Самарская область стала точкой роста медицинских технологических инноваций

Подготовка кадров для цифровой медицины

В процессе разработки продуктов для цифровой медицины игроки этого рынка неизбежно сталкиваются с проблемой нехватки кадров. Медицина – сфера крайне консервативная, и студенты-медики приходят в профессию, чтобы лечить людей. Но нужно понимать, что технологии развиваются невероятными темпами, и врач сегодня просто обязан следить за технологическими трендами. Робототехника, искусственный интеллект, виртуальная и дополненная реальность – все это не «завтра», а «сегодня». Первостепенная задача - подготовить к этому начинающих медиков, молодых ученых.

Поэтому Самарский государственный медицинский университет вошел в число 33 пилотных вузов, где была запущена программа «Технологическое предпринимательство». Инициатором введения ее стала Российская венчурная компания (РВК).

Необходимость вызвана тем, что существующая система высшего образования не может решить поставленную перед ней задачу технологического прорыва без умения коммерциализировать научные разработки, создавая стартапы.

В ходе исследования, проведенного РВК и Минэкономразвития России выяснилось: «В связи с проявлением в ближайшее десятилетие последствий демографических процессов 1990-х годов — сокращением более чем на 35% численности молодежи в возрасте 25–34 лет — прогнозируется существенное снижение численности потенциальных предпринимателей. Для сохранения инновационного потенциала страны необходимы дополнительные действенные меры по стимулированию техпредпринимательства среди всех групп населения».

Курс разработан вместе с экономическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова и Университетом ИТМО. В рамках него студентов научат создавать стартапы: разбираться в процессе коммерциализации НИОКР, формировать команду проекта, разрабатывать план мероприятий по выведению высокотехнологичного продукта на рынок. Вести занятия будут преподаватели СамГМУ, имеющие большой опыт работы в проектных командах Института инновационного развития. Все они прошли соответствующую подготовку в РВК.

Правительство Самарской области уделяет самое пристальное внимание развитию IT-медицины. Губернатор Дмитрий Азаров не раз отмечал, что СамГМУ – это точка роста экономики, известная за пределами региона. Не случайно в продвижении на федеральном уровне двух проектов, связанных с IT-медициной и нейротехнологиями, реализуемых в университете в настоящее время занимается созданный по инициативе Губернатора проектный офис цифрового развития Самарской области. Проектный офис взял на себя работу с федеральными институтами развития, крупным бизнесом, межгосударственными фондами для распространения инновационных самарских практик в России и за рубежом.

Врачи будущего

Врачи будущего – это не просто энциклопедисты с большим объемом знаний. Одновременно это и инженеры, и пользователи информационных технологий. Но как сделать эти технологии максимально удобными и полезными для пациента, лечащего врача и всей системы здравоохранения в целом? Для этого нужны IT-специалисты, которые говорят с врачами на одном языке. Теперь таких готовят и в Самарской области.

Первая в России магистерская программа по специальности «Прикладная информатика в медицине» была разработана с учетом технологических трендов и требований рынка труда. Обучение проходит на базе трех вузов: Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ), Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики и Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 

Программа состоит из базовых курсов по анатомии, физиологии, математическому моделированию, нейронным сетям и практики в Центре прорывных исследований «IT в медицине» СамГМУ. Этот же Центр готов предложить выпускникам вакансии.

Со школы – в «цифре»

Процессы в экономике меняют и систему профессиональной ориентации школьников. Сегодняшний принцип: чем раньше, тем лучше. Развитие проектного мышления при этом – важный фактор. Анализировать факты и быстро предлагать решения, генерировать идеи и обосновывать их актуальность – этому сегодня учат со средней школы.

В Центре молодежного инновационного творчества Самарского государственного медицинского университета «IT-медицина» основным направлением выбрана инновационная проектная деятельность в медицинской сфере.   

Для обучения можно выбрать любой из курсов - «Биология», «Химия», «Анатомия и физиология». А также «Нейрокомпьютерный интерфейс», где учат применению интерфейса «мозг-компьютер», и курс «Клеточные технологии», в котором школьникам обучают азам биохакинга. В качестве итоговой работы – создать проект, защитить который можно даже на федеральном уровне, став участником конкурсов – «Старт», «Взлет», «Первые шаги в науку».

3D технологии для обучения врачей

Новому поколению студентов-медиков, выросшим с гаджетами в руках, предстоит изучать всю ту же анатомию и физиологию человека. Устаревшие бумажные пособия при отсутствии альтернативы не добавляют мотивации, знания не усваиваются в должной степени. А ведь это – будущие врачи, от подготовки которых жизнь и здоровье людей все еще находятся в прямой зависимости. 

Вряд ли в ближайшие десятилетия что-то сможет заменить базовое классическое медицинское образование, однако сделать процесс подготовки более интерактивным, помочь преподавателям дополнить и разнообразить курс по той или иной дисциплине, мотивировать студентов к обучению – все это возможно благодаря технологиям.

