Boty od diagnoz i organy drukowane w 3D. Tak będzie wyglądać służba zdrowia
Pewnie nie raz mieliście okazję stać w niekończącej się kolejce do lekarza i apteki oraz spędziliście długie godziny na SOR. Eksperci podają, że coraz częściej przeciążone szpitale nie radzą sobie z wyzwaniami, jakie niesie ze sobą starzejące się społeczeństwo, dlatego powstają nowe technologie, które mają wspomagać lekarzy w codziennej pracy. Zdaje się, że już niebawem wejdziemy w erę medycyny, jaką znamy z filmów science fiction.
Technologia od lat wdziera się do opieki zdrowotnej coraz szybsza aparatura diagnostyczna, robotyka usprawniająca operacje, elektroniczne recepty. Jednak gdyby zsumować wszystkie pojawiające się dziś koncepcje, badania i wizje zarówno w akademickich ośrodkach, jak i w korporacyjnych laboratoriach można zobaczyć obraz przyszłego świata, w którym zdrowie, medycyna, biologia i inżynieria cyfrowa przenikają się tak głęboko, że prędzej czy później rozmyje się granica między tym, co tradycyjnie medyczne, a tym, co przypomina science fiction.
Już teraz nie brak głosów, że w ciągu najbliższych 50 lat sposób leczenia i zapobiegania chorobom zmieni się tak radykalnie, że dzisiejsze metody będą wyglądać niczym zabiegi rodem z przełomu XIX i XX wieku.
Nowoczesne technologie wspierają rozwój medycyny i diagnostyki zdalnej
Przyszłość może należeć przede wszystkim do danych i rozgryzającej je sztucznej inteligencji. Przewijająca się w wielu analizach koncepcja „data-drivenhealthcare”, czyli opieki zdrowotnej opartej na analizie danych, to nie tylko tworzenie precyzyjnych algorytmów wspierających pracę lekarzy, ale też zaprzęgnięcie ogromnych zbiorów informacji do tworzenia spersonalizowanych terapii.
A jakby wyobrazić sobie, że zanim pójdziemy do lekarza, nosimy na ciele i wewnątrz organizmu czujniki, które od miesięcy rejestrują parametry życiowe, poziom glukozy, częstość skurczów serca, pracę płuc, a także wszelkie zmiany w codziennych aktywnościach. Ta wielka chmura danych przetwarzana przez algorytmy uczenia maszynowego będzie w stanie przeanalizować najmniejsze odchylenia od normy i wskazać zarówno lekarzowi, jak i nam samym, co należałoby zrobić, by uniknąć konkretnej choroby.
Taki system, zgodnie z przewidywaniami badaczy cytowanych między innymi przez Światowe Forum Ekonomiczne (WEF), mógłby działać jak osobisty analityk zdrowotny na stałe podłączony do internetu. Przy odpowiednim poziomie zaawansowania udałoby się wychwycić choroby na samym początku, czasem nawet jeszcze zanim zaistnieją wyraźne objawy.
Wszystkie aplikacje w naszym portfolio będą oparte o sztuczną inteligencję – to tylko kwestia czasu. Taka technologia może wspierać lekarzy, redukując obciążenie poznawcze i pomagając im w podejmowaniu decyzji. To ogromna zmiana, która poprawi jakość opieki nad pacjentami – mówi Gary Friz, wiceprezes Stanford HealthCare.
W rozwoju telemedycyny i diagnostyki zdalnej od kilku lat pomagają urządzenia typu smartwatch czy opaski fitness, które łączą się ze smartfonem. Z czasem najprawdopodobniej będą wyposażone w coraz bardziej wyszukane sensory, zdolne analizować krew, ślinę, a nawet obecność konkretnych biomarkerów wskazujących na ryzyko niektórych nowotworów. Naukowcy przewidują, że w ciągu najbliższych dekad doczekamy się uproszczonych, a jednocześnie bardzo precyzyjnych metod samodzielnej kontroli organizmu.
Skoro już dziś istnieją osobiste urządzenia do monitorowania EKG, saturacji i ciśnienia, to w perspektywie 50 lat mogą pojawić się mikroskopijne implanty badające nawet pojedyncze komórki w czasie rzeczywistym. Najbardziej śmiałe wizje mówią, że będziemy poruszać się w świecie „Internetu ciał”, w którym część sensorów ma formę implantów wszczepianych pod skórę – zauważa Irek Piętowski, konsultant z Brainwave, firmy wspierającej branżę medyczną w projektowaniu innowacji.
