Цифровые и мобильные технологии в сфере урологии

Урология, как специальность, всегда была в авангарде инноваций и исследований. Новые технологии в этой сфере быстро внедряются и во многих случаях совершенствуются в целях достижения лучших результатов для пациентов. Современные цифровые и мобильные технологии в урологии используются при лечении уролитиаза*, в роботизированной хирургии и при операциях малоинвазивными методами. Начинают применяться усовершенствованные методы визуализации и диагностики, такие как магнитно-резонансная томография, модификации ультразвуковой диагностики и технологии дополненной реальности. Рассматриваются возможные области применения нанотехнологий и тканевой инженерии.

В данном обзоре мы не можем рассмотреть все широкое поле применения цифровых технологий в урологии и остановимся только на некоторых технологиях, акцентировав внимание на мобильных и потребительских решениях.

Роботизированная хирургия

Используя роботизированную хирургическую систему, урологи способны выполнять операции более точно, чем когда-либо прежде. Система фильтрует тремор руки хирурга и позволяет увеличить диапазон движения, что в конечном счете предоставляет возможность компенсировать различия в хирургическом мастерстве среди хирургов и приведет к меньшему дискомфорту и более быстрому восстановлению для пациентов.

Одной из наиболее часто выполняемых роботизированных процедур является простатэктомия, и роботизированная хирургия доказала свою эффективность в качестве альтернативы открытой и лапароскопической радикальной простатэктомии. Эта технология начинает использоваться и при таких процедурах, как цистэктомия и частичная нефрэктомия.

Здесь уже используется многим известная роботизированная система da Vinci, а также начинают внедряться более современные технологии. Например, такие как Telelap ALF-X компании Intuitive Surgical, которые улучшают хирургическую обстановку благодаря улучшению визуализации при использовании 3D-очков, обеспечивая при этом тактильную обратную связь.

Роботизированная урологическая хирургия должна улучшить послеоперационные результаты и удовлетворенность пациентов. При этом она усложняет работу с точки зрения структурных потребностей, персонала и технологии, и поэтому требует тщательного подготовки к внедрению.

Лечение мочекаменной болезни

Маленькие, гибкие уретероскопы и цистонефроскопы произвели революцию в лечении этого заболевания. Использование, например, в цифровых уретероскопах устройств с зарядовой связью и дополнительных металоксидных сверхпроводниковых технологий позволило улучшить визуализацию и сократить время операции. Очевидно, что с помощью этого подхода будет решаться значительная часть проблем, связанных с мочекаменной болезнью.

Большие изменения происходят в сфере диагностики уролитиаза. Например, британская компания StoneChecker разработала программное обеспечение для анализа камней в почках. Оно использует медицинские изображения (КТ-сканы) и позволяет получить важную информацию, чтобы определить наиболее эффективное лечение для каждого конкретного пациента. Система использует алгоритм для того, чтобы изучить гетерогенность камня и его текстуру, которая невидима в стандартных условиях. В итоге врачи получают справку, в которой отражены физические характеристики камня, такие как объем камня, его средняя структурная плотность, расстояние от камня до кожи, его асимметрия и т.д.

А ученые из Института методов физических измерений Фраунгофера разработали новую систему для быстрого анализа мочевых камней сразу после операции по их удалению. Это необходимо для определения вида послеоперационного ухода. Технология основана на использовании технологии рамановской спектроскопии, позволяющей проводить быстрый и автоматический анализ мочевых камней. Причем предварительная подготовка камней к анализу больше не нужна. Эта компактная цифровая система использует относительно недорогие оптические компоненты и может работать с влажными, неподготовленными образцами.

Компания Boston Scientific выпустила новое приложение Ureteral Stent Tracker, которое должно помочь урологам следить за мочеточниковыми стентами, имплантированными пациентам с камнями в почках. Эта программа позволяет урологам документировать, когда они имплантировали стент пациенту, записывать дату, когда они предполагают удалить стент и установить автоматические напоминания о том, что им пора произвести необходимую операцию у больного. Ureteral Stent Tracker предоставляет пользователям также возможность использования контрольного экрана, который может применяться для отслеживания статуса всех установленных стентов или получения полной информации, касающейся пациента.

