Цифровая медицина и эпидемия коронавируса

Существует много сходства между текущей вспышкой коронавирусной пневмонии и атипичной пневмонии (SARS), которая возникла в 2003 году, начиная с ее геолокации и заканчивая распространением самих вирусов. Однако за 17 лет между этими двумя эпидемиями многое изменилось. Во-первых, технологии в секторе здравоохранения сегодня развиваются экспоненциально. Новые технологии, которые не существовали или только разрабатывались в 2003 году, в настоящее время более доступны по цене и широко распространены и могут помочь справиться с такими заболеваниями и даже предотвратить их. Давайте рассмотрим некоторые из таких решений.

Искусственный интеллект для обнаружения распространения эпидемии

В начале эпидемии атипичной пневмонии Китай скрывал существование вируса как от своих граждан, так и от всего мира. Несмотря на то, что Китай, похоже, стал более прозрачным в этих вопросах, многие, возможно, все еще не уверены в этом. Чтобы исключить из оценки ситуации вопросы доверия, можно использовать искусственный интеллект.

Разработанная канадскими учеными платформа мониторинга здоровья A.I. Bluedot более оперативно и точно, чем даже ВОЗ, выдает предупреждения о распространении вируса COVID-19. В частности, эта платформа мониторинга на неделю раньше сообщила своим клиентам о возникновении вспышки нового вируса в Китае, чем это сделали ВОЗ и американская ЦКЗ (Центры США по контролю и профилактике заболеваний). Она даже правильно предсказала вероятный путь вируса из Уханя, где он впервые проявился, в Бангкок, Сеул, Тайбэй и Токио.

Bluedot называет себя "цифровой компанией в области здравоохранения, которая использует большой объем аналитических данных для отслеживания и прогнозирования распространения самых опасных в мире инфекционных заболеваний". Просматривая кучи информации о новостях, данные авиакомпаний и сообщения о вспышках заболеваний животных, алгоритм Bluedot может выявить тенденцию, которая затем анализируется эпидемиологами. После этого компания делится информацией со своими клиентами.

Эта платформа также используется для моделирования вспышек лихорадки Эбола с использованием данных о движении.  Просеивая имеющиеся данные и делая обоснованные прогнозы, которые перепроверяются экспертами, соответствующие органы могут локализовать такие заболевания еще до того, как они покинут источник их происхождения.

Интерактивные карты для мониторинга распространения болезни

Центр системной науки и техники университета Джона Хопкинса в США разработал онлайновое табло (dashboard) для визуализации и отслеживания зарегистрированных случаев на ежедневной основе. Они также сделали полный набор данных, загружаемых в виде Google-таблицы. На карте показаны новые случаи, подтвержденные смерти и случаи выздоровления.

Данные, которые они используют для визуализации, собираются из различных источников, включая ВОЗ, ЦКЗ, ЦКЗ Китая и другие ресурсы, в частности DXY - китайский вебсайт, на котором сводятся воедино отчеты о ситуации из различных местных отчетов в режиме, близком к реальному времени. Это позволяет получить более актуальные региональные оценки случаев заболевания, чем это могут сделать организации, представляющие отчеты на национальном уровне.

Информация о случаях заболевания в США взята из данных ЦКЗ США, а все другие данные о случаях заболевания в стране взяты из соответствующих региональных департаментов здравоохранения. Такое табло предназначено для того, чтобы дать общественности представление о ситуации со вспышкой заболевания по мере ее возникновения, используя прозрачные источники данных.

Быстрая диагностика заболевания

Как мы уже упоминали, технология кардинально изменилась со времен вируса SARS. На этот раз виновник эпидемии был идентифицирован уже в течение недели после публичного объявления, и вскоре после этого был разработан первый диагностический тест.

Благодаря техническому прогрессу ученым больше не нужно культивировать достаточное количество вирусов перед их исследованием. Минимальное количество вирусной ДНК может быть обнаружено непосредственно при анализе слюны или в образце крови пациента.

