Интернет вещей в медицине: как современные технологии способствуют улучшению здравоохранения

Интернет вещей (IoT) открыл безграничные возможности в самых различных сферах человеческой жизни. Современные информационные технологии позволяют пользователям собирать любые необходимые данные и обмениваться ими в реальном времени. Благодаря системам IoT-организации самой сложной структуры многократно повышают эффективность своей деятельности, расширяют географию клиентской базы, развивают различные коммерческие направления и увеличивают прибыль.

В области медицины интернет вещей совершил настоящий прорыв и поднял обслуживание пациентов на принципиально новый уровень. За счет обмена данными у врачей появилась возможность точнее анализировать симптомы заболеваний и подбирать эффективные методы лечения. Пациенты благодаря современным технологиям могут лучше контролировать течение болезни и общее состояние организма, а также лечиться дистанционно.

Принцип действия интернета вещей

В системе IoT участвуют три компонента: смарт-устройства, программное приложение и пользовательский интерфейс. Смарт-устройство отвечает за сбор данных и их передачу в приложение посредством интернета. В программном приложении IoT аккумулируются все полученные данные, анализируются с помощью искусственного интеллекта или машинного обучения, после чего перенаправляются обратно на устройство, управляемое графическим интерфейсом. На специализированном веб-сайте или в мобильном приложении производится регистрация смарт-устройств и управление ими.

В медицине в качестве смарт-устройств используются всевозможные датчики, которые считывают показатели функционирования различных органов и систем организма человека. Интеллектуальные системы мониторинга позволяют медикам оперативно выявлять и устранять возникающие побочные явления, которые затрудняют лечение, а также существенно упрощают пациентам уход за своим здоровьем. Ежедневная передача информации о собственном состоянии и имеющихся симптомах избавляет человека от необходимости посещения врача. По этой информации врач делает выводы и отправляет пациенту рекомендации по лечению. Рассмотрим возможности IoT в различных областях медицины.

Онкология

Примером успешного применения интернета вещей может служить клиническое исследование группы пациентов в одной из американских клиник. В качестве смарт-устройств врачами были использованы манжеты, измеряющие артериальное давление, и весы с функцией Bluetooth. Через специальное программное приложение медики получали ежедневно обновленные данные и передавали их пациентам, страдающим онкологическими заболеваниями, а также рекомендации по лечению.

В сравнении с другими пациентами представители контрольной группы (более 350 человек) продемонстрировали лучшие клинические показатели. Им не требовалось посещать врача один раз в неделю, затрачивать силы и ресурсы. При этом контроль за состоянием здоровья был непрерывным, как и контакт пациента с врачом, а повседневная жизнь не нарушалась никакими дополнительными вмешательствами.

Диабет

При диабете крайне важно постоянное отслеживание уровня сахара в крови. Учеными было разработано специальное устройство для непрерывного интеллектуального мониторинга глюкозы. Пациенты, страдающие диабетом, при помощи CGM контролируют уровень глюкозы в крови, снимают показания и консультируются с врачами об эффективном лечении. Такая система удобна родителям детей с диабетом, а также родственникам пожилых пациентов. Заболевание относится к категории опасных и распространенных патологий, которыми страдает не менее 10 % населения. Больные, имеющие доступ к интеллектуальной системе, могут самостоятельно пользоваться программными приложениями, в том числе для мобильных устройств, выявлять опасные тенденции и проверять свои показатели.

Многие диабетики пользуются инсулиновыми ручками, которые записывают тип и объем инсулина, дозировку и время введения, выдают рекомендации по оптимальному типу инъекций в нужный момент. Интеллектуальные ручки с инсулином управляются мобильным приложением, установленным на смартфон. Благодаря программному обеспечению больные рассчитывают дозировку инсулина, фиксируют прием пищи и показатели уровня сахара. Данные хранятся на устройстве долгосрочно, поэтому у пациентов появляется возможность контролировать влияние рациона питания и инъекций на изменение уровня сахара.  

В числе программных средств, применяемых в лечении диабета, выделяется система замкнутой доставки инсулина, которая пребывает в стадии разработки и усовершенствования. Фактически продукт представляет собой искусственную поджелудочную железу, имеет открытый исходный код и обеспечивает обратную связь. Программа измеряет объем глюкозы в крови и доставляет нужное количество инсулина в режиме непрерывного замкнутого цикла. Такая автоматизированная система существенно облегчает жизнь людей, больных диабетом, предупреждает опасные приступы гипергликемии и гипогликемии. У пациентов с этим заболеванием часто нарушен ночной сон из-за экстремальных самопроизвольных скачков уровня сахара. Использование автоматической доставки инсулина позволяет избежать ночной гипогликемии.

Весомым преимуществом этого решения является наличие открытого исходного кода. Больные люди смогут пользоваться этой бесплатной технологией, настраивать ее под индивидуальные параметры. Коммерческая эксплуатация системы на текущий момент еще не охватила масштабно медицинское сообщество, но с 2020 года начались экспериментальные запуски и испытания на контрольных группах пациентов.

Астма и ХОБЛ

Заболевания дыхательных путей существенно снижают качество жизни людей. С применением интеллектуальных технологий у пациентов и врачей появилась возможность улучшить контроль симптомов и лечения таких серьезных патологий, как астма, хронический бронхит, хроническая обструктивная болезнь легких и эмфизема легких. Ученые-инженеры разработали уникальные датчики, которые подключаются к спирометрам и ингаляторам, взаимодействуют с мобильным приложением и позволяют анализировать состояние пациента. Программное обеспечение дает возможность мониторинга применения препаратов, прогнозирования аллергенов, выявления источников симптомов.

