Радио Свобода открывает серию публикаций о технологической революции в медицине. Первый материал – о роботах-хирургах и искусственном интеллекте, которые со временем смогут заменить большинство медицинских работников.
В ближайшем будущем живые врачи будут почти полностью вытеснены из медицины роботами и экспертными информационными системами. И это не пустая фантазия, а прогноз человека, привыкшего, что у его слов есть – вполне буквально – цена.
Крупнейший американский венчурный инвестор Винод Хосла (под его управлением около 1,5 млрд долларов), выступая в 2012 году на саммите по инновационным технологиям в здравоохранении в Сан-Франциско, заявил, что 80 процентов врачей скоро вполне могут быть заменены программным обеспечением. На основе анализа и сопоставления растущего массива медицинских данных информационные системы смогут поставить более точный диагноз и предложить пациенту индивидуальный курс лечения, и сделают это куда эффективнее обычного врача. Таким образом в медицину проникают технологии Big Data (Больших Данных), и эта вероятная революция угрожает рабочим местам терапевтов, диагностов и многих других медиков. И даже для искусных хирургов в этом дивном новом мире может не найтись места: им на смену идут роботы.
Корреспондент Радио Свобода София Зигмунд разобралась, как бездушные машины осваивают самое человечное занятие – медицину.
Роботизация медицины во многом уже свершившийся факт, особенно если говорить о здравоохранении таких стран, как США и Япония. Виртуальные системы принимают участие в диагностике (и ошибаются, согласно данным исследования ученых из университета Индианы, на 42 процента меньше обычных врачей), помогают принимать решения врачам-радиологам и анестезиологам. Роботы – медицинские сестры умеют расспросить больного о его проблемах едва ли не лучше, чем медсестры реальные, искусственные помощники ухаживают за пожилыми людьми, помогают пациентам восстанавливаться психологически, как, например, электронный детеныш тюленя PARO, которого использовали для психологической реабилитации пострадавших во время аварии на Фукусимской АЭС.
Медицинская практика уже сегодня сильно изменилась. Профессор Леонард Фелдман из John Hopkins School of Medicine, отмечает: "Нынешний врач проводит гораздо меньше времени, общаясь с пациентом в госпитале (8 минут в день, а это около 20 процентов всего времени, отведенного на данного больного), чем раньше. Вся остальная информация поступает к врачу виртуально и требует анализа, к тому же
Робот PARO за работой
достаточно времени уходит на медицинскую документацию". Если раньше пациенты могли посоветоваться с врачом, то сейчас в рядовом американском госпитале у них такой возможности, похоже, практически больше не будет.
Художник со скальпелем
И если тюлененок PARO – скорее экзотический пример медицинского робота, то хирургическая система Da Vinci уже стала привычным обитателем операционных по всем мире. Этот четырехрукий автомат, созданный калифорнийской компанией Intuitive Surgical, был одобрен для клинического применения еще в 2000 году. Его область применения очень широка: гинекология, урология, общая хирургия, кардиология, операции на мозге, пересадка органов. Если в 2005 году всего один процент всех операций по гистерэктомии производился в США с помощью DaVinci, то в 2011 году – уже 27 процентов. Одна из первых малоинвазивных операций простатаэктомии была выполнена с помощью хирургического робота в 2000 году, в 2005-м таких операций делалось уже 23 процента, а в 2011-м – 83.
Хирург управляет Da Vinci через специальный пульт, находясь в нескольких десятках сантиметров от больного. Манипуляторы, то есть "руки" робота оснащены различными хирургическими инструментами: это набор высокоточных миниатюрных ножниц, щипцов, скальпелей, игольчатых драйверов, приборов электрокоагуляции. За происходящим во время операции врач следит по мини-видеокамере, закрепленной на одной из рук робота. Da Vinci дает возможность хирургам действовать через крошечные разрезы на очень ограниченном пространстве тела.
Пер Баги (Per Bagi), хирург, работающий на Da Vinci в университетском госпитале Копенгагена, отмечает, что подобные малоинвазивные операции сопровождаются меньшей кровопотерей, они менее болезненны и обеспечивают меньший риск возникновения осложнений. DaVinci – the same name, the same genius ("То же имя, та же гениальность") – такой рекламный слоган используют некоторые госпитали США, чтобы привлечь внимание новых пациентов к Da Vinci.