Диагностика и визуализация

В настоящее время в урологической визуализации доминирует компьютерная томография, но все большое применение в сфере диагностики находит МРТ- и ультразвуковая визуализация. Например, американская компания EchoNous выпустила устройство, которое позволяет измерять объем мочевого пузыря быстрее и с большей точностью, чем другие неинвазивные методы. Это портативный ультразвуковой зонд EchoNous Bladder, который напрямую подключается к планшетному компьютеру и которым может управлять даже медсестра. Компьютер при этом использует алгоритм искусственного интеллекта для идентификации 3D-границ мочевого пузыря и вычисления его объема.

Аналогичную мобильную систему выпустила компания Signostics. Эта компактная система Uscan представляет собой планшет с подключенным к нему ультразвуковым зондом, который настроен на использование при урологических диагностических процедурах. Система очень точно определяет объем мочевого пузыря (± 10%, ± 10 мл). При этом, используя алгоритм компьютерного зрения, устройство может активно распознавать трехмерные контуры мочевого пузыря даже у полных или других сложных пациентов. Uscan может также использоваться для контроля размещения катетеров, получения изображений почек, тазового дна, предстательной железы, желчного пузыря, а также помогать диагностировать камни в мочевом пузыре.

Компания inui Health вывела на рынок новую домашнюю платформу для проведения анализов мочи, работающей совместно со смартфоном. Сейчас эта система способна проводить 5 стандартных тестов (тесты на белки, сахар, лейкоциты, нитриты и кетоны), обещая в ближайшем будущем расширение их количества. Это решение использует для проведения анализа метод распознавания цвета, систему компьютерного зрения и алгоритмы искусственного интеллекта, а также, естественно, набор для получения образца мочи и тестовые полоски.

Аналогичные продукты выпустили и компании Healthy.io и Scanwell. Похожая система есть в России - "ЭТТА АМП-01", также использующая тест-полоски и работающая совместно с приложением на смартфоне. Благодаря мобильному приложению NetHealth.ru анализы моментально загружаются в смартфон и на сайт NetHealth.ru. Система позволяет исследовать сразу 11 параметров - глюкозу, билирубин, относительную плотность мочи, pH, кетоновые тела, наличие скрытой крови, белок, уробилиноген, нитриты, лейкоциты и аскорбиновую кислоту.

Гемодиализ

При нарушениях функции работы почек сегодня применяют диализ, когда используется специальный аппарат, очищающий кровь от отходов, солей и избытка жидкости. Но эта процедура, выполняемая обычно в больнице, как правило трижды в неделю, очень утомительна для пациентов и работает только тогда, когда человек подключен к этому аппарату. Сегодня сразу несколько коллективов ученых работают над этой проблемой, чтобы облегчить жизнь таким пациентам.

Американская компания NxStage Medical создала диализную систему System One, которая может использоваться непосредственно на дому у пациентов без привлечения для этого медицинских специалистов.  Это единственное в мире устройство, которое имеет официальное разрешение от FDA на проведение ночного гемодиализа, что позволяет проходить лечение как обычно днем или ночью во время сна. При этом в устройстве может использоваться как диализат в стандартных емкостях, так и система PureFlow SL, которая приготовляет диализат из водопроводной воды. System One - устройство легкое, что позволяет переносить ее в любое удобное пользователю место или брать с собой при путешествиях.

Аналогичную систему разработала британская компания Quanta, которая выпустила портативный домашний комплект для гемодиализа, получивший название SC+. Это устройство в своей работе использует специализированные картриджи, упрощающие обслуживание, и имеет встроенный сенсорный дисплей высокого разрешения, что облегчает управление устройством.