I dodaje, że to wszystko zmieni relację lekarz–pacjent, a w wielu przypadkach w ogóle zrewolucjonizuje pojęcie pacjenta.
Tutaj kluczowe może się okazać szerokie zastosowanie nanotechnologii. Z ust wizjonerów często padają scenariusze, w których mikro- albo wręcz nanoroboty pływają w krwiobiegu, identyfikując i niszcząc komórki nowotworowe, infekcje czy uszkodzenia. W porównaniu z klasyczną chemioterapią, której działania niepożądane wynikają z faktu, że lek działa ogólnoustrojowo, takie mikrourządzenia mogłyby dotrzeć dokładnie do miejsca choroby i zaatakować ją bez szkód dla zdrowych tkanek.
Już dziś powstają mikrokapsułki i liposomy, które inteligentnie dostarczają leki w organizmie, a w ciągu kolejnych dekad inżynieria materiałowa pozwoli tworzyć konstrukcje o jeszcze większej precyzji działania. Wielu zwolenników tej koncepcji uważa, że będzie to krok milowy w walce z nowotworami i chorobami neurodegeneracyjnymi, gdzie kluczowe znaczenie ma selektywne dotarcie do źródła problemu.
W Polskim systemie ochrony zdrowia panuje nadmierna biurokracja
Naukowcy z Mälardalen University podjęli próbę określenia, jak będzie wyglądać opieka zdrowotna za pół wieku. Z opublikowanego przez nich raportu wynika, że już dziś w wielu krajach planuje się budowę systemów, w których pierwszą linią diagnostyki nie jest wizyta w zatłoczonej przychodni, lecz automatyczne narzędzia konsultacyjne.
Część z nich ma opierać się na chatbotach medycznych, które zadają szczegółowe pytania na temat objawów. Taka wstępna konsultacja pozwala skierować pacjenta do właściwego specjalisty lub w ogóle uniknąć wizyty, jeśli okaże się, że problem można załatwić na miejscu choćby w formie zaleceń natychmiastowych czy automatycznie przepisywanych recept (wciąż pod nadzorem człowieka, choć z silnym wsparciem algorytmów).
W wizji bardziej futurystycznej trudno byłoby w ogóle rozpoznać, że interakcji z nami nie prowadzi żywy lekarz, tylko system sztucznej inteligencji oparty na wielkich modelach językowych, które w niesamowicie sprawny sposób imitują rozmowę z człowiekiem.
Kluczowym problemem polskiego systemu ochrony zdrowia jest nadmierna biurokracja, która pochłania nawet 70-80 proc. czasu pracy lekarza. Dzięki zastosowaniu rozwiązań technologicznych można znacząco skrócić ten czas, wspierając lekarza wirtualnym asystentem. Mógłby on, chociażby zebrać wstępny wywiad od pacjenta, historię jego choroby z dostępnych źródeł – także z innych placówek, gdzie pacjent był leczony – a następnie przedstawić lekarzowi w ustrukturyzowany sposób – twierdzi Krzysztof Zdobylak, ekspert ds. transformacji i strategii rozwoju systemu ochrony zdrowia w Naczelnej Izbie Lekarskiej.
Zdaniem eksperta algorytmy mogłyby także wypełniać niezbędne dokumenty na bieżąco w trakcie wizyty, a na koniec zaraportować procedury do płatnika. Lekarz w tym czasie mógłby poświęcić więcej uwagi pacjentowi. Według niego jedną z barier w poprawie efektywności obecnego systemu jest niski poziom świadomości sposobu jego funkcjonowania wśród samych pacjentów.
Technologia już dziś może dużo zmienić. Dzięki chatbotom pomagającym pacjentom podjąć decyzję, jaka forma świadczeń będzie dla nich optymalna, np. nocna i świąteczna pomoc lekarska zamiast wizyty w szpitalu na oddziale ratunkowym. Podobne rozwiązanie funkcjonuje już, chociażby w Wielkiej Brytanii, pozwalając na lepsze wykorzystanie dostępnych zasobów – komentuje Zdobylak.
Nowoczesne narzędzia, takie jak ChatGPT, już dziś umożliwiają wdrożenie systemów wstępnej diagnostyki w polskiej służbie zdrowia. Mimo to nie obserwuje się istotnych postępów w tym kierunku. Z czego to wynika?
