Technologie medyczne oparte na sztucznej inteligencji szybko ewoluują w kierunku rozwiązań mających zastosowanie w praktyce klinicznej. Algorytmy głębokiego uczenia mogą radzić sobie z rosnącą ilością danych dostarczanych przez urządzenia do noszenia, smartfony i inne mobilne czujniki monitorujące w różnych obszarach medycyny. Przyszłość opieki zdrowotnej kształtuje się na naszych oczach dzięki postępom w cyfrowych technologiach takich jak VR/AR, druk 3D, robotyka czy nanotechnologia. Wirtualne szpitale
Inteligentna technologia i połączone urządzenia medyczne umożliwiają tworzenie szpitali "bez ścian", w których ambulatoryjna i długoterminowa opieka może być świadczona zdalnie przez pracowników służby zdrowia pacjentom w ich domach, zwalniając w ten sposób niezbędne miejsce w łóżku dla pacjentów wymagających bardziej intensywnej opieki. Wirtualne szpitale lub wirtualne oddziały są testowane i działają wszędzie, od Australii przez Wielką Brytanię po Bliski Wschód. RPA Virtual Hospital stał się pierwszym wirtualnym szpitalem w Nowej Południowej Walii, kiedy został otwarty w lutym. Aby zapewnić zdalną opiekę wykorzystywane są m. in. pulsoksymetry - małe, przypominające klips urządzenie zwykle przymocowane do palca, do pomiaru poziomu nasycenia tlenem i tętna oraz plastry pod pachą do pomiaru temperatury ciała. Dane z tych urządzeń są przesyłane za pośrednictwem aplikacji na telefonach pacjentów do personelu wirtualnego szpitala.
Ministerstwo Zdrowia i Prewencji Zjednoczonych Emiratów Arabskich (MoHAP) utworzyło wirtualne kliniki, które świadczą szereg usług ambulatoryjnych, wykorzystując inteligentną technologię i systemy komunikacji cyfrowej, aby oferować wszystko, od kardiologii i pediatrii po fizjoterapię i zdalne usługi w zakresie zdrowia psychicznego.
Biosensory do noszenia na ciele
Jednym z elementów technologii, który umożliwia działanie wirtualnych szpitali i innych rodzajów opieki jest biosensor do noszenia. Urządzenia te, które są małe i lekkie monitorują parametry życiowe, takie jak temperatura, tętno i częstość oddechów, zapewniając pracownikom służby zdrowia krytyczny wgląd w postęp lub wczesny początek choroby.
Na przykład w maju 2020 r. firma Philips ogłosiła, że otrzymała zgodę FDA i oznakowanie CE dla bezprzewodowego biosensora do noszenia, który może pomóc w monitorowaniu pacjentów w szpitalu i wykrywaniu oznak wczesnego pogorszenia stanu zdrowia. Urządzenie przylega do klatki piersiowej i co minutę zbiera, przechowuje i przesyła dane dotyczące częstości oddechów i tętna, a także "parametry kontekstowe, takie jak postawa, poziom aktywności i sposób poruszania się".
Biosensory do noszenia zostały również wykorzystane w niedawnym badaniu do monitorowania pacjentów ze stwardnieniem rozsianym zarówno w klinice, jak i poza nią. Dzięki zastosowaniu urządzeń do monitorowania pracy serca i aktywności, naukowcy byli w stanie gromadzić dane od pacjentów w ciągu dnia i nocy, w ciągu ośmiu tygodni - co odpowiada "około 50 000 godzin danych", jak podaje Neurology Advisor.
Inteligentne termometry
W jednym z najgłośniejszych zastosowań inteligentnych technologii podczas plandemii, producent inteligentnych termometrów Kinsa z obsługą aplikacji zdecydował się opublikować zanonimizowane dane ze swojej "sieci" inteligentnych termometrów w całych Stanach Zjednoczonych w formie mapy pokazującej skupiska wysokich temperatur. Pokazało to nowatorskie zastosowanie inteligentnej technologii, nie tylko może ona oferować dane i spostrzeżenia na poziomie indywidualnym, ale w ujęciu zbiorczym, na poziomie regionalnym lub krajowym (a nawet globalnym), może pokazywać znacznie szersze trendy i wzorce związane ze zdrowiem i samopoczuciem.
