Цифровые технологии в пластической хирургии и косметике

Цифровые технологии в пластической хирургии и косметике

19 Feb 2021
104
Прослушать

Искусственный интеллект, системы дополненной реальности, технология распознавания лиц и другие инструменты, подключенные к Интернету, уже сегодня могут многое дать реконструктивной хирургии, стоматологии и здравоохранению в целом. Кроме того, они становятся основой наступающей эре "кибер-эстетики", когда разнообразные цифровые медицинские технологии используются в быту для ухода за лицом и телом. 

Эти технологии помогают медицинским специалистам в их ремесле, одновременно демократизируя доступ пациентов к медицинской помощи и собственным данным за пределами до сих пор закрытой для их понимания сферы медицины. В этом обзоре мы хотим рассмотреть технологии, формирующие будущее эстетической медицины.

Искусственный интеллект для прогнозирования, диагностики и планирования в пластической хирургии

Используя технологии на базе искусственного интеллекта, пластические хирурги могут развивать и продвигать свою хирургическую практику. Подобные технологии могут помочь сделать это путем прогнозирования и определения диагноза, которые могут помочь пластическим хирургам в принятии решений.

Например, еще в начале 2000-х годов исследователи разработали модель на основе алгоритмов машинного обучения, которая оценивает глубину ожоговой раны и время заживления на основе данных портативного рефлектометрического спектрофотометра с точностью около 86%. Модель может далее определить, какие ожоги заживут за срок до 14 дней с точностью 96%, а какие заживут позже с точностью 75%. На практике такие данные могут помочь врачам в определении того, какие пациенты нуждаются в более тщательном обследовании, а также какие из них могут быть выписаны раньше.

Совсем недавно, в 2019 году, ученые разработали модель машинного обучения для успешной диагностики пациентов с челюстной хирургией с помощью трехмерного сканирования. Алгоритм может даже моделировать результаты хирургического вмешательства в трехмерной модели. Авторы предполагают, что их метод может помочь хирургам в хирургическом планировании, а также в подготовке пациентов к операции.

Технология распознавания лиц для определения медицинской истории пациента

Сочетая анализ изображений и глубокие нейронные сети, технология распознавания лиц распознает и интерпретирует структурные характеристики лица, которые могут выявить целый ряд заболеваний.

Например, приложение Face2Gene позволяет врачам выявлять редкие генетические заболевания путем анализа лица, такие как синдром Корнелии де Ланге. Эти пациенты проявляют характерные черты лица, но это может быть пропущено врачами. Это потому, что они просто могли не столкнуться с ними во время своей клинической практики.

Алгоритмы обеспечивают точность 64%, что значительно лучше, чем у врачей, которые, по данным исследования 2010 года, не могут идентифицировать мутацию только по фенотипу лица. Врачи уже начали использовать эту технологию в качестве вспомогательного средства, хотя, как оговариваются представители компании, этот инструмент не предназначен для постановки окончательного диагноза.

Другое приложение, разработанное Nuralogix использует технологию распознавания лиц вместе с трансдермальной оптической визуализацией для извлечения информации о кровотоке в лице. Это позволяет приложению оценить уровень стресса, частоту сердечных сокращений и ряд сердечно-сосудистых параметров с помощью камеры телефона. Тем не менее, компания утверждает, что их приложение "предназначено для повышения вашей осведомленности об общем самочувствии" и не предназначено для медицинских целей. Единственным ограничением является то, что измерения необходимо проводить при хорошем фиксированном освещении.

Группа разработчиков из семи европейских стран создали решение, получившее название Wize Mirror и похожее на обычное зеркало, но включает в себя 3D-сканнер, мультиспектральные камеры и газовые сенсоры, позволяющие оценить здоровье человека, смотрящего на свое отражение. Устройство делает это, оценивая лицо человека, его жировую ткань, мимику и цвет кожи.

Система ищет явные признаки стресса и тревожности, газовые сенсоры берут образцы выдыхаемого пользователем воздуха, чтобы определить содержание компонентов, показывающих, как много он курит или пьет. Трехмерный сканер анализирует форму лица, чтобы зафиксировать набор или потерю веса, в то время как мультиспектральные камеры помогают оценить частоту биения сердца и уровень гемоглобина. После того, как программное обеспечение проанализирует лицо, а занимает это всего около минуты, зеркало выдает результирующие значения, которые отображают уровень здоровья пользователя.

Виртуальный помощник хирурга для ответа на вопросы пациентов

У хирургических пациентов всегда много вопросов, но они не всегда могут найти возможность спросить или получить ответ от врача. Виртуальный ассистент может заполнить этот пробел.

