Печать органов и одежда от падения. Что делают в Башкирии с помощью ИИ

Пока мы удивляемся тому, какие интересные и красочные картинки генерируют нейросети по нашим запросам, медики давно используют искусственный интеллект в своей работе. Если вам кажется, что роботы вместо хирургов, распечатанные на принтере органы и ткани и онлайн-доктора – это завтрашний день, вы ошибаетесь. Корреспондент UFA.AIF.RU разбирался, как уже сегодня работает «медицина будущего».

«Открытия в медицине устаревают через лет пять» - заявил однажды кандидат медицинских наук, про которого мы писали в рамках очередной уникальной операции. И сегодня мы находим подтверждения этому практически каждый день: опыт борьбы с пандемией в 2020 году научил ученых-медиков не только молниеносно реагировать на угрозы, но и работать на опережение.

Новый кишечник, искусственный

Недавно в Башкирии провели первую операцию по трансплантации искусственного кишечника. В будущем подобное лечение поможет излечить онкологических больных при раке ободочной, тонкой кишки, болезни Крона и атрезии кишечника.

Операцию провели студенты, которые трудятся в лабораториях Межвузовского студенческого кампуса. Трансплантацию биоинженерных конструкций кишечника с использованием аутологичных миметических матриксов провели на животной модели. Сейчас группа, состоящая из 13 ученых, продолжает работу, но уже в рамках послеоперационного ведения организма с пересаженным трансплантатом. Этот способ лечения уже запатентован. Группа планирует, что после успешных испытаний, метод будет принят на вооружение практикующими хирургами.

«В клиническую практику новый метод лечения будет введен после успешных испытаний, для чего у лабораторных животных должна быть полная выживаемость, отсутствие отторжения, полное замещение трансплантата собственной тканью», - пояснили в пресс-службе научного центра.

К слову, опыт с вживлением созданного органа уже проведен и на человеке. В июне ученые в срочном порядке помогли специалистам кардиоцентра спасти 76-летнего мужчину с аневризмой аорты. Как рассказал тогда министр здравоохранения Башкирии Айрат Рахматуллин, у крупнейшей артерии пациента была анатомическая особенность. Поэтому медикам было сложно подобрать к ней стент-графт. Медики и инженеры лаборатории аддитивных технологий создали 3D-модель искусственного сосуда и распечатали его на 3D-принтере из медицинской смолы. Напечатанная модель аорты была очищена ультразвуком и простерилизована. Операция прошла успешно, пациент пошел на поправку.

Отметим, что на 3D-принтерах сейчас можно напечатать любую копию костей человека, хрящей и сосудов.

Мозг нам не по мозгам. Нейробиолог Черниговская о ресурсах ума и битве с ИИ Подробнее

Биочернила для органов

Регенеративная медицина является одним из перспективных направлений. Люди не способны, как ящерицы, отращивать себе новый хвост, но врачи готовы помочь с восстановлением поврежденных органов при помощи технологий трехмерной печати и создания тканевых инженерных конструкций.

На самом деле идея 3Д-печати органов появилась еще в 2003 году и  принадлежит профессору В.А. Миронову. С тех пор многие ученые занимаются этой проблемой. Основная идея 3D-биопринтинга биологических конструкций опирается на то, что клеточные структуры человека способны к самосборке. Для этого им нужна лишь небольшая помощь в виде биосовместимой основы – специальной гидрогелевой подложки, способной обеспечить стабильность и жизнеспособность клеток, на которую накладываются в определенном порядке тканевые сфероиды, представляющие собой сгустки живых клеток. При таком слиянии клетки одного типа группируются вместе и образуются готовые части органа.

Чернила для таких операций по 3D-биопечати тканей и органов как раз изобрели ученые в Уфе. Сейчас студенческая инициативная группа Центра трансфера технологий и Управления инновационной деятельности начала доклинические испытания биочернил на животных моделях.

Alloink – это такой гель, созданный на основе коллагена, который является нитевидным «кирпичиком» при строительстве новых аллотрансплантатов. Продукт позволяет культивировать клетки различных тканей и оптимален для 3D-биопечати новых биокаркасов. При этом используется коллаген, наиболее схожий с человеческим (а не полученный из тканей животных мышей или свиней, как других – прим.ред.) в нем не используются никакие химические фиксаторы, которые могут быть токсичными. Это обеспечивает биосовместимость, что минимизирует риски отторжения и побочных эффектов на организм. Получаемые на его основе биоинженерные каркасы обладают высокой механической прочностью, эластичностью и гибкостью.

«Наша деятельность началась с интересной статьи о способе лечения пациента при помощи имплантируемой клеточно-инженерной конструкции. Мы попытались создать свою, и у нас получилось - готов прототип. Нашей команде уже удалось получить торговую марку для биочернил Alloink», – рассказал руководитель инициативной группы Александр Неряхин.

Исследователи считают, что внедрение этих чернил и создание искусственных органов решит проблему с очередями на пересадку органов. Напечатать на биопринтере кусочек почки, печени, роговицу глаза, носовой хрящ будет куда легче и дешевле, чем искать донора. Пока подана заявка на выдачу патента.

Гель полностью разрабатывается в России с производственной базой в Уфе.