Poza śledzeniem infekcji na dużą skalę, inteligentne termometry i towarzyszące im aplikacje mogą pomóc użytkownikom w określeniu sposobu leczenia chorób, oferując porady oparte na innych czynnikach, takich jak wiek i dodatkowe objawy. Aplikacje inteligentnych termometrów umożliwiają również udostępnianie danych lekarzowi lub opiekunowi rodzinnemu w celu uzyskania drugiej opinii i mogą gromadzić dzienniki, które śledzą stan zdrowia i objawy.
Inteligentne, połączone inhalatory W erze inteligentnych technologii, inteligentne lub połączone inhalatory pojawiły się jako jedno z atrakcyjnych rozwiązań tego problemu. Połączone inhalatory, którym podobnie jak inteligentnym termometrom często towarzyszy aplikacja, pomagają pacjentom z chorobami układu oddechowego śledzić przyjmowanie leków, oferując powiadomienia dźwiękowe i wizualne przypominające im o przyjęciu dawki. Połączone aplikacje inhalatorów mogą również zapewniać swoim użytkownikom spersonalizowane wskazówki w celu poprawy techniki inhalacji i przestrzegania planu leczenia, a także mogą zapewniać wgląd w przyczyny ich objawów, na przykład poprzez prognozy alergenów. Połączone inhalatory będą również generować raporty użytkowania, które mogą być udostępniane lekarzowi pacjenta, aby pokazać, że leki są przyjmowane, co dostarcza dodatkowe dane, jeśli lekarz rozważa dostosowanie leków lub planu leczenia.
W czerwcu 2020 r. QIoT, firma specjalizująca się w połączonych urządzeniach medycznych, otrzymała prawie 50 000 funtów od Innovate UK na sfinansowanie rozwoju inteligentnego inhalatora, który może zapewnić pracownikom służby zdrowia wczesne ostrzeżenie o nieregularnym lub nieoczekiwanym użyciu i zdalnie informować ich, czy pacjenci otrzymują wystarczającą ilość leków. Dyrektor generalny firmy Frank Quinn powiedział, że projekt "umożliwi lekarzom proaktywne reagowanie na pacjentów, którzy nadużywają lub zażywają zbyt mało leków... ". Z czasem ustanowi nowe standardy w zakresie wydawania i przyjmowania leków na astmę. Inteligentny inhalator QIoT łączy się z platformą sztucznej inteligencji, która może uwzględniać sezonowe czynniki wyzwalające i liczbę pyłków, a także historię medyczną poszczególnych osób.
Monitorowanie za pomocą inteligentnego zegarka
Choć pierwotnie nie zostały zaprojektowane jako urządzenia medyczne, inteligentne zegarki stają się coraz potężniejszymi narzędziami opieki zdrowotnej dzięki szeregowi aplikacji i funkcji, które zostały do nich dodane przez producentów takich jak Apple, Google i Samsung. W szczególności Apple konsekwentnie wykazuje zaangażowanie w przekształcanie Apple Watch w urządzenie, które może monitorować i pomagać w utrzymaniu zdrowia. We wrześniu 2020 r. Apple Watch Series 6 został wprowadzony na rynek z nową funkcją pomiaru tlenu we krwi, a Apple podobno rozpoczyna serię badań zdrowotnych z instytutami badawczymi, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak zmiany poziomu tlenu we krwi mogą sygnalizować obecność chorób układu oddechowego, takich jak astma. Od czasu premiery Serii 4, zegarki Apple mogą również wykonywać echokardiogram (EKG) za pomocą elektrycznego czujnika serca i sprawdzać nieregularny rytm, który może oznaczać, że użytkownik ma migotanie przedsionków, chorobę serca, która może prowadzić do powikłań, takich jak zakrzepy krwi, udar i inne kwestie związane z sercem. Niemniej jednak, Apple nadal poprawia dokładność EKG swojego Apple Watch, uzyskując ostatnio zgodę FDA na zaktualizowaną wersję funkcji, która może wykrywać kategorię schorzenia znanego jako migotanie przedsionków z wysokim tętnem. Samsung i Fitbit również poszły w ślady Apple w latach od premiery Series 4, wypuszczając własne smartwatche z aplikacjami EKG, a Samsung Galaxy Watch 3 oferuje również monitorowanie ciśnienia krwi - chociaż najpierw należy go skalibrować za pomocą dedykowanego ciśnieniomierza. Istnieje również kwestia przetwarzania danych i tego, czy konsumenci powinni oddawać tak wiele swoich danych zdrowotnych i biometrycznych w ręce specjalistów spoza branży medycznej, takich jak Google (który jest również właścicielem Fitbit), Apple i Samsung. Google był już zaangażowany w wiele incydentów związanych z niewłaściwym lub tajnym przekazywaniem danych medycznych, takich jak Project Nightingale i partnerstwo DeepMind z Royal Free Hospital...