Компания AWAK Technologies разработала носимую систему перитонеального диализа AWAK Peritoneal Dialysis (AWAK PD). При перитонеальном диализе проводится очистка крови, причем в качестве мембранного фильтра используется брюшина самого пациента.  Система AWAK позволяет проводить диализ "на ходу", преодолевая проблему долгих часов терапевтической процедуры и необходимости подключения к аппарату диализа.

Лечение недержания

Мочевая дисфункция или недержание — это проблема, с которой сталкиваются множество людей во всем мире, в частности, женщины после рождения ребенка и пожилые люди. Сегодня разработано уже относительно много устройств, которые позволяют решать эту проблему.

Например, японская фирма Triple W Japan разработала носимое устройство Dfree, которое благодаря встроенным в него сенсорам может отслеживать, насколько полон мочевой пузырь пользователя, и посредством приложения сообщать ему, когда ему необходимо посетить туалет, причем сделать это заблаговременно, чтобы избежать "несчастного случая". В системе используется неинвазивный ультразвуковой сенсор, размещаемый на животе, который отслеживает, насколько заполнился мочевой пузырь.

Ирландская компания Atlantic Therapeutics выпустила чрезкожный электрический стимулятор INNOVO, предназначенный для лечения стрессового недержания мочи у женщин. Он работает за счет внешней стимуляции мышц, управляющих тазовым дном, что, в свою очередь, помогает не допускать недержание мочи. При терапии с помощью технологии INNOVO Multipath используется электрическая стимуляция в течение 30-минутного сеанса, а использовать INNOVO очень просто - система просто надевается как шорты для езды на велосипеде, а все остальное делает автоматика.

Недержание мочи часто связано с ослаблением мышц тазового дна, поэтому ряд разработчиков создали решения, позволяющие укрепить эти мышцы. Например, компания BewellConnect разработала тренажер для мышц тазового дна MyPeriTens, который является одновременно электрическим стимулятором нервов и мышечным стимулятором, контроль которым осуществляется с помощью приложения на смартфоне. Приложение позволяет женщинам обеспечивать точный контроль устройства путем регулирования интенсивности и характера электрических импульсов. Приложение имеет несколько встроенных программ, которые женщина может использовать самостоятельно или при содействии физиотерапевта.

Аналогичное устройство произвела британская компания PeriCoach. Этот прибор, работает в паре со смартфоном и позволяет прямо на дому осуществлять упражнения Кегеля**.  PeriCoach вставляется во влагалище и используется для тренировки мышц тазового дна. Устройство при этом беспроводным способом соединяется со смартфоном и в реальном времени передает данные о каждом сокращении мышцы.

Приложение показывает режим упражнений, который женщина должна повторить, причем эти упражнения простые - женщина должна попеременно с разной силой мышцами тазового дна сжимать и "отпускать" устройство.

Нанотехнологии

Наиболее хорошо изученным применением наночастиц является их использование в качестве носителей для лекарственных средств, что позволяет лучше проникать в нужное место с меньшим вредом для организма. В частности, при раке предстательной железы уже успешно использовались наночастицы, покрытые противоопухолевым средством (доцетакселем), и термотерапия парамагнитными наночастицами.

А использование лимфотропных парамагнитных частиц оксида железа значительно улучшило чувствительность обнаружения метастазов лимфатических узлов при урологическом раке, особенно раке мочевого пузыря и пениса. Было показано, что парамагнитные частицы железа почти 100% чувствительны при обнаружении вовлеченных лимфоузлов в рак простаты.

* Уролитиаз почек или мочекаменная болезнь – патология, которая возникает в результате нарушения обмена веществ, при которой появляется нерастворимый песок или конкременты от 1 до 25 мм.

** Упражнения Кегеля — упражнения, направленные на развитие мышц промежности. Укрепление и тренировка этих мышц помогают при профилактике и лечении заболеваний мочеполовых органов (например, недержание мочи, простатит) и прямой кишки (геморрой, недержание кала и др.), при регуляции половых функций. Разработаны в середине XX века Арнольдом Кегелем для женщин, однако установлено, что они также подходят и для мужчин.