Разработчики из американской клиники Mayo в 2020 году разработали относительно простого виртуального ассистента на основе технологии искусственного интеллекта, который отвечает на 10 часто задаваемых вопросов (т.н. FAQ), задаваемых пациентами пластическим хирургам в их учреждении. После периода обучения программного обеспечения их смартфонное приложение давало соответствующий ответ в 92,3% случаев.

Авторы уже предполагают интеграцию такого ассистента в клинический рабочий процесс. Такое программное обеспечение могло бы послужить средством улучшения поддержки пациентов и высвободить драгоценное время хирургов.

Аналогичную систему на базе технологии искусственного интеллекта разработала компания Ethos, которая представляет собой интерактивный чатбот и может отвечать на все чаще всего встречающиеся вопросы пациентов, позволяя врачам концентрироваться на своей работе. Эта же система также позволяет пациентам записываться на прием к врачу и процедуры, запрашивать телемедицинскую консультацию, отправлять врачу медицинские изображения, а также показывать пациентам, как они будут выглядеть после операции.

Увидеть свою новую улыбку с помощью дополненной реальности и искусственного интеллекта

Несмотря на то, что эстетическая хирургия уже широко распространена, а отрасль относительно зрелая, многие потенциальные пациенты остаются неуверенными в том, как изменит их облик решение, меняющее их жизнь. Компании косметической хирургии обращаются к большим объемам данных, распознаванию лиц, нейронным сетям, технологиям глубокого обучения, которые могут оценить человеческое лицо и сформировать результаты для конкретных процедур, чтобы направить пациентов к лучшим вариантам хирургического вмешательства.

Когда дело доходит до реконструктивных и эстетических процедур, может оказаться сложным визуализировать конечный результат на реальном пациенте. Однако с помощью технологии дополненной реальности пациенты могут увидеть, как меняется их внешний вид после процедуры, еще до того, как они попадут в операционную.

Это уже достаточно распространено в стоматологической практике, где, например, с помощью подобных приложений, разработанных SmartTek и Kapanu, используется камера телефона для наложения на лицо конкретного пациента виртуального изображения улучшенного набора зубов перед процедурой. Приложение работает за счет сопоставления трехмерного скана ротовой полости пациента (такую операцию в Европе уже проводят многие врачи) с заранее подготовленными наборами сканов, в которых представлены здоровые зубы, полученные при подобных лечебных процедурах.

Аналогичным образом, чтобы помочь потенциальным клиентам получить представление о том, как они будут выглядеть после выпрямления зубов, компания Invisalign разработала онлайн-инструмент для "визуализации будущей улыбки". Загрузив в программу свое селфи, пользователи могут увидеть компьютерное моделирование того, как может выглядеть их улыбка после лечения с помощью Invisalign. 

Разработанное с помощью прикладного программного обеспечения Xianxun 3D мобильное приложение для пациентов использует камеру с датчиком глубины, технологию распознавания лиц и 3D-моделирование. Пользователи могут сканировать и создавать 3D модели своего лица с помощью своих же смартфонов. С помощью функций "Диагностики" и "Моделирования" приложение может предоставлять анализ лица и "умные" предложения по изменению формы, а также прогнозировать результаты различных процедур косметической хирургии.

Робот-дизайнер для пластической хирургии Xichan, который уже используется в клинике в китайской провинции Сычуань может предоставить профессиональные предложения по косметической хирургии и общий план усовершенствования лица пациента всего за несколько минут. Сочетание робота и "умного" пользовательского дизайна позволяет проводить детальную демонстрацию хирургических процессов и процедур, помогая хирургам больницы планировать процедуры, удовлетворяя при этом любопытство клиентов.

Познакомиться со своим новым телом перед операцией

В клинике косметической хирургии Дубая Crisalix пациенты могут визуализировать ожидаемые результаты пластической операции до начала процедуры с помощью 3D моделирования во время консультации. Система может использоваться для моделирования таких пластических процедур, как увеличение груди, ринопластика, контурная пластика тела, брюшная пластика, липосакция и многое другое.

С помощью Crisalix пациенты могут смотреть на свое новое тело в 3D, пациенты также могут сравнить ожидаемые результаты операции до и после процедуры. Программное обеспечение также может дать ответы на часто задаваемые вопросы пациентов, такие как:

  • Какая разница, например, в имплантатах груди разного размера после процедуры в отношении внешнего вида моей груди?
  • В чем разница между круглым или анатомическим грудным имплантатом после процедуры и как я буду выглядеть при использовании этих имплантатов?
  • В чем разница во внешнем виде, когда грудной имплантат устанавливается под мышцей или под грудной железой?
  • Как будет происходить липосакция с разных точек зрения?

Хотя симуляция Crisalix не гарантирует точного результата после процедуры, она дает глубокое представление о том, чего ожидать.

