключены к мозгу? Именно из этого знания родилась идея, о которой идет речь. Что если вы можете стимулировать нервную область в вашем языке и таким образом заставить ваш мозг «отремонтировать» поврежденные нервы? Как не странно, но это уже возможно. Достаточно большое количество пациентов уже прошло курс лечения с помощью нейромодулирующего стимулятора (PoNS) и буквально за неделю врачи отметили значительное улучшение в восстановлении функций мозга.

Новая технология позволяет избежать долговременного процесса реабилитации и ускорить восстановление в случае повреждения мозга. В настоящее время исследователи работают над применением этого метода при лечении других болезней мозга, таких как алкоголизм, болезнь Паркинсона и др.

9. Оборудование, которое получает питание от человека

Кардиостимуляторы - это относительно простые и не очень дорогие устройства, которые используются для регулирования работы человеческого сердца. К сожалению, примерно через семь лет источник питания этого устройства истощается и его требуется заменить с помощью хирургической операции, которая может стать источником дополнительных проблем, особенно у пожилых людей. Доктор Амин Карами (Amin Karami) нашел решение этой задачи. Он разработал устройство, которое может генерировать электричество за счет биения сердца и использоваться для питания кардиостимулятора. В настоящее время он намерен провести испытания своего устройства, которое в случае успеха может произвести революцию в сфере носимых и встраиваемых в тело медицинских устройств.

Кстати, это не единственные эксперименты такого рода. Исследователи из Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) провели первые испытания на крысах искусственного кардиостимулятора с автономным питанием, который получает электропитание с помощью гибкого пьезоэлектрического наногенератора. Новое устройство напрямую стимулирует живое сердце крысы, используя электричество, полученное прямым преобразованием из мелких движений тела крысы.

10. Роботы в кровеносных сосудах

Ученые из Brigham and Women’s Hospital (Бостон, США) разработали компьютерный чип, который может в течение долгого времени функционировать в крови пациента. Это так называемый микрофлюидный чип, покрытый длинными нитями ДНК, которые абсорбируют злокачественные раковые клетки. Действие этого чипа в крови напоминает движение и питание медузы в океане, только здесь питанием являются клетки рака. Причем раковые клетки могут быть извлечены из чипа позднее, если их необходимо изучить для диагностики.

Разработчики утверждают, что этот механизм захвата и высвобождения может использоваться как для диагностических целей, так и для терапевтического лечения при борьбе с раком. В ближайшее время предполагается тестирования этой технологии на людях.

Процесс развития медицины с каждым годом ускоряется, и 2017 год полон технологий, открывающих новые перспективы лечения людей. «Футурист» составил подборку наиболее актуальных и значимых из них.

Робототехника и автоматизация постепенно преображают то, как врачи выполняют и хирургические операции, и терапевтическое лечение. Новые системы используют достижения программного обеспечения, миниатюризации и робототехники, позволяя проводить минимально инвазивные операции на самых деликатных частях анатомии человека. С каждым годом роботы выполняют все более сложные задачи с невозможной для людей точностью.

Новая хирургическая система da Vinci X

Успешно внедренные модели роботов-хирургов da Vinci продолжают совершенствовать. Новый представитель линейки предоставит хирургам и больницам доступ к передовым технологиям роботизированной хирургии по более низкой цене. Intuitive Surgical, компания-производитель робота, мировой лидер в области роботизированной минимально-инвазивной хирургии, объявила, что ее новая хирургическая система da Vinci X уже получила сертификат соответствия стандартам (CE Mark) в Европе.

«За последний 21 год Intuitive Surgical стала первопроходцем в области роботизированной хирургии, и мы продолжаем лидировать в разработке и выводе на рынок инновационных технологий, ориентированных на результат», - сказал доктор Гари Гутарт ( Gary Guthart), генеральный директор Intuitive Surgical. - «Наши хирурги, больницы и клиенты по всему миру рассказали, что операции с использованием роботизированных технологий имеют огромное значение для их пациентов, подчеркивая важность предоставления выбора с клинической, технологической и стоимостной точек зрения».