Одна операция на Da Vinci стоит в США порядка 1200-2000 долларов. Четверть американских госпиталей (почти 1400) оснащена как минимум одним таким роботом. Только за 2013 год с помощью робота-хирурга было произведено около 400 000 операций.
Система Da Vinci обходится госпиталю примерно в полтора-два миллиона долларов, не считая затрат на техобслуживание и эксплуатацию (от 100 до 170 тысяч долларов в год). По сведениям медицинского портала MedWatch, Intuitive Surgical входит в тройку самых преуспевающих американских компаний, производящих медицинское оборудование.
Однако финансовое положение Intuitive Surgical не так уж безоблачно. По данным портала CNBC.com, в 2013-м компания заработала около 600 миллионов долларов, почти в четыре раза меньше, чем в 2012-м (около 2 миллиардов долларов). Снижение прибыли вызвано разными причинами, но одна из них, скорее всего, связана с громкими судебными процессами в США, в рамках которых производитель Da Vinci был обвинен в несовершенстве системы, а хирурги-операторы – в преступной халатности.
За последнее десятилетие более полутора миллионов операций по всему миру были выполнены на системе Da Vinci, но реальная картина эффективности и безопасности использования системы не ясна. Разумеется, компания-производитель заинтересована в том, чтобы жалобы пациентов замалчивались: в 2013 году акционеры Intuitive Surgical Inc. подали в суд на совет директоров компании за то, что негативная информация утаивается и тем самым поддерживается искусственно завышенной цена акций производителя Da Vinci. Это судебное разбирательство еще не закончено.
По данным американского государственного агентства FDA (Food&Drug Administration), с начала эксплуатации робота в 2000 году на его счету 85 смертных случаев и 245 серьезных осложнений. Полный список жалоб, как сообщает CNBC.com, составляет 4600, и это не учитывая случаев, когда послеоперационные осложнения не были серьезным, и пациенты не стали обращаться в агентство. В 2011–2013 годах против Intuitive Surgical было заведено минимум 10 судебных дел.
В прошлом году FDA обратилась к хирургам, оперирующим на Da Vinci, с просьбой поучаствовать в добровольном опросе и рассказать, какие осложнения случались в их практике. Как оказалось, большинство из них – это ожоги и повреждения, связанные с высокой температурой. Компания Intuitive Surgecal неоднократно сообщала об усовершенствовании изоляции манипуляторов, проблема до сих пор не решена. О небезопасности проведения гинекологических операций с помощью Da Vinci рассказывает юрист и практикующий гинеколог из Алабамы Франсуа Бладо: "Манипулятор может задеть жизненно важные сосуды, искрящий
Руки Da Vinci
инструмент может оставить ожог на другом органе, и это проявится только позже". В расследовании, проведенном CNBC, упоминается история Кимберли Маккалла, женщины 24 лет. После обычной гистерэктомии она стала жаловаться на сильное кровотечение и была вынуждена вернуться в госпиталь. Через 13 дней после роботической операции Маккалла умерла. Другой пациентке, Соне Мелтон, повезло больше. Ей была сделана операция по удалению миомы матки, и осложнения проявились сразу. У пациентки начались сильные боли в области кишечника, и ее пришлось оперировать вновь, чтобы найти причину. В итоге хирурги определили, что во время гинекологической операции на Da Vinci произошла перфорация кишечника. Также известен случай, когда пациентке во время рутинной гистерэктомии повредили мочеточники: у этой женщины отказали почки, и ее чудом спасли.
С проблемами при использовании Da Vinci столкнулись не только в США. Как рассказала корреспонденту РС сотрудник пресс-службы Danish Health and Medicines Authority Сольвейг Редгаард-Петерсен, в 2012 году министерство здравоохранения Дании вскоре после введения Da Vinci в строй приостановило роботические хирургические системы в пяти госпиталях на несколько недель, так как в университетской больнице Одензе врачи нашли микроскопические царапины на хирургических инструментах аппарата. Возникло подозрение, что автомат в этом и других госпиталях не обеспечивает 100-процентную стерильность. Практика роботических операций была возобновлена только после того, как компания-производитель заменила бракованную партию, а датские врачи разработали специальную систему стерилизации автоматических инструментов.