Большинство выпускаемых сегодня моделей bluеtooth-спирометров и ингаляторов совместимы с такими датчиками. Производители смарт-устройств тесно сотрудничают с ведущими фармацевтическими фирмами, которые выпускают средства для пациентов с проблемами дыхательной системы. Больные пользуются подключенными ингаляторами с целью улучшения контроля. Устройство формирует программные отчеты о частоте и последовательности использования препаратов. Эту информацию пациент может предоставить врачу для анализа состояния и предписания оптимального режима ингаляций. Приборы помогают увидеть, насколько тот или иной препарат улучшает состояние дыхательной системы, правильно ли используется ингалятор.

Не менее эффективно применение специального астматического монитора, который может заблаговременно выявить признаки наступления приступа. Пациент носит устройство на себе, и в случае угрозы удушья получает звуковые, вибрационные или текстовые сигналы. Сообщения могут параллельно отправляться третьему лицу, которое осуществляет уход или опеку над больным. В интеллектуальном мониторе астмы присутствуют также функции автоматического обнаружения ингалятора и контроля за его использованием.

Для работы такой системы разработаны специальные web-порталы и мобильные приложения. Пациенты-астматики получают информацию, напоминающую им пункты плана лечения, необходимость приема лекарства и другие важные сведения. Информация сохраняется в течение длительного времени и всегда доступна для больного и врача.

Контроль выполнения врачебных рекомендаций

Проведенные ВОЗ в начале 2000-х годов исследования показали, что более половины назначаемых пациентам препаратов принимаются с нарушением инструкций. Это влияет на эффективность лечения, а в части случаев приводит к побочным эффектам и ухудшению состояния. Ученые для решения этой проблемы приступили к разработке специальных таблеток (проглатываемых датчиков), которые призваны снизить показатели неверного приема лекарств.

Система с использованием растворимых в желудке таблеток была опробована на нескольких контрольных группах пациентов с диабетом второго типа, неконтролируемой формой гипертонии, психотическими расстройствами. При растворении в желудочной среде таблетки генерировали сигнал, который передавался на датчик, закрепленный на теле пациента. Информация передавалась на мобильное приложение, где фиксировался прием препарата в соответствии с инструкцией. Цифровая система слежения за приемом лекарств была одобрена FDA и показала высокую эффективность контроля, повышение качества взаимодействия врача и пациента.

Офтальмология

В области офтальмологии интернет вещей ознаменовал себя уникальными контактными линзами, которые подключаются к программному приложению. Функции «умных» медицинских линз, по первоначальной идее разработчиков, состояли в измерении уровня глюкозы в слезах и раннем предупреждении развития диабета. Научное сообщество не одобрило такой подход, считая его необоснованным, поэтому авторы идеи после временного приостановления проекта переориентировали интеллектуальные линзы для других медицинских задач. В частности, устройства используются в процессе послеоперационного восстановления зрения при удалении катаракты, лечения дальнозоркости и утраченной эластичности хрусталика (пресбиопии).

Неинвазивные линзы используются также для автоматической регистрации размеров глазного яблока и обнаружения изменений, свидетельствующих об опасности глаукомы.

Депрессивные состояния

Когнитивное здоровье человека нуждается в постоянном контроле, мониторинге настроения и состояния, оперативной коррекции. Отследить признаки надвигающейся депрессии практически невозможно в условиях клиник, а сами пациенты крайне редко обращаются к врачам по этому поводу. После тщательных статистических исследований и анализа результатов американские ученые создали эффективную платформу для мониторинга и оценки состояния пациентов с депрессивными расстройствами.

Программное приложение предоставила медикам компания Apple. В ходе экспериментального исследования ежедневно оценивалось состояние пациентов из контрольной группы. Результаты исследований продемонстрировали эффективность программных технологий оценки депрессии в реальном времени. Как больным, так и врачам передавался максимальный объем информации, что позволяло обеспечить надлежащий уход и точность медицинских рекомендаций.

Кровеносная система

Интернет вещей (IoT) оказался эффективным для решения проблем свертываемости крови. Специальная система коагуляции, которая подключается к блютуз-устройству, обеспечивает проверку скорости образования кровяных сгустков. Это обеспечивает самопроверку и снижение риска кровотечения или инсульта. Больные меньше посещают клинику, но полноценно взаимодействуют с врачами, передают им необходимую информацию, добавляют комментарии к показателям, регулярно проводят назначенные тестирования.

Вывод

Присутствие интернета вещей в медицине и активное развитие этого направления является неоспоримым фактом. Несмотря на сложность цифровых разработок, за этими системами — будущее прогрессивной медицины, к которой стремятся представители этой профессии всех рангов. Смарт-устройства появляются на рынке и становятся все более доступными как рецептурные средства. С их помощью можно улучшить качество лечения онкологических больных, лиц, страдающих болезнями Паркинсона, заболеваниями дыхательных путей и сердечно-сосудистой системы, нервными расстройствами и другими патологиями. Медики прогнозируют интенсивный переход к цифровому здравоохранению уже на ближайшие годы.