Роботизированные системы da Vinci разработаны, чтобы помочь хирургам осуществлять минимально инвазивную хирургию. Однако они не запрограммированы на самостоятельное проведение хирургических операций. Все процедуры выполняются хирургом, который контролирует систему, Da Vinci же обеспечивает 3D-изображение высокой четкости, роботизированную и компьютерную помощь.

Робот-хирург, способный провести операцию на мозг в 50 раз быстрее человека

Хирургия головного мозга требует крайней точности, один промах может повлечь гибель пациента. Даже у представителей одной из самых квалифицированных профессий в мире человеческий фактор может стать причиной смертельной ошибки. Исследователи Университета штата Юта надеются сократить влияние человеческого фактора: они полагают, что их операционный хирург способен выполнять сложные операции на мозге, сократив время, необходимое для разрезания черепа, с двух часов до двух с половиной минут. Таким образом, робот сократит время, необходимое для сложной процедуры, в 50 раз.

Аппарат двигается вокруг уязвимых участков черепа по данным, получаемым при сканировании компьютерной томографией и передаваемым в программное обеспечение робота. Компьютерная томография показывает программисту расположение нервов или вен, которых должен избегать робот.

Помимо очевидных преимуществ механизма машины, она также в долгосрочной перспективе может сэкономить деньги за счет более короткого времени операции. Дополнительным плюсом является уменьшение времени пребывания пациента под наркозом, что также делает процедуру более безопасной.

Терапевтические наноматериалы

Наноматериалы - это устройства, которые настолько малы, что их можно измерить только в молекулярном масштабе. Эти микроскопические машины бывают разных форм и могут быть изготовлены из различных материалов, от золота до синтетических полимеров, в зависимости от их предполагаемых функций. Фактически, более 50 лекарств на основе наночастиц уже одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами, такими как Abraxane от рака молочной железы и Doxil от рака яичников. В настоящее время эти аппараты используются для выборочной доставки токсичной химиотерапии непосредственно в раковые опухоли, что способствует снижению доз, необходимых для их уничтожения, и риска серьезных побочных эффектов для пациента. В будущем нанотерапевтические средства могут быть разработаны для уничтожения самих раковых клеток.

Ради этой цели исследователи разработали новую платформу неинвазивного метода визуализации действия наночастиц на рак у мышей (в реальном времени), что поможет исследователям улучшить их до тестирования на людях.

«Это важный шаг вперед в этой области», - заявил главный исследователь Александр Стег (Alexander Stegh). - «В нанотехнологической области отсутствует тщательная оптимизация, которую мы наблюдаем при разработке обычных лекарств, и мы хотели бы изменить это. Система, которую мы здесь разработали, действительно позволяет нам поддерживать эти усилия».

Команда Стега использовала новую платформу для тестирования терапевтических наноматериалов, которые они разрабатывали, - сферических нуклеиновых кислот (SNAs). Они могут убить неизлечимый в настоящее время тип рака мозга, нацеливаясь на определенный ген. Система визуализации помогла установить, что наночастицы оказывают наибольший эффект между 24 и 48 часами после введения, и, следовательно, определить наилучшее время для введения дополнительной химиотерапии.

Искусственный интеллект

Еще одна малозаметная технологическая новинка в медицине включает использование искусственного интеллекта (ИИ). IBM Watson, суперкомпьютер компании IBM, уже продемонстрировала острый диагностический взгляд, а машинное обучение и программы глубокого обучения были использованы для прогнозирования всего, начиная с предположительного момента смерти пациента до следующей крупной вспышки заболевания.

Можно ожидать, что применение ИИ в медицине будет только расти. Особенно в этом году, когда необходимость отбирать и ассимилировать огромное количество медицинских данных - на индивидуальной или крупномасштабной, общественной основе - станет критической. Между тем страх, что потенциально несовершенные программы машинного обучения вытеснят человеческие ресурсы, также станет более реальным.

Редактирование генов

Революционная технология редактирования генов CRISPR/Cas-9 стала уникальным прорывом в области биологии. Она предлагает преобразование ее из медленной, неточной науки в нечто, близкое к физическим наукам. Будущее технологии редактирования генов открыто самым невероятным догадкам, несмотря на легальные запреты во многих странах и этические вопросы, связанные с этим.