Сингапурская компания Veredus Laboratories объявила о разработке тестового набора VereCoV типа Lab-on-Chip и портативного приложения Lab-on-CoV, способных обнаруживать не только новый коронавирус COVID-19, но и коронавирусы MERS-CoV (ближневосточный респираторный синдром) и атипичной пневмонии SARS-CoV. Причем устройство способно детектировать эти вирусы в одном тесте.

С помощью таких более быстрых и портативных решений по обнаружению, идентификация инфицированных лиц для надлежащего медицинского обслуживания также будет быстрее, особенно когда больницы переполнены.

Портативный набор для диагностики на месте

Израильская компания BATM разработала диагностический набор для обнаружения коронавируса в образцах слюны менее чем за полчаса. Новый тест аналогичен современному больничному методу диагностики COVID-19, выполняемому методом обратной транскрипции полимеразной цепной реакции, но который в настоящее время занимает около восьми часов. Этот набор способен также обнаруживать атипичную пневмонию (SARS) и MERS (ближневосточный респираторный синдром).

Этот набор прошел тестирование в нескольких центральных лабораториях и больницах, которые в настоящее время подтвердили его способность диагностировать заболевание, вызванное вирусом COVID-19.

Правда этот набор тестов будет коммерциализирован только в будущему году как часть решения для врачебного кабинета NATLab, использующего программное обеспечение на основе искусственного интеллекта и отдельные картриджи для диагностики бактериальных, вирусных или грибковых инфекций в течение 30 - 90 минут. 

Искусственный интеллект как инструмент диагностики

Специалисты китайской компании Alibaba создали новую диагностическую систему, работающая на базе алгоритма искусственного интеллекта, которая способна обнаружить новые случаи коронавируса с точностью до 96%, используя для этого сканы компьютерной томографии. По утверждению китайских ученых, система может определить различия в КТ-сканах пациентов, зараженных новым коронавирусом и пациентов с обычной вирусной пневмонией с точностью до 96%. При этом весь процесс распознавания длится всего 20 секунд.

Система уже испытана в одной из китайских больниц и в ближайшее время будет внедрена в более чем в 100 больницах в провинциях Хубэй, Гуандун и Аньхой.

Секвенирование генома для создания вакцины

Геном уханьского вируса был полностью секвенирован китайскими учеными менее чем через месяц после того, как был обнаружен первый случай заболевания. С тех пор было завершено еще почти два десятка секвенирования. Для сравнения вспышка вируса атипичной пневмонии началась примерно в конце 2002 года, а его полный геном был доступен только в апреле 2003 года. Эти последовательности генома будут иметь решающее значение для разработки диагностических средств и вакцин.

На этот раз Коалиция за инновации в области обеспечения готовности к эпидемиям (Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, CEPI) оказала поддержку фармацевтическим компаниям, выделив миллионы долларов для того, чтобы всего за 16 недель подготовить вакцину против вируса к тестированию на человеке - процесс, который обычно занимает годы. При такой амбициозной цели быстрое секвенирование генома коронавируса будет очень ценным вкладом. По мере того, как мы сможем быстрее определять последовательность генома патогенных микроорганизмов с помощью новой технологии, скорость поиска адекватной терапии также ускорится и поможет спасти больше жизней в этом процессе.

Контроль заболевания с помощью систем дистанционного мониторинга

В Гонконге начала использоваться система удаленного мониторинга американской компании Biofourmis. Она применяется для наблюдения за пациентами с диагностированной или предполагаемой коронавирусной инфекцией. Диагностированные и потенциально инфицированные COVID-19 пациенты наблюдаются с помощью аналитической платформы дистанционного мониторинга Biovitals Sentinel, работающую на базе технологии искусственного интеллекта.

