Оцифрованное сердце

— В обществе есть спрос на «цифровую» кардиологию? Лет пять-шесть назад я был в Санкт-Петербурге на конференции-встрече с русской научной диаспорой, а до этого рассказывал по радио о том, как моя компания разрабатывает имплантируемый дефибриллятор для терапии мерцательной аритмии. Уже на следующий день ко мне пришла целая делегация: оказывается, в Петербурге есть ассоциация больных мерцательной аритмией — они никак не могли найти лечение и спрашивали меня, когда уже можно будет купить наш прибор. Так что спрос в обществе, я считаю, очень серьезный: сердечно-сосудистые заболевания — это один из лидеров в мировой статистике смертности и потерянных человеко-часов. — А как сейчас лечат мерцательную аритмию? Многие аритмии возникают из-за нарушений в работе совсем небольшого участка миокарда, и если его прижечь электрическим током, тогда аритмия уходит. Это называется методом абляции и это единственный метод лечения мерцательной аритмии, который сейчас существует. Пациента кладут на операционный стол, делают надрез в паховой области, по вене вводят в сердце катетер, отслеживая весь процесс на рентгеновской установке, а потом прикладывают к нужному участку интенсивный электрический ток с частотой порядка мегагерца. Сердечная ткань в области касания с электродом разогревается до 60 градусов по Цельсию и вы буквально уничтожаете больные клетки миокарда, которые со временем замещаются рубцом, но не трогаете все остальное здоровое сердце. Правда, часто приходится выжигать не какую-то одну точку, а целые линии, что неизбежно уменьшает объем оставшегося здорового миокарда, но для многих пациентов с мерцательной аритмией это более чем оправданно: мерцательная аритмия иногда бывает смертельно опасна и настолько ухудшает качество жизни, что приходится выбирать. Но, к сожалению, абляция доступна очень немногим пациентам, потому что больницам просто не хватает нужной техники, хорошей диагностики и врачей, которые умеют делать такие операции. — Чем отличается ваш подход? Наш имплантируемый дефибриллятор для терапии мерцательной аритмии действует более точечно и корректирует работу сбивающихся участков миокарда по мере возникновения проблем. Он похож на дефибриллятор для терапии внезапной сердечной смерти, но работает с меньшей энергией и потому, надеюсь, он менее болезненный для пациентов. Сейчас этим прибором занимается частная компания Cardialen и мы, как мне кажется, близки к успеху: прибор находится на стадии клинических испытаний. — В своем выступлении на конференции «Открытые инновации» вы упоминали и вторую компанию Вторая компания, которую мы с коллегами только создали, называется Cardiaform и она занимается созданием как инвазивных, так и неинвазивных гибких электронных устройств для диагностики или лечения сердца, в том числе — с помощью метода абляций. Наши приборы будут не запаяны в железе, а будут повторять по форме сердце: может быть мы даже будем делать их индивидуально под каждого пациента, если это будет необходимо. Гибкий пластиковый каркас устройства будет вторить биениям сердца — расширяться и сжиматься, что очень сильно улучшит чувствительность и точность диагностики. Кроме того, мы будем делать приборы носимой электроники: к примеру, одноразовый датчик, который прилепляется на кожу и сообщает, когда вы слишком много времени провели на Солнце и уже пора спрятаться в тень. — Здесь у вас будет много конкурентов: Apple Watch, Fitbit, множество других компаний Да, но у них есть недостатки: ни один массовый производитель фитнес-браслетов еще не научился снимать ЭКГ, а медицинские устройства для записи ЭКГ пока не умеют работать автоматически, в режиме онлайн. Например, компания iRhytm делает хорошие портативные датчики для записи ЭКГ, но на расшифровку их данных уходит две недели. Пациент ходит с устройством, потом его записи отправляют в офис, где их сначала анализируют автоматически с помощью различных алгоритмов, а потом живые люди ручками доделывают всю работу: иначе надежно найти все аномалии и негативные события в сердечном ритме сейчас невозможно. В результате, я слышал по крайней мере об одном случае, когда пациент умер, пока расшифровывали его запись. — Значит, скоро мы должны ждать прорывов в этой области, связанных с нейронными сетями или другими продвинутыми алгоритмами обработки информации? Они должны помочь наладить процесс? — Сейчас в этой области все упирается в сенсоры, а не в алгоритмы обработки информации — это бутылочное горлышко. Данные с современных сенсоров слишком сырые, чтобы их можно было эффективно и быстро обработать на компьютере. Именно поэтому мы так надеемся на наш подход с конформными, повторяющими форму сердца электронными устройствами. — Какие материалы вы для этого используете? — Мы применяем различные «умные» полимеры, способные менять свою структуру и свойства под действием внешних возбуждений, и выбираем те материалы, которые уже получили разрешение для клинического использования — например, они могли уже в течении многих лет применяться в качестве изолирующих материалов на электродах и за это время показать только минимальные побочные эффекты. Кроме того, мы делаем для наших устройств и совсем новые материалы — электропроводящие полимеры (они и снимают сигнал с сердца и одновременно используются для электрической стимуляции) и биодеградируемые полимеры. — Для чего вам нужны биодеградируемые материалы? — Иногда нужно сделать какой-нибудь имплантируемый датчик, следящий за сердцем, или диагностическую терапевтическую машинку, которые будут работать только определенное время. Например, некоторые