Зачем в медицине роботы? Про то, как они становятся «глазами и руками» хирургов, слышали многие. Но оказывается, только операциями все не ограничивается: сегодня роботов привлекают во многие области здравоохранения – от ухода за больными до реабилитации пациентов. Доставка лекарств, телемедицина и даже частичная замена врача – как на первых этапах диагностики, так и в жизни. MedAboutMe подробно рассказывает, что и как сегодня выполняется механическими слугами, и каких высот достиг искусственный интеллект в медицине. Спойлер: в некоторых случаях робот справляется с задачами лучше врачей!
Роботы для нации долгожителей
Японский робот Риба уже отпраздновал десятилетие со дня выпуска первой серии и даже получил «второе рождение» в усовершенствованном варианте. Ни к врачу, ни к медсестре его не приравнять – функции совсем не те. Зато он заменит несколько сильных сотрудников – медбрата и санитара, к примеру. Все потому, что у него особо длинные и сильные руки.
RIBA (Риба) может переносить и перекладывать пациентов, и даже укачивать на ручках. Грузоподъемность такого «медбрата» – 80 килограмм. Он умеет аккуратно поднимать людей с кровати, коляски и даже с пола.
Тот факт, что родом Риба из Японии, не случайность. Японцы – нация долгожителей, количество пожилых достигает 6 миллионов и постоянно увеличивается. Многим из них нужен ежедневный уход и сильные руки – перекладывать пациента с футона на коляску, с коляски в кровать, относить в ванну… Механические руки не устают, и у медсестер освобождается время и силы на полноценную заботу. Кроме того, Риба умеет не только носить на руках, но и надежно поддерживать во время ходьбы, если у человека нарушены двигательные функции.
Еще одно японское изобретение, облегчающее работу медицинского персонала: робот-доставщик лекарств. Он приносит препараты из аптек по рецепту или по назначению врача. Память одного робота позволяет обслуживать до пятисот пациентов.
Рынок роботов-помощников активно развивается. Различные механизмы могут быть стационарными или движущимися: умеют находить человека в доме по голосу или благодаря анализатору изображений. Они способны развлекать, устанавливать связь и даже выполнять роль «подай-принеси», как, например, небольшой робот по имени Хоббит. Одна рука-манипулятор у него для захвата и передачи предметов, а вторая – чтобы поддерживать человека при ходьбе.
На базе университета Кейо ученые вместе с инженерами из Panasonic проводят испытания особого устройства для реабилитации после инсульта. Оно состоит из двух частей: одна улавливает нервные импульсы мозга при попытках пошевелить пальцами, вторая – роботизированная «рука» – заставляет нужные пальцы двигаться при помощи электростимуляции.
Первые результаты обнадеживают: занятия по 40 минут в течение 10 дней помогли 29 из 42 пациентов восстановить нужные нервные связи и подвижность. В перспективе у устройства – большой рынок: только в Японии живет 1,2 млн людей, перенесших инсульт. И каждый пятый после приступа три месяца и дольше не мог двигать пальцами рук.
Компаньоны и «терапевты»
В телемедицине тоже не обошлось без роботов, и это неудивительно. Их называют «роботами телеприсутствия», комплексами, которые могут самостоятельно двигаться по заданному маршруту или управляться на расстоянии через 4G. У них есть встроенные камеры, дисплеи, динамики и микрофоны. Но не только: есть также средства для проведения диагностических процедур (измерения температуры, давления, пульса или считывания данных с носимых пациентов датчиков) и анализов крови и мочи, или возможность подключения к различным аппаратам – ЭКГ, УЗИ и т. д. Ну и, конечно, самое главное: такой робот позволяет врачу виртуально присутствовать и «осматривать» пациента без личного контакта, моментально получать результаты анализов, общаться и делать назначения.
«Самым терапевтическим роботом в мире» назван в Книге Рекордов Гиннесса маленький робот-детеныш тюленя. У него множество датчиков: он отслеживает прикосновения, свет, звук, температуру и положение пациента, умеет коммуницировать и успокаивать!