Zautomatyzowane systemy podawania insuliny (AID)
Zautomatyzowane systemy podawania insuliny (AID), znane również jako systemy podawania insuliny w obiegu zamkniętym lub systemy sztucznej trzustki, są rewolucyjnym rozwiązaniem dla osób cierpiących na cukrzycę. Systemy te działają w połączeniu z ciągłymi monitorami glukozy (CGM): urządzeniami, które stale monitorują poziom cukru we krwi w celu określenia, ile insuliny jest potrzebne. Jest ona następnie dostarczana za pomocą pompy insulinowej. Zamiast wymagać od osoby chorej na cukrzycę wykonania testu nakłucia palca w celu zmierzenia poziomu glukozy we krwi, część CGM systemu AID stale monitoruje poziom glukozy we krwi, nawet podczas snu. Pompa zapewnia ciągły przepływ insuliny do organizmu, który jest automatycznie dostosowywany w oparciu o poziomy glukozy mierzone przez CGM - co oznacza, że dana osoba może spędzać znacznie więcej czasu "w zakresie", doświadczając mniej poważnych wzrostów i spadków poziomu cukru we krwi. Ciągłe monitorowanie poziomu glukozy umożliwia pacjentom z cukrzycą przeglądanie odczytów poziomu glukozy w czasie rzeczywistym i dostarcza informacji na temat kierunku i tempa zmian poziomu glukozy we krwi. Firma Medtronic otrzymała zgodę FDA na swój system Guardian do monitorowania poziomu glukozy, który jest sparowany ze smartfonem. W 2018 r. firma nawiązała współpracę z Watsonem (sztuczną inteligencją opracowaną przez IBM) w zakresie systemu Sugar.IQ, aby pomóc swoim klientom lepiej zapobiegać epizodom hipoglikemii w oparciu o powtarzane pomiary. Inteligentne pigułki
Jednym z najgłębszych zastosowań technologii IoT w opiece zdrowotnej jest koncepcja inteligentnej pigułki, która przekształca Internet Rzeczy w Internet Ciała. Inteligentne pigułki to jadalna elektronika, która nie tylko służy jako farmaceutyki, ale może dostarczać dostawcom opieki cennych informacji o pacjentach. Pierwsza inteligentna pigułka zatwierdzona przez FDA została wydana w 2017 roku. Po spożyciu wysyłają bezprzewodową wiadomość do urządzeń takich jak plastry, tablety lub smartfony poza ciałem.
Inteligentne autonomiczne urządzenia w opiece zdrowotnej
Autonomiczne roboty pielęgniarskie lub samodzielnie poruszające się inteligentne urządzenia mogą w znacznym stopniu wspierać personel medyczny, ograniczając jego obowiązki związane z higieną lub zarządzaniem zaopatrzeniem. Różne rodzaje robotów mogą pracować w różnych szpitalnych lokalizacjach i na różnych stanowiskach, co chroni ludzkich pracowników przed narażeniem na ryzyko infekcji lub wypalenia zawodowego z powodu ogromnego obciążenia wielu szpitali. Na przykład, pielęgniarki-roboty były wykorzystywane przez włoski szpital podczas plandemii. Ci inteligentni pomocnicy byli wykorzystywani do zdalnego monitorowania ciśnienia krwi i poziomu nasycenia tlenem u pacjentów. W ten sposób znacznie ograniczono potrzebę osobistych wizyt pielęgniarek u pacjentów.
Inteligentne implanty
W 2023 roku na rynek opieki zdrowotnej w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie wejdzie więcej opcji i technologii związanych z implantami. Obiecuje to wyjątkowo wyższą skuteczność medycyny regeneracyjnej, rehabilitacji pacjentów i leczenia wielu rodzajów niepełnosprawności, które wcześniej uważano za nieuleczalne.