Несмотря на эти проблемы, у датских пациентов Da Vinci пользуется большой популярностью: в очереди к роботу приходится ждать 6-8 недель, в то время как пойти на открытую радикальную операцию можно без ожидания. Может быть, стоит уволить всех хирургов и заменить их на роботов? В Дании об этом говорить рано, во-первых, опыт использования автоматической хирургической системы в настоящее время недостаточно велик, во-вторых, Da Vinci здесь используется пока в основном для гинекологических и урологических операций – это не столь большой сегмент в хирургии. А вот в США сокращение количества хирургов, делающих открытые радикальные операции и замена их операторами роботов, вероятно, задача обозримого будущего. Da Vinci обходится дорого, но окупается примерно в течение шести лет: как отмечает Виджай Кумар, топ-менеджер ISI’s Healthcare Services & Technology Research, для этого госпиталь должен производить от 150 до 300 роботических операций в год.
Подготовить оператора системы Da Vinci можно достаточно быстро. Вообще-то, для этого хирургу рекомендуется сначала ассистировать как минимум в 20-30 роботических операциях, но, как показало независимое расследование CNBC InvestigationsInc, американские врачи могут использовать робота после более скромной подготовки, включающей как минимум один час онлайн-практики, четыре часа наблюдений за двумя полномасштабными операциями, семь часов операций на свиньях, несколько (минимум две) операций под руководством более опытного коллеги. Реальная продолжительность обучения остается на усмотрение госпиталя, при этом маркетинговые службы больниц заинтересованы в как можно большем количестве операций с использованием Da Vinci.
Наследники гения
Хотя за почти 15 лет использования система Da Vinci прошла неплохую обкатку и заняла значительную долю рынка, вскоре у нее могут появиться достойные конкуренты. Профессор Арианна Менчиаси из института BioRobotics в Скуола Супериоре Сант Анна в Италии, считает, что Da Vinci отнюдь не решил все проблемы в абдоминальной хирургии. Профессор Менчиаси и ее коллеги, получившие грант от Еврокомиссии 8,1 миллиона евро, разработали альтернативную роботическую систему Single-port laparoscopy (SPL), которая дешевле, меньше размером и требует для проведения операции всего один 3-миллиметровый разрез, в то время как Da Vinci нуждается минимум в четырех – три для манипуляторов и один для видеокамеры. Новая система, включающая только два манипулятора, была пока апробирована на свиньях в лаборатории в Германии, где велись совместные исследования с партнером по проекту – компанией Novineon.
Еще один робот-хирург был сконструирован в этом году в технологическом институте Эйндховена в Нидерландах инженером Раймоном Кау (Raimond Cau). Автомат нового поколения в пять раз точнее руки обычного врача, что очень важно, например, в реконструкционной хирургии, когда речь идет о восстановлении кровеносных сосудов или нервных волокон при пластике кисти руки или пересадке кожи. Система умеет учитывать неверные микродвижения оператора и сглаживать вибрации: уже в 2015 году робот будет проходить клинические испытания в академическом госпитале Маастрихта.
Новые технологии проникают в операционные не только в виде роботов-хирургов. В последние годы в помощь врачам возникают уникальные системы визуализации, которые помогают заранее спланировать сложную операцию. Так, Тошио Фукуда, один из пионеров микророботических
Иллюстрация из сборника статей под редакцией Фукуды
систем из университета Нагоя, создал пока единственный в мире реальный симулятор – копию тела пациента в 3D для планирования неинвазивных операций на кардиоваскулярной системе. Пациент заранее проходит компьютерную томографию, после чего лаборатория профессора Фукуда разрабатывает модель его кардиоваскулярной системы. Модель печатается на 3D-принтере, вместо крови закачивается специальная жидкость, и хирург может готовиться к сложной операции, не рискуя здоровьем пациента.
Компьютерная диагностика и микророботы
Как же выглядят системы, которые, по мнению Винода Хосола, заменят 80 процентов врачей-диагностов? Здесь большой потенциал есть, например, у суперкомпьютера Watson компании IBM. Эта система искусственного интеллекта имеет широкий профиль применения, она прославилась тем, что обыграла лучших игроков в американском аналоге “Своей игры" – шоу Jeopardy!. Сейчас специалисты ищут пути применения суперкомпьютера в медицине – для обработки и анализа больших объемов данных, что со временем позволит ставить более точные диагнозы и индивидуально подбирать наиболее эффективный и безопасный курс лечения. Watson должен стать врачу незаменимым помощником, каким был доктор Ватсон для сыщика Шерлока Холмса:
"Наша диагностическая система не собирается никого замещать. Это помощь врачу – его правая рука, – комментирует Йошко Силобрчич, сотрудник отдела исследований (IBM Research). – Клиницисты уже перегружены информацией, объем которой постоянно растет, так что Watson поможет ее фильтровать. Высокие технологии всегда будут нуждаться в человеке, контролирующем системы. Но не все врачи переживут эту технологическую революцию. Выживут только самые высокопрофессиональные".