Роботы-хирурги
Первый робот-ассистент появился еще в 1985 году. PUMA 560 «помогал» проводить нейрохирургические операции. Чуть позже был изобретен еще один «помощник хирурга»: с 1992 года роботы серии RoboDoc стали использоваться ортопедами в протезировании суставов.
Еще несколько позже были созданы роботы-ассистенты Зевс и Эзоп. Врачей они, конечно, заменить не могли: всем управляли хирурги. Но в конце ХХ века появился Да Винчи, робот, которые позволяет проводить удаленные операции.
Врач-хирург при таких оперативных вмешательствах не стоит у стола, а сидит за пультом. На мониторе – участок тела в формате 3D с неоднократным увеличением. Доктор работает не скальпелем, а джойстиком, управляя четырехруким роботом.
Операции, которые проводятся при помощи Да Винчи, используются сегодня в основном в онкохирургии. Благодаря высокой точности они помогают облегчить реабилитацию и повысить качество жизни пациентам, а врачи могут делать в два раза больше оперативных вмешательств, чем обычно. В США простатэктомия, удаление предстательной железы, в 98% проводится роботами-хирургами. В России количество меньше на порядок: в стране пока что всего 25 подобных систем.
И о трансформерах: уникальный робот ARES вообще не требует надрезов для того, чтобы провести операцию на желудке или кишечнике. Пациент… глотает робота по частям. Затем механизм сам себя собирает, а хирург удаленно проводит операцией изнутри тела.
После вмешательства робот по команде разделяется на части и выходит с каловыми массами.
Тренируйтесь на роботах!
Тренироваться на живых пациентах негуманно. Но как-то надо нарабатывать профессиональные навыки, верно? Чтобы и врачи становились экспертами, и пациенты не опасались студентов, сегодня появляются роботы. Они умеют справлять естественные потребности, у них бьется сердце, есть условная кровеносная система, и в целом они похожи на людей.
Самый функциональный робот такого типа – носитель различных профилей пациентов. В его памяти – 30 самых разных людей – от здорового ребёнка до беременной дамы или пожилого человека, увлекающегося спиртным. В зависимости от профиля у него меняется пульс на разных артериях, показатели давления, количество выдыхаемого углекислого газа, реакция зрачков на свет и т. д.
Стоматологам тоже помогают учиться на неживой материи: Ханако-2, японская железная дама совсем не боится зубных врачей!
Искусственный интеллект вместо врача?
Искусственный интеллект сегодня используется в самых различных областях и вызывает опасения: не заменят ли «бездушные механизмы» настоящих живых людей? В медицине ИИ тоже актуален и уже помогает лечить пациентов. Насколько он хорош и можно ли ему доверять?
Мабу (Mabu), робот-компаньон разговаривает с пациентами с сердечной недостаточностью и помогает им управлять болезнью. Он особенно актуален для одиноких людей или тех, кто из-за болезни проводит много времени один. Желтый маленький робот с большими глазами вовремя разбудит утром, расспросит о самочувствии, напоминает о приеме лекарств, спрашивает, нет ли побочных эффектов. Он также подскажет, когда пора идти на прогулку, а когда отдохнуть.
ИИ, управляющий роботом, самообучается в процессе «работы» с пациентом. Вопросы, которые он задает, основаны на лучших медицинских рекомендациях по обследованию и мониторингу пациента с заданным диагнозом, которыми пользуются практикующие врачи. Но кроме исключительно медицинских аспектов крошка Мабу также «заботится» об эмоциональном состоянии, отслеживая начало депрессии, повышение тревоги. И все это – на фоне постоянного самообучения.