Druk 3D biokompatybilnych implantów nie jest nową metodą w 2023 roku, ale technologia ta z pewnością stanie się bardziej niezawodna i dostępna dla szerszego spektrum pacjentów, dzięki nowym materiałom i bardziej wyrafinowanym metodom protetyki. W szczególności oczekuje się, że postęp w technologii biodruku 3D może zaoferować ulepszenia w następujących obszarach:
- Skrócenie czasu i kosztów produkcji implantów i protez bionicznych.
- Bardziej przystępne cenowo niestandardowe protezy bioniczne kolan, kręgosłupa, czaszki, bioder itp.
- Niestandardowe lub spersonalizowane projektowanie narzędzi chirurgicznych i urządzeń medycznych.
- Nowe generacje i typy implantów, inżynieria implantów i materiały na implanty, które powinny działać lepiej, być lepiej dopasowane i trwalsze.
- W pełni funkcjonalne mechaniczne kończyny, udoskonalone projekty lekkich protez i wyższy poziom integracji implantów ortopedycznych z ludzkimi kośćmi.
- Więcej opcji implantów 3D ratujących życie pacjentom z chorobami układu krążenia i neurologicznymi.
- Implanty neuronowe. Oczekuje się, że wydajne implanty mózgowo-komputerowe w końcu wejdą na rynek w 2023 roku. Zastosowanie drukarek może tworzyć zarówno trwałe, jak i rozpuszczalne przedmioty. Na przykład druk 3D może być wykorzystywany do "drukowania" tabletek zawierających wiele leków. Naukowcy są w stanie stworzyć naczynia krwionośne, syntetyczne jajniki, a nawet trzustkę. Te sztuczne organy rosną następnie w ciele pacjenta, zastępując pierwotnie uszkodzony narząd.
Inteligentne plastry Przykładem tej technologii jest polski wynalazek o nazwie SmartHeal. Działa on dzięki wykorzystaniu sensora elektrochemicznego i dedykowany jest głównie leczeniu ran przewlekłych. Jak tłumaczą twórcy tego innowacyjnego rozwiązania, wysięk z rany dociera do dwóch elektrod – referencyjnej oraz wskaźnikowej z warstwą czułą na zmiany poziomu współczynnika. Kwasowość lub zasadowość odczynu jest wyznaczana na podstawie różnicy potencjałów elektrod. Umożliwia to natychmiastowe wykrycie zmian pH skorelowanych ze stanem zapalnym i tym samym dobranie właściwego leczenia. Co ważne, bez konieczności zdejmowania opatrunku. Informacje o gojeniu są za pomocą łączności RFID odczytywane przez pacjenta lub personel medyczny. Smart plaster posiada bowiem wbudowaną antenę do przesyłania danych.
VR oraz AR w opiece zdrowotnej
Najczęstszym przykładem, jeśli chodzi o praktyczne zastosowanie tej technologii, będzie wizualizacja 3D ciała pacjenta dla chirurga podczas operacji. Nie jest to bynajmniej nowatorska koncepcja, ponieważ rozmowy na temat wykorzystania programów AR i uczenia maszynowego dla chirurgów prowadzone są od 2015 roku. Jednak w 2019 roku przeprowadzono pierwszy zabieg chirurgiczny z wykorzystaniem systemu ARAI. Pod koniec 2020 roku chirurdzy ze Szpitala Uniwersyteckiego Balgrist przeprowadzili pierwszą holograficznie nawigowaną operację kręgosłupa przy użyciu HoloLens 2. W tym przypadku chirurg miał wygenerowaną trójwymiarową reprezentację dotkniętej anatomii i rzutowaną na pole operacyjne, nakładając w ten sposób anatomię pacjenta podczas operacji. Leczenie chirurgiczne: - Wizualizacja 3D narządów wewnętrznych, które mają być operowane, aby uniknąć dodatkowych nacięć, tworzenie modeli 3D operowanych narządów w celu zaplanowania operacji, umożliwiając chirurgom "widzenie przez tkankę" pacjentów;
- Dokładna diagnostyka: wykorzystanie narzędzi AR/VR, aby pomóc pacjentom lepiej opisać, co ich niepokoi, co zwiększa szansę na prawidłową diagnozę;
- Praktyka laboratoryjna zbliżona do rzeczywistej sytuacji: zapewnienie praktycznego doświadczenia studentom medycyny, aby mogli zwizualizować wpływ swoich działań na ludzkie ciało;
- Nawigacja oparta na AR: wskazywanie narzędzi medycznych, takich jak defibrylatory, zestawy ratunkowe, najbliższe placówki medyczne, nawigacja po szpitalu;
- Wirtualna pomoc w nagłych wypadkach umożliwiająca skuteczną współpracę między pierwszym punktem kontaktu w nagłych wypadkach a lekarzem na odległość;
- Interakcja pacjent-lekarz w przypadkach, gdy kontakt fizyczny powinien być ograniczony (z powodu pandemii, lokalizacji itp.);
- Nauczanie anatomii w szkołach;
- Farmaceutyczna wizualizacja farmakodynamiki/farmakokinetyki leku itp.