Wiele szpitali działa na podstawie silnie zhierarchizowaną strukturę, w której decyzje podejmowane są przez osoby niezaznajomione z nowoczesnymi metodami zarządzania zmianą. Brakuje przestrzeni na eksperymentowanie, testowanie nowych technologii, i iteracyjne podejście do wdrażania innowacji – ocenia Irek Piętowski z Brainwave.
I zaznacza, że kluczem do wprowadzania realnych innowacji w placówkach medycznych jest świadome odseparowanie personelu od codziennych, rutynowych zadań przynajmniej na część czasu pracy.
Dopiero wtedy możliwe jest przeprowadzenie warsztatów projektowych, zmapowanie procesów i znalezienie wąskich gardeł, które wymagają usprawnienia. W organizacjach, w których zespoły nie mają przestrzeni na pracę kreatywną, postęp zwykle zatrzymuje się na poziomie doraźnych rozwiązań. Jeśli chcemy prawdziwej transformacji, powinien zostać wyznaczony zespół odpowiedzialny za optymalizację procesów, a jego działania muszą być traktowane na równi z operacyjnymi obowiązkami – uważa ekspert.
Tymczasem cyfrowa transformacja na poziomie wstępnej diagnozy ma być jedynie wierzchołkiem góry lodowej, bo już dziś mówi się o jeszcze bardziej rewolucyjnych przedsięwzięciach, takich jak rozwój medycyny genowej. Odkąd w 2012 roku ogłoszono metodę edycji genów CRISPR/Cas9, która została później doceniona Nagrodą Nobla, badacze zaczęli prowadzić intensywne prace nad naprawianiem wadliwego DNA.
Według prognoz, za 20–30 lat najprawdopodobniej zostanie osiągnięty poziom zbliżony do wysoce spersonalizowanej terapii genowej: pacjenci z wrodzonymi chorobami będą przechodzić zabiegi mające na celu nie tyle łagodzenie objawów, co wręcz usuwanie przyczyn, jeszcze na poziomie genetycznym. Z kolei pacjenci onkologiczni, dzięki postępom w immunoterapii i precyzyjnej inżynierii genetycznej, mogliby doświadczać kuracji, które teraz uchodzą za niemal niemożliwe do wdrożenia na szeroką skalę.
Naukowcy z Mälardalen University przewidują, że za kilkadziesiąt lat HIV może być całkowicie wyleczalny, a nowotwory staną się przewlekłym schorzeniem podtrzymywanym w stanie uśpienia, bądź zupełnie wyeliminowanym dzięki terapiom celowanym na molekularne podłoże choroby. Już dziś immunoterapia przynosi spektakularne wyniki w niektórych typach raka, a rozwój terapii genowych i inżynierii komórkowej T (tzw. CAR-T) rodzi nadzieję na znaczne poszerzenie wachlarza leczonych nowotworów.
Więcej wiadomości na temat medycyny można przeczytać poniżej:
Druk 3D pozwala tworzyć proste elementy anatomiczne
Tematyka produkcji nowych leków i szczepionek również przenosi w daleką przyszłość. W dokumentach strategicznych Światowego Forum Ekonomicznego czy w analizach publikowanych w pismach naukowych podkreśla się, że będziemy mieli do czynienia z lekami tworzonymi nie tylko metodą tradycyjnych syntez chemicznych, ale też na podstawie metodologii biologicznych, w tym projektowanie białek i manipulacje genami drobnoustrojów.
W efekcie powstaną szczepionki leczące wiele schorzeń naraz, a laboratoria już teraz zaczynają korzystać z metod, które kilkanaście lat temu wydawały się nierealne na przykład hodowanie organów w warunkach laboratoryjnych czy projektowanie cząsteczek terapeutycznych przy użyciu sztucznej inteligencji. Kluczowe będzie też to, że leki da się spersonalizować, bo dzięki technologii CRISPR oraz coraz dokładniejszym badaniom genomicznym możliwe będzie opracowanie środka działającego jedynie na wersję mutacji chorobowej występującą w organizmie danego pacjenta.
Jednocześnie to wszystko otwiera drogę do drukowania i hodowania tkanek oraz organów. Już dziś druk 3D pozwala tworzyć proste elementy anatomiczne jak, chociażby protezy czy fragmenty struktur kostnych. W niedalekiej przyszłości, zwłaszcza jeśli badania nad biodrukowaniem będą postępować tak szybko, może się okazać, że szpitale niemal od ręki drukować będą materiały do przeszczepów utworzone z komórek pacjenta. Taki organ, pozbawiony problemu niezgodności immunologicznej, nie będzie wymagał agresywnego stosowania leków immunosupresyjnych.