Более широкое использование технологии на людях уже неизбежно. Возможно, именно 2017 год, станет годом, когда это случится в первый раз. Наиболее вероятны широкие испытания редактирования генов в борьбе с раковыми заболеваниями, или использование CRISPR для искоренения патогенных человеческих ДНК-вирусов, таких как ВИЧ или герпес.

Но ожидаются также пассивные меры, такие как простое изучение прогресса болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний или даже немедицинских сельскохозяйственных и промышленных применений этой технологии. Осознание механизмов действия последовательностей ДНК позволит ученым решать проблемы во всех областях биологии, от лечения болезней человека, до понимания того, почему исчезают некоторые виды живых существ.

Контроль инсулин-продуцирующих клеток на смартфоне

Для людей с диабетом инъекции инсулина являются неотъемлемой частью жизни. Однако новое устройство, созданное китайскими исследователями и проверенное на мышах, может избавить их от необходимости постоянных уколов. Команда имплантировала клетки, продуцирующие инсулин, мышам с диабетом, а затем использовала приложение на смартфоне для «включения» этих клеток. Через два часа устройство, которое его создатели называют HydrogeLED, стабилизировало уровень сахара в крови у мышей. Гидрогелевая капсула размером с монету. Она вживляется под кожу животным и состоит из инсулин-продуцирующих клеток и светодиодных ламп. Клетки вырабатывают инсулин только тогда, когда включены светодиоды.

Уровень сахара в крови можно контролировать с помощью отдельного Bluetooth-глюкометра, который подает сигнал в приложение, когда он поднимается слишком высоко. Затем приложение включает светодиоды, вызывая выработку инсулина. Пользователь может вручную контролировать яркость светодиодов и продолжительность их работы, таким образом регулируя, сколько инсулина попадает в кровь.

Однако пока использование приложения на людях невозможно в связи с некоторыми проблемами. Мыши, на которых проверялась работы устройства, заключены в катушку электромагнитного поля, которая очень похожа на интеллектуальный домашний хаб - таким образом приложение может взаимодействовать с сервером. Светодиоды питаются от самого электромагнитного поля, а значит, вся система не сможет работать вне катушки. Кроме того, на данный момент уровень сахара в крови все еще проверяется с помощью иглы.

В будущих версиях HydrogeLED эти проблемы будут решены. Автор исследования Хайфэн Е планирует запустить 24-часовой мониторинг уровня сахара в крови встроенным глюкометром, который при необходимости сможет автоматически запускать светодиоды.

Ещё совсем недавно «технические» возможности врача ограничивались фонендоскопом, приобретённым опытом и интуицией. Сегодня медицина – это царство современных технологий, позволяющих проникать в неведомые ранее глубины человеческой плоти – до молекул и атомов, откуда, как оказалось, и берут своё начало большинство человеческих недугов.

Второе дыхание антибиотиков

Когда-то антибиотики спасли миллионы жизней от опаснейших инфекций. Но тут случилось непредвиденное. Всему виной стала доступность антибиотиков, помноженная на бесконтрольное их применение, что привело к адаптации инфекций к своим «заклятым врагам».

Сегодня учёные заняты созданием антибиотиков нового поколения. Один из них – , разработанный учёными Северо-Восточного университета США на основе бактерии, обнаруженной в почве. Её достоинства – в губительном воздействии на многие виды болезнетворных микробов и абсолютной безвредности для организма.

«Умный» всевидящий протез

Специалистами Мичиганского технологического университета разработан прототип голеностопного с системой микропроцессорного управления, в которую входит видеокамера, сканирующая пространство спереди и сзади. Её основная функция – определить профиль поверхности и передать видеоинформацию в «бортовой» компьютер. Тот, в свою очередь, тщательно проанализировав её, сформирует оптимальный угол и жёсткость лодыжке, что характерно для «живой» ноги.