Физиологические параметры пациентов контролируются с помощью клинического биосенсора Everion, который носят на руке пациенты, находящиеся в карантине у себя дома или в клинических условиях. Это устройство имеет несколько медицинских сенсоров, в том числе оптический, температурный, электродермальный, акселерометрический и барометрический. Платформа способна получать и анализировать более 20 физиологических параметров из данных этих сенсоров, включая температуру, частоту сердечных сокращений, пульсовую волну, вариабельность пульса, частоту дыхания, интервал между ударами сердца и другие.

Технология круглосуточного удаленного мониторинга и аналитика Biovitals Sentinel обеспечивают врачам, участвующим в программе сдерживания COVID-19, поддержку в принятии клинических решений для раннего выявления любых физиологических изменений, которые могут указывать на ухудшение, с целью обеспечения ранних вмешательств.

Телемедицина как метод предотвращения распространения заболевания

Виртуальная помощь является отличным способом предотвращения распространения вируса, помимо прочих преимуществ. Телемедицинские консультации, определяемые как взаимодействие между медицинским работником и пациентом посредством видео, текстовых сообщений или электронной почты, являются реальностью в развитых странах уже более десяти лет. Это направление медицинского обслуживания быстро развивается даже в России, несмотря на все препятствия, которые связаны с несовершенством законодательства.

Помимо того, что эта модель является высокоэффективной, удобной и удовлетворительной как для пациента, так и для врачей, телемедицинские консультации являются наиболее эффективным способом сдерживания распространения инфекции и обеспечения душевного спокойствия тем, кто выздоравливает дома, тем, кто самоизолируется в качестве профилактической меры, и тем, кто подвергается риску и не хочет рисковать и отправляться в кабинет врача или больницу.

Роботы для помощи в лечении

Учитывая, что вирус COVID-19 может распространяться от человека к человеку, медицинский персонал, обеспечивающий лечение заболевших людей, подвергается высокому риску инфицирования. И здесь очень полезными оказались роботы, которые недавно начали использоваться в больницах. Мы уже видели один такой случай в США, когда человека с диагнозом коронавирус лечат, используя робота. С его помощью врач может общаться с пациентом через экран, робот также оснащён стетоскопом, помогающим врачам контролировать показатели здоровья пациента при минимальном воздействии на персонал. Правда, сегодня в китайской больнице с сотнями таких пациентов это невозможно, но со временем, с помощью роботов, можно было бы эффективно следить за пациентами, находящимися в карантине.

Датские самоходные дезинфицирующие роботы компании UVD Robots уже направлены в ряд больниц Китая, чтобы помочь в борьбе с коронавирусом. Благодаря использования ультрафиолетового излучения датский робот может самостоятельно дезинфицировать и уничтожать вирусы и бактерии, эффективно ограничивая распространение коронавирусов, не подвергая персонал больницы риску заражения. Такой дезинфицирующий робот используется в рамках регулярного цикла очистки и предназначен для предотвращения и сокращения распространения инфекционных заболеваний, вирусных инфекций, бактерий и других видов вредных органических микроорганизмов в окружающей среде путем разрушения их ДНК-структуры. Робот безопасен, надежен и исключает человеческий фактор. Кроме того, он удобен в использовании и предназначен для ежедневной уборки.

Дроны как средство доставки

Для доставки медикаментов в условиях эпидемии, нарушения стандартных цепочек поставок и проблем с транспортировкой, могут применяться беспилотные летательные аппараты, которые могут быстро начать работу, чтобы достичь карантинных зон, таких как Ухань. При этом современные технологии, используемые при разработке и создании дронов, могут обеспечить использованием дронов даже в такой густонаселенной местности, как китайские города с их многомиллионным населением.

Например, логистическая компания Matternet из США уже создала в 2018 году в Швейцарии постоянную автономную сеть дронов, которая обеспечивает возможность транспортировки по воздуху лабораторных образцов для больниц и клиник. Каждый такой дрон может переносить груз весом до 2 кг на расстояние до 20 км (в зависимости от погодных условий), при этом его скорость полета составляет 70 км/час.

В обзоре использована информация из Medical Futurist, MPO Magazine, Asia Nikei, HIT Consultant и Israel 21c.