Наука вдохновляет научную фантастику или наоборот? В случае медицинских технологий, старый добрый сериал «Звездный путь» (Star Trek) вдохновил не одно поколение исследователей по всему миру. Не так давно две команды были награждены премией Qualcomm Tricorder X Prize за разработку карманных устройств, которые могут диагностировать ряд заболеваний и проверять жизненно важные симптомы пациента без инвазивных тестов. За основу был взят медицинский «трикодер» из «Звездного пути».

В сериале врач использовал трикодер и его съемный сканер для быстрого сбора данных о пациенте и мгновенно понимал, что с ним не так. Он мог проверять функции органов и определять заболевания или их причины, а также содержал данные о различных формах инопланетной жизни. Насколько мы близки к созданию такого устройства (при условии, что нам не понадобится анализировать с его помощью инопланетян)?

Основная цель двух лауреатов — объединить несколько технологий в одном устройства. Они пока не создали универсальную машину «все-в-одном», но существенно продвинулись вперед.

Главный победитель DxtER, созданный американской фирмой Basil Leaf Technologies, на деле является приложением для iPad с искусственным интеллектом. Он использует ряд неинвазивных датчиков, которые могут быть прикреплены к телу для сбора данных о жизненно важных показателях, химическом составе тела и биологических функциях. Подобная технология от тайваньской Dynamical Biomarkers Group точно так же подключается к смартфону и нескольким беспроводным портативным тестовым модулям, которые могут анализировать жизненно важные показатели, кровь и мочу, а также кожные проявления.

Судьи сказали, что оба устройства почти достигли контрольных показателей для точной диагностики 13 заболеваний, включая анемию, заболевания легких, диабет, пневмонию и инфекцию мочевых путей. Это самые успешные усилия, которые мы видели, задействующие удобную, единую и портативную систему диагностики.

Часть успеха связана с разработкой различных технологий, которые составляют такие системы «все-в-одном», хотя им, конечно, еще предстоит пройти немалый путь. Возможно, самыми передовыми являются мобильные устройства для мониторинга жизненно важных функций. Например, ViSi Mobile System может удаленно мониторить все основные жизненные показатели, включая кровяное давление, кислород крови, сердечный ритм и электрическую активность, а также температуру кожи. Она использует датчики электрокардиограммы (ЭКГ), прикрепленные к груди, датчик давления в манжете на большом пальце руки, оба прикрепленные к съемному браслету, который передает все сигналы по беспроводной сети на десктопное или мобильное устройство с той же точностью, что и обычное оборудование интенсивной терапии.

Все разнообразные датчики данных из такой системы должны давать осмысленные данные — и для этого необходимо специальное программное обеспечение. ПО Airstrip Technologies может извлекать информацию из сотен различных типов мониторов пациентов и прочего оборудования, включая медицинские записи, результаты сканирования и даже системы уведомлений, чтобы нарисовать полную картину изменений состояния пациента в режиме реального времени.

Переносные технологии визуализации — это еще один элемент, необходимый для диагностики пациента и предоставления релевантной информации. Уже существуют миниатюрные ультразвуковые зонды с USB, которые можно подключать прямо к смартфону для производства мгновенных ультразвуковых снимков. С качеством мобильных камер и возможностями обработки изображений, эти технологии будут становиться только лучше в ближайшем будущем. Мгновенные рентгеновские снимки или диагноз проблем кожи с применением алгоритма машинного обучения станут вполне доступными.

Данные и диагностика

Одних снимков и информации о жизненных показателях недостаточно для полностью автоматизированного устройства, которое может рассказать, что не так с пациентом. Самая зрелая технология, которую мы имеем в этой области, предназначена для наблюдения диабета. Портативные измерители уровня глюкозы в крови, которыми можно протестировать каплю крови на бумаге, уже могут быть подключены к мобильным приложениям для оценки тяжести состояния.

Между тем разрабатываются полностью неинвазивные методы измерения уровня глюкозы, которые не потребуют прокалывать палец, чтобы получить каплю крови. К ним относятся анализ пота или интерстициальной жидкости, расположенной в нескольких микрометрах ниже поверхности кожи (выше болевых нервов).

Несколько инновационных компаний по всему миру уделяют особое внимание использованию подобных карманных систем для диагностики других заболеваний, включая ВИЧ, туберкулез, бактериальные инфекции и сердечно-сосудистые заболевания. Они полагаются на ключевую технологию микрогидродинамики, которая использует специально разработанные микрочипы для манипулирования небольшими количествами жидкости.

Широко известная как «лаборатория-на-чипе», она позволяет сократить полную систему клинических лабораторных испытаний до устройства в несколько сантиметров в поперечнике. Можно взять образец, подготовить его к тестированию (например, за счет выделения бактерий из крови) и определить наличие микробов.

Несмотря на значительный прогресс в разработке частиц и деталей трикодера, еще остается работа, которую необходимо проделать, чтобы сделать его целиком в отдельном портативном устройстве. Нужно миниатюризировать еще много различного оборудования и добиться определенного прогресса в портативных компьютерах, чтобы они могли обрабатывать всю информацию и данные, необходимые для полной картины состояния здоровья пациента. Также нужно развитие более глубоких диагностических функций, таких как лаборатории-на-чипе и портативные системы визуализации, а также менее инвазивных методов тестирования. Пока у нас нет трикодера, но с каждым днем он все ближе.