Модель виртуального человека

Идея по её созданию принадлежит учёным Нижегородского госуниверситета. Цель проекта – смоделировать виртуальный человеческий клон со всеми мельчайшими «подробностями», характерными для живого организма, но только в цифровом виде. Для этого потребовалось суперкомпьютер «Лобачевский» производительностью 600 терафлоп.

Теперь появилась возможность составить компьютерную модель практически любого человека и отрабатывать на ней различные варианты лечения.

Электронная кожа контролирует мозг

Этот кусочек золотистой ткани не больше почтовой марки на самом деле изящное электронное носимое устройство . Его создали Джон Роджерс и его коллеги-учёные из университета Иллинойса.

Внутри находятся миниатюрные датчики, отслеживающие процессы, протекающие в организме. При размещении на голове устройство может отслеживать электронные волны, предшествующие различным мозговым расстройствам, в частности, эпилепсии.

Приложение, предсказывающее болезни

Его автор – российская студентка Софья Кореневская. предупредит пользователей о возникновении опасных заболеваний органов пищеварения, сердца и нервной системы на основе биомедицинских показателей, зафиксированных установленным на теле программно-техническим комплексом.

Нанобинты заживляют раны

Понятие «незаживающая рана» связано с присутствием в ней патогенных микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам. Учёные из Института физики прочности и материаловедения (Томск) разработали , взаимодействующие с микроорганизмами совершенно по новому принципу, что сводит на нет возможность заражения и обеспечивает быстрое заживление раны.

Слуховой аппарат, подключённый к черепу

Новое поколение слуховых аппаратов предполагает передачу звуковых колебаний через кости черепа. Известный британский лор-хирург Рэй Джейдип разработал устройство T-OBCD, для людей с односторонней глухотой. С помощью несложной операции титановый имплантат закрепляется на кости черепа за ухом. Передача звука осуществляется двумя магнитами.

Вместо скальпеля нанопузырьки

Как правило, при лечении злокачественных опухолей печени приходится прибегать к хирургическому вмешательству. Исследователи университета штата Иллинойс разработали гораздо более щадящую и эффективную методику борьбы с этим страшным заболеванием. Вместо скальпеля опухоль уничтожают , заполненные противораковым препаратом. Проникнув в опухоль, они в нужное время лопаются, разрушая её изнутри.

Медицинские технологии – ровесники медицины

Целители прошлого быстро уяснили, что для успешной борьбы с недугами необходимо знание анатомии, химии, механики, что повреждённый или утраченный орган можно заменить искусственным, а для того, чтобы сделать операцию, требуются специальные инструменты.

Среди артефактов древности встречаются описания кровопускания, трепанации черепа и других сложных операций. В Древнем Риме была хорошо развита стоматология и создавались уникальные для того времени хирургические инструменты.

На ноге одной из древнеегипетских мумий археологи обнаружили великолепный протез большого пальца, а в гробнице Тутанхамона – «предков» современных солнечных очков.

Никогда бы не возникла и современная фармакология, не будь целителей-травников, тысячи лет собиравших, изучавших целебные свойства растений и создававших на их основе удивительные лекарства.

Мы все мечтали о телепатии, читая фантастические книги, и неизвестно, будут ли наши мечты когда-либо реализованы. Но уже сейчас есть технологии, которые позволяют тяжело больным людям, использовать силу мысли там, где они не могут справиться в силу своей немощи. Например, компания Emotiv разработала EPOC Neuroheadset - систему, позволяющую человеку управлять компьютером, отдавая ему мысленные команды. Это устройство имеет большой потенциал для создания новых возможностей для пациентов, которые вследствие болезни не могут двигаться. Оно может позволить им управлять электронным инвалидным креслом, виртуальной клавиатурой и делать много что еще.

Компании Philips и Accenture начали разработку устройства для считывания электроэнцефалограммы (ЭЭГ) для того, что люди с ограниченной подвижностью с помощью мысленных команд могли манипулировать вещами, до которых невозможно дотянуться. Такая возможность очень нужна парализованным людям, которые не могут владеть своими руками. В частности, устройство должно помогать делать простые вещи: включать свет и телевизор, может даже управлять курсором мышки. Какие возможности ожидают эти технологии, можно только предполагать, а предполагать можно многое.