Новый драйвер. Россию ждёт бурное развитие искусственного интеллекта Подробнее

Одежда против падения

Искусственный интеллект применяется учеными в Башкирии не только для разработки лечения болезней, но и их предотвращения.

Например, в уфимском киберателье создают «умную одежду». Спортсменам такая одежда, оснащенная датчиками, помогает контролировать показатели тела и регулировать интенсивность и качество нагрузки, регулировать температуру тела.

Для рабочих профессий создана «умная куртка», которая может контролировать не только состояние рабочего в шахте или других пространствах, но и окружающую среду, например, количество паров газа в воздухе. Это позволит удаленно управлять специалистами и моментально реагировать на возникающие в процессе работы опасности.

А для людей с нарушениями равновесия и координации движений разрабатывается одежда, которая уберегает от падений.

«Вероятность падения пожилых людей с возрастом увеличивается и в 80 лет может достигать 37%, а наличие хронических заболеваний, таких как остеопороз или сахарный диабет, увеличивает риски получения травм с тяжёлыми последствиями. Наша задача – создать защитный элемент, смягчающий удары при падениях. Это поможет снизить количество повреждений и возможные переломы, например, шейки бедра. Ведь статистика такова, что в случае перелома шейки бедра 50% людей становятся инвалидами, а 20% – умирает в первый же год», – пояснила доцент кафедры «Технология и конструирование одежды» Зарема Григорьева.

В мире уже существуют изделия со встроенными подушками безопасности, защищающие от ударов и повреждений при падении, однако они оказались неудобными из-за низкой гигроскопичности. Поэтому учёные в Башкирии создают встраиваемый в одежду защитный элемент с амортизирующим эффектом. Планируется, что новые костюмы будут не только обеспечивать максимально возможную защиту от ударов и повреждений при падении, но и улучшат качество жизни уязвимой категории населения.

К слову, в киберателье также занимаются созданием цифровых двойников, которые помогают примерять одежду виртуально или шить костюмы на заказ удалено без примерок. Здесь же проектируют оборудование, которое будет  проектировать одежду бесконтактным способом.

«Сегодня проектирование и цифровое производство одежды только начинается. Это востребованная задача для как среднего и малого бизнеса, так и для крупных производств. Система трехмерного проектирования одежды позволит предприятиям легкой промышленности сократить расходы на изготовление образцов, уменьшить количество примерок при индивидуальном пошиве, использовать методы кастомизации ( индивидуализация продукции под заказы конкретных потребителей – прим.редакции), повысить спрос на made-to-measure, а в глобальном смысле сократить углеродный след в природе», - пояснила руководитель научно-исследовательской лаборатории «Проектирование одежды трехмерными технологиями» Ольга Будеева.

Собянин рассказал о создании ИИ-сервисов для московских рентгенологов Подробнее

ИИ-технологии уже внедрены

Согласно опросам больше половины жителей Приволжья положительно относится к использованию искусственного интеллекта в бытовой жизни. Но чаще всего под такими технологиями понимается обслуживание организаций с идентификацией по лицу, голосу, отпечатку пальца, автозаполнение в документообороте и помощь в учебном процессе.

Однако ИИ активно используется в повседневной работе медиков, об этом не раз рассказывал министр здравоохранения республики Айрат Рахматуллин. В частности, наиболее заметен результат в лечении сердечно-сосудистых заболеваниях.

Медики Башкирии внедрили сервис «Помощник врача» для интерпретации электрокардиограмм. Он помогает быстро выявить ОКС и маршрутизировать пациента. Программа позволяет дистанционно передавать ЭКГ пациента с дальнейшей аналитикой и направлением его к конкретным специалистам. При этом башкирская система не только фиксирует «положение дел» здесь и сейчас, но и автоматически выявляет маркеры кардиологических рисков и прогнозирует развитие болезней системы кровообращения у пациентов будущем.

«Все это направлено на снижение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и быстрое оказание  медицинской помощи, – пояснил министр. – Система позволяет дать персонифицированные рекомендации как врачу, так и пациенту».

По данным Минздрава РБ, благодаря внедрению цифрового решения в республике за 4 года увеличилась выявляемость пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. На 20% сократилось количество инфарктов миокарда, и на 7% снизилась смертность от болезней системы кровообращения.

Также в Башкирии создается программа «Второе мнение» для прочтения рентген-снимков – для этого запущен референс-центр на базе Республиканской больницы.

К слову, новые технологии в медицине могут применяться и иным способом. Так, высказывалась возможность того, что в будущем в населенных пунктах будут установлены модульные ФАПы, которые будут напечатаны на строительном 3D-принтере. Пациенты смогут входить в них по отпечатку пальцев или сканированной сетчатке, активируя свой профайл здоровья. А внутри смогут получить необходимую медицинскую помощь онлайн.

Однако ИИ или роботы не смогут заменить собой врачей полностью. Эксперты прогнозируют, что область их применения будет ограничиваться в основном функциями, которые сопутствуют основным задачам медиков: администрирование, контроль графика, дезинфекция больничных помещений и др. А также будут использоваться алгоритмы, помогающие врачам во многих областях, таких как диагностика, анализ изображений и поддержка принятия решений, оптимизация рабочего процесса, прогнозирование, разработка лекарств и создание протезов.