Technologia cyfrowego bliźniaka w opiece zdrowotnej
Cyfrowe bliźniaki szybko zyskują popularność w wielu branżach, w ramach trendu polegającego na tworzeniu modeli opartych na rzeczywistych danych, które można wykorzystać do symulacji dowolnego systemu lub procesu. W opiece zdrowotnej trend ten obejmuje ideę "wirtualnego pacjenta" - cyfrowych symulacji ludzi, które są wykorzystywane do testowania leków i terapii. Początkowo może to być ograniczone do modeli lub symulacji poszczególnych narządów lub układów. Czynione są jednak postępy w kierunku użytecznych modeli symulujących całe ciała. Obecne badania sugerują, że jest to wciąż dalekie od realistycznej możliwości, ale będziemy nadal obserwować postępy w tym kierunku. Cyfrowe bliźniaki ludzkich narządów i układów są bliższą perspektywą, a to pozwala lekarzom badać różne patologie i eksperymentować z terapiami bez ryzyka wyrządzenia szkody poszczególnym pacjentom, jednocześnie zmniejszając potrzebę badań na ludziach lub zwierzętach. Doskonałym przykładem jest Living Heart Project, uruchomiony w 2014 roku w celu wykorzystania crowdsourcingu do stworzenia cyfrowego bliźniaka ludzkiego serca.
CRISPR Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) to najbardziej zaawansowana jak dotąd technologia edycji genów. Jej działanie polega na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów układu odpornościowego komórek bakterii i inwazyjnych wirusów, które są następnie w stanie "wycinać" zainfekowane nici DNA. To właśnie wycinanie DNA może potencjalnie zmienić sposób leczenia chorób. Modyfikując geny, niektóre z największych zagrożeń dla naszego zdrowia, takie jak rak i HIV, można potencjalnie pokonać w ciągu kilku lat.
Podsumowując Połączenie medycyny zachodniej z technologią powoli zmierza do utworzenia systemu nie tylko inwigilacji, ale również kontroli. Powyższe technologie to zapewne początek tego co jest w planach agendy mroku. Wszystko oparte o sztuczną inteligencję, technologię smart i transfer danych. Jeśli te wynalazki przyjmą się, zostaną wprowadzone do powszechnego użytku, i będą nadal rozwijane, to w przyszłości nie będzie już czegoś takiego jak choroba... Ludzie nie będą już chorować, bo najmniejszy objaw zmonitorowany przez ich biosensor objawi im się w powiadomieniu na ekranie smartfona, a inteligenty plaster na ramieniu wprowadzi odpowiednie substancje do organizmu, by zatrzymać infekcję. Czy nadal będzie można nazwać taką istotę żywym człowiekiem...? Źródła i tłumaczone fragmenty: https://tateeda.com/blog/healthcare-technology-trends?ysclid=li92kkksf2118108605 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmed.2020.00027/full https://www.forbes.com/sites/bernardmarr/2022/01/10/the-five-biggest-healthcare-tech-trends-in-2022/ https://cyfrowa.rp.pl/biznes-ludzie-startupy/art37038261-polacy-stworzyli-smartopatrunek-rewolucja-w-leczeniu-ran https://empeek.com/demystifying-ar-vr-technology-in-healthcare-benefits-use-cases-costs/ Opracowanie: Oliwia