Idea niemal natychmiastowej regeneracji ciała, czyli zastąpienia uszkodzonej wątroby czy serca przestanie być czymś wyjętym z powieści science fiction. Według niektórych śmiałych prognoz już za 30–40 lat powszechna stanie się terapia regeneracyjna, łącząca inżynierię tkankową z komórkami macierzystymi oraz nanotechnologią, co w pewnych sytuacjach mogłoby w ogóle wyeliminować klasyczny przeszczep. Na przykład, u pacjenta z uszkodzoną trzustką można by stymulować odrastanie narządu z jego własnych komórek w warunkach laboratoryjnych, a następnie wszczepić mu nowy, w pełni sprawny narząd.
Wczesnym przykładem zastosowania zbliżonego rozwiązania jest niedawno ogłoszona przez światowej sławy kardiochirurga Sir Magdiego Yacouba przełomowa metoda leczenia chorób serca poprzez wprowadzenie żywej zastawki. Ta biodegradowalna struktura, po wszczepieniu, integruje się z ciałem pacjenta, przyciągając komórki i tworząc w pełni funkcjonalną, naturalną zastawkę, która rośnie wraz z pacjentem. Dzięki temu eliminuje się konieczność powtarzanych operacji oraz zmniejsza ryzyko odrzutu immunologicznego.
Obecne metody zastępowania zastawki serca, wykorzystujące materiały odzwierzęce lub mechaniczne, mają istotne ograniczenia, takie jak ryzyko odrzutu czy brak adaptacji do wzrostu pacjenta.
Zawsze powtarzam, że natura jest najdoskonalszą technologią. Jest o wiele lepsza od wszystkiego, co możemy stworzyć. Gdy coś jest żywe – niezależnie, czy to komórka, tkanka czy żywa zastawka adaptuje się sama. Biologia jest jak magia – tłumaczy Yacoub.
Równie fascynującym tematem jest przyszłość zabiegów chirurgicznych. Roboty chirurgiczne, które dzisiaj już wspierają lekarzy w niektórych szpitalach, w następnych dekadach mogą stać się wręcz autonomiczne. Oczywiście nie oznacza to wyeliminowania chirurga, bardziej przejście na model, w którym człowiek nadzoruje kilka takich maszyn w czasie jednego dnia, analizuje wyniki, wprowadza korekty, a resztę pracy wykonują roboty.
Zaawansowane czujniki będą wykrywać mikrouszkodzenia tkanek i eliminować ryzyko ludzkiego błędu, który wynika z ograniczonej zręczności czy zmęczenia. W połączeniu z obrazowaniem 3D i teleobecnością możemy sobie wyobrazić, że w pewnym momencie wyspecjalizowany chirurg z Paryża przeprowadzi wirtualną operację na pacjencie z Krakowa, sterując robotem w czasie rzeczywistym przez sieć 6G czy 7G.
Granice tego, co w medycynie możliwe, przesuwają się w zawrotnym tempie. I chociaż wciąż nie brakuje chorób, z którymi przegrywamy, a system opieki zdrowotnej niedomaga, to nadchodzące dekady mogą okazać się kluczowe dla całej ludzkości. Mamy niepowtarzalną szansę, by przenieść standard leczenia i profilaktyki na poziom, jaki dotąd znaliśmy tylko z odważnych futurologicznych powieści. Stawia to przed nami wiele wyzwań, w takich obszarach jak prywatność, etyka czy nierówności w dostępie do nowoczesnych metod leczenia – zauważa Irek Piętowski.
Ekspert zwraca również uwagę na to, że globalne firmy z branży medycznej do projektowania innowacji coraz częściej stosują Design Thinking.
To metoda kreatywnego rozwiązywania problemów, oparta na empatii, eksperymentowaniu i iteracyjnym testowaniu pomysłów. Pozwala ona skutecznie łączyć wiedzę specjalistów z różnych dziedzin, uwzględniając jednocześnie realne potrzeby pacjentów – podsumowuje Piętowski.
Piętowski zapewnia, że Design Thinking pomaga również uporządkować złożone procesy organizacyjne, angażując personel w proces poszukiwania usprawnień. A te nie zawsze wiążą się z przełomowymi technologiami i odkryciami w dziedzinie medycy. Mając odpowiednie podejście i metodologię, można niewielkim kosztem zaprojektować innowacje, które pomogą zarówno szpitalom, jak i pacjentom.