Интерактивный анатомический стол «Пирогов» поменял представление об изучении таких естественно-научных дисциплин как топографическая и патологическая анатомия, судебно-медицинская экспертиза, хирургия, офтальмология, стоматология, отоларингология.

Тело человека в «Пирогове» представлено в натуральную величину. Программа включает в себя более 4 тысяч 3D-моделей внутренних органов, связочного аппарата, элементов скелета, с которыми можно работать интерактивно: рассматривать строение, в том числе на клеточном уровне, сегментировать, сравнить норму и патологию.  А также проводить диагностику заболеваний по деперсонализированным снимкам КТ, МРТ, УЗИ реальных пациентов. При помощи модуля «Проверка знаний» преподаватель может проводить тестирование на качество усвоенного материала.

Систему преподавания с использованием «Пирогова» поменяли вузы и школы медико-биологического профиля России и стран СНГ. А с недавних пор и колледжи Самарской области включились в эту программу. Столы установлены в Самарском медицинском колледже им. Н. Ляпиной, в Тольяттинском медицинском колледже и в его филиале в селе Кинель-Черкассы. Поставка выполнена по решению губернатора Самарской области Дмитрия Азарова. Средства на закупку высокотехнологичного оборудования дополнительно выделены из регионального бюджета.

 «Уникальность «Пирогова» в том, что он создан врачами для врачей. Разрабатывая его, мы в СамГМУ понимали потребность в принципиально новом образовательном продукте и вместе с высококвалифицированными IT-специалистами и инженерами, изучив мнения студентов и преподавателей, разработали интерактивное пособие, - комментирует директор Института инновационного развития СамГМУ Александр Колсанов. – Мы совершенствуем программное обеспечение, добавляем новый контент. Таким образом, школы, колледжи и вузы, на базе которых установлен стол, получают доступ к современному продукту, который отвечает мировым образовательным стандартам».

Иммерсивность – новое слово в образовательных технологиях

Любые методические материалы позволяют учащемуся быть лишь наблюдателем, но не участником процесса. Но научно доказано: включенность в процесс влияет на глубину усвоения материала. Сделать процесс изучения максимально эффективным, но при этом безопасным, дешевым (что немаловажно в условиях тренда на бережливое производство) – все это может виртуальная реальность.

Программа-симулятор открытой хирургии с применением технологии виртуальной реальности - тренажер SurgeraVR – создана как раз-таки для обучения студентов медицинских вузов и врачей навыкам работы с хирургическими инструментами. Она не заменяет реальной хирургической практики в операционной, но повышает вовлеченность в обучение, мотивирует к совершенствованию навыков.

В ходе проведенного педагогического эксперимента удалось доказать: обучение по классическим методическим материалам в сочетании с тренировками в виртуальной реальности эффективнее, чем без них на 25%.

Симулировать в виртуальной реальности можно практически любой процесс. Инженеры-разработчики СамГМУ создают обучающие VR-программы для самых разных сфер: от хирургии до нефтяной промышленности. А также для «прокачки» так называемых soft skills. К примеру, для обучения администраторов многофункциональных центров или банковских операторов общению с клиентами.

Безграничные VR-возможности

Виртуальная реальность, недавно воспринимавшаяся как технология индустрии развлечений, сегодня открывает новые перспективы перед медициной. Разработанный Самарским государственным медицинским университетом нейротренажер ReviVR меняет представление о реабилитации двигательных нарушений.

Во время сеанса на пациента надевают очки виртуальной реальности, на ноги – пневмоманжеты, которые стимулируют подошвы, создавая «шагательные» ощущения в стопе. В очках пациент видит себя в вертикальном положении, слышит свои шаги. В виртуальной реальности он может ходить «по футбольному полю» или «вдоль озера». За счет синхронного воздействия на тактильные, зрительные и слуховые рецепторы, активизируются различные группы мышц, а те в свою очередь стимулируют мозговую деятельность. Нейронные связи, разрушенные из-за инсульта или травмы, к примеру, восстанавливаются, и тело «вспоминает», как нужно двигаться.

Врио руководителя департамента информационных технологий и связи Самарской области Станислав Казарин считает, что Самарская область - один из лидеров в Российской Федерации в сфере разработок нейротехнологий: «В коалиции с московскими, нижегородскими вузами мы создаем уникальные решения. Для нашей страны разработки СамГМУ являются ведущими".

Самарская область стала регионом-пилотом, где подобным оборудованием оснащены сосудистые центры. Среди больниц, закупивших инновационное оборудование для реабилитации, Самарская городская клиническая больница им. Н.А. Семашко, Самарская областная клиническая больница им. В.Д. Середавина, Центральная городская больница Новокуйбышевска, Чапаевская центральная городская больница, Похвистневская центральная районная больница, Сызранская центральная районная больница. В их числе и Самарская городская клиническая больница №1 им. Н.И. Пирогова.