Персонализированный уход за кожей

Сегодня потребителям уже доступны устройства по уходу за кожей, которые позволяют заказать различные косметические продукты на дом. Устройство по уходу за кожей Optune от японской компании Shiseido использует приложение, разработанное на основе технологии искусственного интеллекта, анализирует фотографии пользователя, структуру его сна, а также данные об окружающей среде, такие как температура и влажность, с учетом местоположения, для создания индивидуального увлажнителя, который затем отправляется клиенту. 

Для тех, кто страдает от угревой сыпи, бренд L'Oréal La Roche-Posay и китайская компания Alibaba Group выпустили систему Effaclar Spotscan. Обученное на тысячах изображений различных типов кожи и пятен, программа на базе искусственного интеллекта анализирует селфи пользователя для определения типа поражения угревой сыпью. Впоследствии оно предоставляет персонализированные советы по уходу за кожей, а также оповещает пользователя, если он должен проконсультироваться с медицинским специалистом.

Шведская компания FOREO выпустила устройство LUNA fofo, очищающее устройство на основе технологии искусственного интеллекта. Устройство оснащено датчиками, которые анализируют кожу пользователя. Собранные данные затем используются для создания уникальной и персонализированной программы по уходу за кожей.

Прибор может сохранять все результаты, собранные с помощью приложения на смартфоне пользователя или соответствующем устройстве через Bluetooth. Приложение FOREO For You считывает уровень увлажнения на уровне 1000 единиц в секунду и оценивает состояние здоровья кожи в баллах. Цель заключается в том, чтобы пользователи увидели, что их кожа достигает 100/100 баллов.

Аналогичная программная система Skin Advisor компании Olay использует искусственный интеллект, чтобы посоветовать пользователям оптимальный метод ухода за кожей. Olay утверждает, что приложение обладает точностью 99% для анализа пяти основных зон старения лица. В прошлом году компания запустила веб-инструмент по всему миру в надежде упростить процесс покупки средств по уходу за кожей.

Инструменты пластической хирургии

Хирурги, работающие на чувствительных и видимых участках тела в пластической и косметической хирургии, должны помнить о направлении линий натяжения кожи. Они образуются из коллагеновых волокон, которые располагаются в дерме* кожи. Если надрезы сделаны поперек таких линий, это приведет к появлению более заметных шрамов.

Иногда сложно определить направление линий натяжения кожи, поэтому используются печатные карты поверхностей, но у отдельных пациентов линии натяжения расположены иначе, чем у большинства людей.

Исследователи из Бингемтонского университета в Нью-Йорке (США) разработали устройство, которое проводит единственное измерение и обеспечивает немедленный вывод информации о направлении линий натяжения, находящихся в области обследования.

Эта технология не только уменьшит рубцы и сделает более распространенными разрезы вдоль линий натяжения кожи, но и ускорит процедуры и, следовательно, снизит затраты.

Устройство безболезненно воздействует на участок кожи радиальным напряжением и фиксирует радиально асимметричные деформации кожи с помощью специализированной дермальной камеры. Эти деформации используются для количественной оценки ориентации предельных растяжений и определения направления наибольшей жесткости кожи. После чего создается простая двухмерная поперечная изотропная модель, которая фиксирует такое поведение для нескольких анатомических участков.

Группа канадских исследователей из университета Торонто разработала ручной 3D-принтер, который способен наносить на поверхность больших ожоговых ран однородную пленку биоматериала, способного ускорять процесс заживления. Нанесение на кожу таких био-чернил осуществляется полосой за полосой.

Биоматериал, дозируемый роллером, состоит из мезенхимальных стромальных клеток** - стволовых клеток, которые дифференцируются в специализированные типы клеток в зависимости от их окружения. В этом случае материал способствует регенерации кожи и уменьшает рубцы.

Устройство считается первым в своем роде, которое формирует ткани непосредственно на ране, делая это примерно за две минуты или даже быстрее. Это решение канадских ученых может служить хорошей альтернативой пересадке кожи, которая сегодня используется для лечения больших ожоговых ран.

* Дерма — кожа, соединительнотканная часть кожи, расположенная между эпидермисом и нижележащими органами, с которыми дерма более или менее подвижно связана посредством подкожной рыхлой соединительной ткани, часто богатой жировыми отложениями.

** Мезенхимальные стромальные, или стволовые, клетки - примитивные фибробластоподобные клетки, способные дифференцироваться в элементы соединительной ткани (остеоциты, хондроциты, адипоциты), скелетных мышц и кровеносных сосудов.

Обзор подготовлен по материалам Scientist, The Medical Futurist, MobiHealth News, New Scientists, Ethos, Medium.com, Verdict.