Ученые — медикам: какие разработки предлагают российские исследователи для сферы здравоохранения

Рентгенографический прибор для удаления раковых опухолей, программное обеспечение, оптимизирующее работу врачей, и инновационные методики терапии — в День медика рассказываем, какие разработки предлагают российские ученые для сферы здравоохранения.

Уникальная установка для лечения онкобольных

Не имеющее аналогов в России рентгенографическое оборудование создано коллективом ученых кафедры электронных приборов и устройств Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И. Ленина (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») и Маммологического центра при Первом Санкт-Петербургском медицинском университете им. академика И.П. Павлова, где программно-аппаратный комплекс уже прошел успешную апробацию. В скором времени установка поступит в один из ведущих онкологических центров страны — Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова.

Уникальный рентгенографический прибор позволит повысить точность и скорость проведения операций по удалению опухоли молочной железы и предотвратить рецидив рака.

«Сегодня мы передаем медикам не просто опытный макет, а полностью действующий образец передового медицинского оборудования. Такой опыт затрагивает два важных для «ЛЭТИ» аспекта. Во-первых, реализация полного цикла от разработки до внедрения наших научных результатов — это то, чего сегодня ждет от нас страна и промышленность. Во-вторых, процесс разработки имеет образовательный вектор, когда студенты на практике могут увидеть, как проектируется техника, как обеспечивается ее безопасность и эргономика», — отмечает проректор по научной работе СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Тупик.

Комплекс представляет собой небольшую передвижную платформу с рентгеновской камерой, в которую помещается удаленный участок молочной железы. Для обработки изображения раковых тканей используется специальное программное обеспечение и интерфейс, передающий результаты рентгенографии на монитор. Процедура анализа занимает всего несколько минут, поэтому позволяет непосредственно в ходе операции определить, полностью ли удалена опухоль, и, в случае необходимости, повторить хирургическое вмешательство.

Терапия оксидом азота

Коллектив ученых НИИ кардиологии Томского НИМЦ разработали технологию и аппаратный комплекс для заместительной терапии оксидом азота (NO). Разработка применяется для пациентов, находящихся на спонтанном дыхании, искусственной вентиляции легких или во время проведения искусственного кровообращения при кардиохирургических операциях. Ее использование позволяет устранить повреждающее воздействие искусственного кровообращения.

Благодаря оксиду азота как одному из самых важных биорегуляторных соединений в организме человека удается уменьшить мультиорганное повреждение в тканях сердца, почек, легких, головного мозга и кишечника пациентов.

Технология уже успешно зарекомендовала себя: прототип универсального аппаратного комплекса для заместительной терапии оксидом азота показал свою эффективность при использовании у пациентов, находящихся в «красной зоне» с  COVID-19. Проект томских ученых является участником Фонда «Сколково», идет поиск индустриального партнера для производства опытной партии.

Новый способ диагностики больных с бронхиальной астмой

Коллектив ученых Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания (ДНЦ ФПД) получил патент на способ диагностики варианта холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных бронхиальной астмой — широко распространенного в наших широтах заболевания. Из-за низких температур у 60–80% больных бронхиальной астмой диагностируется клинический синдром холодовой гиперреактивности дыхательных путей — чрезмерная реакция бронхов на холод, в результате которой развивается бронхоспазм и приступ удушья.

Выделяют два варианта гиперреактивности — постоянный — и флюктуирующий (быстротечный), причем последний коварнее: его сложнее выявлять и контролировать. Изобретение ДНЦ ФПД позволяет диагностировать варианты холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных бронхиальной астмой.

Способ основан на оценке спирометрических параметров (резервный объем выдоха, емкость вдоха и другие), которая выполняется на стандартном оборудовании. Способ достаточно прост и необременителен для пациента и врача. Установленный характер холодовой гиперреактивности дыхательных путей позволяет определить тактику ведения терапии бронхиальной астмы и персонифицировать подбор лекарственных средств для эффективного достижения контроля заболевания.

Разработка ДНЦ ФПД используется в терапевтических, пульмонологических отделениях лечебно-профилактических учреждений, в которых лечатся больные бронхиальной астмой.

Веб-сервис для поликлиник

Студенты Нижегородского госдуарственного технического университета (НГТУ) им. Р.Е. Алексеева разработали рекомендательную систему «Поликлиника будущего» с модулем лекарственного взаимодействия для помощи врачам. Автором проекта стал преподаватель кафедры «Информатика и системы управления» Института радиоэлектроники и информационных технологий Мираббас Багиров.

По его словам, цель проекта заключалась в создании интеллектуальной системы помощи врачам в виде веб-сервиса, который будет доступен с любого устройства: компьютера, планшета или смартфона. Реализация проекта позволит исключить первичный визит пациента в поликлинику. При помощи анкетирования он сможет записаться на необходимые анализы и обследования перед приемом специалиста, а также проверить взаимодействия лекарственных препаратов для сокращения времени, затрачиваемого на назначение лекарственных средств, и минимизации риска появления побочных эффектов.

«Разработка также полезна тем, что она включена в цифровую лабораторию АСИ DataMasters, именно это позволит быстрее тиражировать и внедрить ее в другие регионы, подстраиваясь под деятельность каждого субъекта индивидуально и передать опыт, увеличив эффективность разработки», — пояснил Мираббас Багиров.

Среди плюсов системы студенты-разработчики также отмечают микросервисную архитектуру, которая способствует расширению функционала и добавлению новых инновационных модулей.

Проект «Поликлиника будущего» стал лидером в конкурсе «Сильные идеи для нового времени – 2022» Агентства стратегических инициатив и Фонда Росконгресс. В рамках Петербургского международного экономического форума специалисты НГТУ им. Р.Е. Алексеева представили программу Министру здравоохранения РФ Михаилу Мурашко, который оценил проект и обсудил его дальнейшую реализацию.

Квантовый генератор для томографов

Ученые Саратовского государственного технического университета (СГТУ) им. Гагарина Ю.А. совместно с коллегами из Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, а также Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского работают над созданием генератора квантовых запутанных импульсов, который может быть использован для квантово-защищенной передачи информации. Сфера применения в том числе распространяется на биологию и медицину: для наблюдения объектов в сильно рассеивающих средах на основе подходов квантовой иллюминации.

Небольшой по размеру макет, состоящий из генератора коротких световых импульсов и отрезков оптического волокна, планируется сделать величиной примерно с одну или две обувные коробки. Это устройство будет востребовано для целей защищенной передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи с применением протоколов квантовой криптографии.

Благодаря генератору квантово-запутанных импульсов можно сделать устройство для получения изображения через сильно рассеивающие ткани, органы, кости. Это позволит медикам проводить более точную диагностику и мониторинг различных заболеваний.

«В частности, применение генератора позволит улучшить характеристики оптического когерентного томографа, который является востребованным методом исследования тканей органов зрения. Эта диагностика является бесконтактной и безболезненной. В процессе исследования происходит сканирование слоев сетчатки световым лучом, что позволяет офтальмологам исследовать зрительные структуры, определять изменения в сетчатке глаза, а также различные патологические процессы», — пояснил заведующий кафедрой «Приборостроение» СГТУ имени Гагарина Ю.А., доктор физико-математических наук, профессор Института электронной техники и приборостроения Леонид Мельников.