Использование искусственного интеллекта в медицине все еще дело будущего, но информационные системы помогают врачам уже давно. В начале 90-х годов, когда в США появились алгоритмы для считывания результатов теста на рак шейки матки. Работа по анализированнию сканов клеток рутинная: около 90 процентов пациенток, проходящих ежегодный контроль, здоровы. Но для нее раньше требовались сразу два врача: после того как один анализировал результат теста, тот же материал проверял второй медик. Сегодня такой контроль осуществляет программа ImageChecker, которая способна проверять сканы не только анализов на рак шейки матки, но и при маммограммах, диагностике рака прямой кишки, биопсиях простаты и грудных желез.
Будущее медицины – не только компьютеры-диагносты и роботы-хирурги. Еще более удивительное направление прогресса – создание микророботов, которые способны самостоятельно передвигаться по человеческому организму, доставляя лекарства к нужным органам и проводя микрооперации. Подобная система разработана в лаборатории Multi-Scale Robotics Lab (MSRL) в Цюрихе, ее основная область применения – офтальмология, но после небольшой модификации микророботы также могут использоваться для лечения других органов, нуждающихся в неинвазивной хирургии (сердце, мозг, система кровообращения в целом). Роботы диаметром всего лишь в четыре раза больше толщины человеческого волоса передвигаются благодаря электромагнитным полям. Основу платформы микророботов составляет гидрогель, с помощью которого переносятся лекарственные вещества. Аналогичные разработки ведутся в университете Гонконга, где были созданы медицинские микророботы размером 100 на 40 микрон. Такие устройства вводятся в организм в виде инъекций и могут использоваться, например, для предупреждения инсульта.
Врач в новой роли, или Что дальше?
Технологический прогресс неизбежно приводит к вопросу: останется ли в медицине место для врачей и какой будет их роль? Медики смотрят в будущее спокойно. Один из врачей-терапевтов Canadian Medical Care/Prague, безусловно, согласен, что "при использовании диагностических компьютерных программ медицинская помощь станет лучше", однако "пациенту важен не только диагноз, но и сочувствие, которое робот выразить не в состоянии. Если медицинская практика будет сводиться к ряду алгоритмов, то, скажем, пять лет жизни, которые отпустит пациенту компьютер, будут диктовать и избранную терапию". C тем, что без людей в здравоохранении не обойтись, согласен и американский врач Роберт Центор, блогер DB’s Medical Rants: "Мы общаемся с пациентом, интересуемся его самочувствием, с каждым разговариваем на доступном ему языке. Компьютер поставит неправильный диагноз, если мы заложим "не ту" информацию".
В любом случае, автоматические хирурги, диагностические экспертные системы и микророботы пока еще просто недостаточно совершенны и очень дороги. Если в США и других западных странах последнее обстоятельство может не играть решающей роли, то в странах бывшего
Джойстик управления Da Vinci
советского блока ситуация другая. Десятилетиями здесь складывалась система отдельной медицины “для избранных" и отдельной – для “простых смертных", а затраты на здравоохранение последних не так велики, чтобы выйти на пик новейших технологий в ближайшем десятилетии. Впрочем, роботы уже проникли и сюда: например, в России установлено уже около 20 хирургических систем Da Vinci, а в московской клинике урологии МГМСУ было сделано уже порядка 200 роботизированных операций простатаэктомии.
Будущее медицины сегодня рисуется так: диагностировать пациентов будут системы искусственного интеллекта, они же подскажут оптимальное лечение. Врачу остается только сделать пациенту инъекцию с соответствующим образом подобранными микророботами. И все же даже тогда выздоровление будет зависеть не только от безупречной подобранной терапии, но и врачебной эмпатии – умения найти контакт с пациентом и внушить ему надежду на благополучный исход. И похоже, на этом участке без живого врача действительно не обойтись.