«Мы на практике видим, как пациенты в более короткие сроки восстанавливаются в той или иной степени и могут себя не только обслуживать, но и возвращаются к обычной жизни, - пояснил директор Самарской городской клинической больницы №1 им. Н.И. Пирогова Александр Вавилов. – В наш сосудистый центр практически ежедневно поступают пациенты с инсультами. Всем им при отсутствии противопоказаний в курс реабилитации будут включены занятия с тренажером ReviVR».

Вылечить нельзя реабилитировать

Сможет ли виртуальная реальность помочь при других нозологиях? Болезни Альцгеймера, Паркинсона, рассеянном склерозе? Большое клиническое исследование стартовало в рамках проекта «Безграничная реальность. Технологии виртуальной реальности для медико-социальной реабилитации» совместно с Самарской региональной общественной организации инвалидов-больных рассеянным склерозом.

«Рассеянный склероз – заболевание молодых. На фоне абсолютного здоровья у человека внезапно отказывают руки и ноги, нарушается память и зрение, нарушение координации и чувствительности, мышечная слабость. Качество жизни резко падает, - поясняет Президент общероссийской организации инвалидов - больных рассеянным склерозом Ян Власов. – Самарский государственный медицинский университет совместно с НИИ неврологии Академии наук работает над совершенствованием ранней диагностики, лечением и реабилитацией таких пациентов уже более 20 лет. Сегодня нам на помощь приходят современные технологии».

Для того, чтобы помочь пациентам «вспомнить» забытые из-за заболевания навыки, будут созданы «квартира», «магазин», «аптека». Многократно повторяя одни и те же действия в виртуальной реальности - взять кружку, открыть холодильник, позвонить, самостоятельно одеться – человек сможет вернуть себе способность совершать те же действия в реальной жизни.

Заболевание считается неизлечимым, но при помощи медикаментозной терапии и своевременной реабилитации ухудшение состояния можно отсрочить. За счет этого человек долгие годы может оставаться в трудоспособном состоянии: работать на специально оборудованном месте, обеспечивая себя и свою семью.

Хирургия без ошибок

Один из самых сложных и конкурентных рынков высокотехнологичного оборудования – это рынок хирургической навигации. Созданная в Самаре система AUTOPLAN предоставляет расширенные возможности рентгенологам и хирургам при планировании и проведении травматологических и ортопедических операций, а также в абдоминальной, эндокринной и онкологический хирургии. А недавно – в нейрохирургии.

Медучреждениями-пилотами, взявшими AUTOPLAN на опытную эксплуатацию, стали Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. ак. Н.Н. Бурденко, а также Самарская городская клиническая больница №1 им. Н.И. Пирогова.

В процессе подготовки к операции пациенту проводится высокоточная компьютерная томография, по результатам которой инженеры 3D-графики СамГМУ создают трехмерную виртуальную модель мозга с расположенной в нем гематомой. Перед началом хирургического вмешательства с помощью оптического инфракрасного трекинга (навигационного маркера и системы камер) врач точно определяет месторасположение патологии и проводит операцию с минимальным травмированием здоровых тканей, что критически важно, особенно при операциях на головном мозге.

«В ходе операции с AUTOPLAN удается выявить патологию, не повредив мозговую ткань. К примеру, при удалении глубинных гематом всегда есть угроза повреждения мозговых центров и риску дальнейших двигательных, чувствительных, речевых нарушений, - комментирует заведующий нейрохирургическим отделением Самарской городской клинической больницы №1 им. Н.И. Пирогова, кандидат медицинских наук Сергей Сергеев. – С использованием оптической навигации риск сводится к минимуму, а процесс восстановления пациента пройдет гораздо быстрее. Сама операция занимает вместе с подготовкой 40 минут, что в 2-3 раза меньше, чем обычно. Я недавно вернулся с крупного международного конгресса по Нейрохирургии из Барселоны, примерно треть докладов которого была посвящена применению навигационных систем в нейрохирургии. Это говорит о том, что наша совместная работа с СамГМУ находится в мировом тренде. Это очень перспективно».

За пределами человеческой медицины

Компетенции команды разработчиков и врачей Самарского государственного медицинского университета позволяют расширить границы работы. Тот же AUTOPLAN зарекомендовал себя в ветеринарии. Проводятся клинические испытания вместе с частной ветеринарной клиникой Самары при операциях на позвоночнике.

Еще один проект для ветеринарии – в совместной разработке с Самарской государственной сельскохозяйственной академией - 3D-атлас крупного рогатого скота. Технологическая основа обучающего пособия для студентов сельскохозяйственных вузов и средне-специальных учебных заведений – 3D-атлас человеческого тела.

Интерактивный «учебник» анатомии КРС аналогов не имеет. «3D-пособие позволит ветеринарам и зоотехникам получить наглядное представление о строение животного: мышечной системе, устройстве органов. Возможность детализировать, сегментировать органы в виртуальной среде позволяет студентам лучше усвоить материал, что в итоге значительно повышает уровень подготовки специалистов, - комментирует ректор Самарской ГСХА Александр Петров. – Вместе с СамГМУ мы готовы стать федеральным центром IT-ветеринарии и транслировать наши проекты и продукты по всей стране».