процедуры на сердце могут вызывать временный блок проведения импульсов между предсердием и желудочком, который длится 2−3 недели. На это время человеку ставят кардиостимулятор. Потом блок снимается, необходимость в стимуляторе отпадает и пациента снова кладут на операционный стол, чтобы удалить устройство. С биодеградируемыми материалами все будет проще: они отработают те же 2−3 недели, а потом вы пошлете сигнал и устройство без всяких последствий растворится в организме. — За счет чего такой сердечный имплант будет работать все это время? У него есть встроенные аккумуляторы, которые тоже потом могут без последствий разложиться в организме? — В нашем устройстве нет аккумуляторов — мы передаем энергию индуктивным методом с катушки вне тела: сначала временный имплант вживляется пациенту, потом он накачивается энергией на нужный период времени, а потом просто растворяется по сигналу извне. С непрерывной подачей энергии извне или работой на собственных ресурсах в этой области пока тяжело. Первый подход слишком дорогой и неудобный — пациент со вживленным стимулятором, получается, должен всегда быть около источника энергии, а для второго пока нет подходящих по емкости, размерам и совместимости аккумуляторов. — А как обстоит дело с информацией? Ее можно передавать постоянно? Пока нет, информация передается только во время сеансов синхронизации точно так же, как и у наших конкурентов. Например, есть интересный прибор Reveal Lynq компании Medtronic — они имплантируют под кожу маленький цилиндр, который может непрерывно записывать ЭКГ, но данные он пересылает только на специальный приемник и только когда вы не дальше, чем в 2 метрах от него. Такой приемник можно установить у себя дома, на даче, в машине, и не обязательно ходить в больницу — он сам отправит все данные врачу, но непрерывно снимать активность сердца и передавать ее, например на мобильный телефон, пока никто не умеет. — Вы не боитесь хакеров, которые могут вмешиваться в работу имплантируемых приборов для диагностики или терапии сердца? — Такие опасения есть и это большая проблема, потому что те же дефибрилляторы или кардиостимуляторы могут убить человека, если кто-то задастся этой целью, но пока о таких случаях я не слышал. Поэтому многие компании не хотят раскрывать свои протоколы сбора и передачи информации, что тоже создает трудности для персональной кардиомедицины: данные разных компаний оказываются несовместимыми друг с другом, и создать большую общую базу для обучения алгоритмов или для постоянного мониторинга здоровья пациентов пока не удается. — Как же решить эту проблему? Без единой базы и единства подходов цифровая кардиология не станет настоящей медициной — В США есть независимые госпитали с десятками тысяч работников, миллионами пациентов в год и огромными базами данных. Они обладают достаточной силой, чтобы заставить всех производителей имплантируемой техники выработать совместимые форматы — в медицинском мире никто не может позволить себе потерять такие большие рынки. Подобными вещами сейчас как раз занимаются в клинике Майо и Кливлендской клинике: там делают надстройку, способную прочитать сырые данные с 20 разных устройств разных компаний и перевести эти данные в формат клиники. При этом если компании-производители — это закрытые организации и их данные защищены коммерческой тайной, то сами клинки — уже организации открытые и их обобщенные данные должны стать доступными для всех людей. По-другому вопрос с единым форматом медицинских данных, мне кажется, не решить — во всяком случае в Америке. Там у государства нет ни нужных специалистов, ни рычагов давления, чтобы с помощью законов заставить медицинские фирмы прийти к единым форматам и сделать единые электронные медицинские карточки для всех пациентов; такой подход «сверху вниз» может быть эффективен разве только в Словении, Финляндии или других сравнительно маленьких странах, где главный игрок на рынке медицинских услуг — само государство. — А кто тогда должен привести массовую цифровую медицину в Россию — частные компании или государство? — У России как раз могут возникнуть проблемы. С одной стороны, это не слишком большой рынок для частных компаний и госпиталей и, как следствие, они не обладают в России достаточной силой. С другой стороны, Россия совсем не такая маленькая страна, чтобы ввести цифровую медицину сверху, но история показывает, что все новшества в здравоохранении всегда постепенно распространяются по всему миру. Поэтому рано или поздно цифровые медицинские карты будут и в России. — Недавнее исследование Высшей школы экономики показало, что только 30% россиян готовы пользоваться имплантируемыми датчиками здоровья, а для многих людей подобные технологии выглядят даже неэтичными и опасными. Точно так же было и с кардиостимуляторами: когда они только появлялись в США и Западной Европе, большинство пациентов не хотели ими пользоваться, и сменилось одно-два поколения людей, пока не приняли эти устройства. Тоже самое будет и с цифровой кардиологией: те же устройства Reveal Lynq — они, конечно, для диагностики, а не для терапии, как кардиостимуляторы, но люди все равно первое время остерегались имплантировать их в свои тела; теперь же у Reveal Lynq огромный рынок в 500 миллионов долларов в год. Со временем люди осознают, сколько они выигрывают от имплантируемых устройств, и про неприятие подобных технологий все забудут. Игорь Ефимов — профессор, декан факультета биомедицинской инженерии The George Washington University (США), заведующий лабораторией физиологии человека Центра живых систем МФТИ (Россия).