Такие роботы не просто выдают на сенсорном экране или проговаривают одни и те же вопросы ежедневно. Набор вопросом изменяется в зависимости от ответов: как человек себя чувствует, была ли одышка, удалось ли приготовить еду и поесть, и как прошел визит в туалетную комнату. Если проблем нет, Мабу продолжит роль компаньона: спросит о настроении, планах на день, пошутит. Хотя если «подопечный» не оценит юмор робота, Мабу и тут подстроится и шутить перестанет.
Если же симптомы тревожны, то робот будет продолжать задавать специализированные вопросы, чтобы оценить, что нужно: отдохнуть, связаться с врачом или вызвать бригаду медиков на дом.
Медицинский мир все еще выясняет, как лучше всего использовать искусственный интеллект в разных областях – от повышения результативности экстракорпорального оплодотворения и отслеживания показателей организма до диагностики и прогноза при сердечно-сосудистых патологиях.
Машины лучше всех усваивают массивные объёмы данных и выделяют паттерны. Они видят то, что человеческий мозг не замечает — схожие и отличные черты, которые можно интерпретировать, как высокий риск рака или самые ранние признаки депрессии. Но вот на что они не способны – это анализировать не поддающиеся количественной оценке факторы. У них нет той врачебной интуиции, которая вырабатывается при практике. А еще ИИ не понимает, когда пациент не вполне правдиво отвечает или сам путается в своих ощущениях.
В чем ИИ точно хорош – это в чтении результатов МРТ, КТ или рентгеновских снимков, анализе изображений тканей. Тут искусственный интеллект бесспорно затмевает человеческий разум.
Основанная на ИИ технология показывает настолько высокую эффективность в обнаружении диабетической ретинопатии, что в этом году Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрило устройство для диагностики этого состояния. Изучая изображения сетчатки глаз тысяч людей, машина научилась различать нормальные и патологические паттерны сетчатки, анализируя мельчайшие отличия, которые ни один человек не может различить.
Уникальные самообучающиеся системы уже ставят ученых в тупик. Например, ИИ научился распознавать пол человека по сетчатке глаза. Люди на такое способны с 50%-ной вероятностью, даже офтальмологи могут только угадывать. А вот искусственный интеллект может определить с точностью до 97%. Загадка в том, что мы не понимаем, на какие критерии он при этом ориентируется.
Помощник Алиса от Яндекса недавно «научилась» диагностировать потенциально опасные родинки. Хотя Алиса – дитя ИИ, но в этой процедуре она ориентируется на четкие запросы. Человек должен ответить, какого цвета тревожащее его образование, какой у него размер, границы, есть ли изменения в форме, зуд, болезненность. На основании анализа ответов Алиса не ставит диагноз, а может успокоить или посоветовать обратиться к врачу.
Модели ИИ также обнаруживают мельчайшие узелки, которые могут быть первыми признаками рака легких, которые часто пропускаются человеческим глазом рентгенолога. Еще машины повышают результаты интерпретации маммограмм при обнаружении раннего рака молочной железы. И сегодня онкологи надеются, что ИИ сможет не только выявлять рак лучше, чем люди. Цель – предсказывать вероятность появления опухолей, то есть диагностировать стадию, когда рака еще нет, но риск уже велик.
Конкуренция или сотрудничество?
Несмотря на невероятные успехи ИИ в части диагностики и в «медицинском сопровождении», сегодня становится все более ясно, что пациенты не будут разговаривать с экранами компьютеров или согласятся на то, чтобы машина им озвучивала диагноз. ИИ будет выступать в качестве партнера или поддержки, освобождая врачей от рутины и помогая им сосредоточиться больше на искусстве медицины, которое машины вряд ли освоят. Определить вид сыпи или диагностировать ушную инфекцию можно доверить машинному разуму. Но множество аспектов требуют присутствия человека – врача, которому пациент доверяет.
Сегодняшние усилия в области ИИ указывают на один жизненно важный урок: лечение пациентов – это одновременно искусство и наука. Вместо того, чтобы пытаться заменить врачей в медицинской практике, ИИ может и должен, как говорят многие эксперты, стать ценным инструментом в помощи врачу и пациенту.
