Przełomowe technologie w zdrowiu i medycynie

Ostatnie lata z powodu pandemii były bardzo trudne dla całego świata. Jednak postęp technologiczny się nie zatrzymał, a wręcz - jeśli spojrzeć chociażby na medycynę - przyspieszył. Powstało w tym obszarze lub ewoluowało kilka, a może nawet kilkanaście ważnych, wręcz przełomowych innowacji.

Technologia przełomowa (disruptive innovation) to taka innowacja, która tworzy nowy rynek i nową sieć wartości, ostatecznie wypierając uznane metody, tradycyjne technologie oraz dotychczasowych liderów. Termin ten został zdefiniowany w 1995 roku przez Claytona M. Christensena, który uznał, że technologie przełomowe to także takie, które zmieniają nasze życie – w wielu przypadkach – na lepsze, choć początkowo spotykają się z oporem. Niektóre powstały jakiś czas temu, wciąż ewoluują i zmieniają świat w szybkim tempie.

Szczepionki bazujące na mRNA - od koronawirusa po nowotwory

Od początku 2020 roku trwała walka z pandemią koronawirusa. Wiele firm, nie tylko farmaceutycznych, prowadziło wyścig z czasem, którego celem było wynalezienie szczepionki i jak najszybsze zahamowanie rozprzestrzeniania się wirusa SARS-CoV-2. Ważny był jak najszybszy powrót do normalnego funkcjonowania obywateli oraz odmrożenie gospodarki. W końcu się udało - już w 2021 roku na rynek trafiły pierwsze szczepionki na świecie oparte o technologię mRNa produkowane przez koncerny Pfizer-BioNTech i Moderna. Choć prace nad technologią mRNA trwały ponad 30 lat, pandemia je przyspieszyła i w zaledwie rok rozpoczęto masową produkcję szczepionek. Szybko okazało się, że są one najskuteczniejszą bronią w walce z wirusem. Innowacja ta stała się przełomowa, bo dzięki szczepieniom tymi preparatami udało się umożliwić powrót do normalności.

Kolejne dawki szczepionek, które pobudziły układ odpornościowy milionów ludzi do wytworzenia przeciwciał, przyczyniły się do zahamowania inwazji bardziej transmisyjnych wariantów SARS-CoV-2, zachowując wysoką skuteczność ochrony przed hospitalizacją i zgonem. Kolejnym dużym krokiem ekspansji mRNA będzie najprawdopodobniej rynek szczepionek przeciw grypie, a nawet przeciw nowotworom.

Telemedycyna - szansa czy zagrożenie?

Duże zmiany nastąpiły także w sektorze usług medycznych. Od lat 60. telemedycyna stosowana była głównie przez Stany Zjednoczone w wojsku - dzięki niej można było konsultować stan żołnierzy na różnych kontynentach - i monitorować stan zdrowia astronautów, także w kosmosie. Jej powszechny rozwój nastąpił jednak w dobie rewolucji sieci komputerowej i Internetu - w prywatnej służbie zdrowia konsultacje z lekarzem przez telefon lub na czacie dostępne są od wielu lat. W wielu krajach, także w Polsce, wdrożono przy pomocy narzędzi teleinformatycznych głównie tylko usługi takie jak e‑recepty i elektroniczne systemy rejestracji i dokumentacji medycznej. Zdążyliśmy się przyzwyczaić, że wyniki badań, zalecenie medyczne i skierowania, a nawet zwolnienia lekarskie dostępne są na naszych elektronicznych kontach. Tu ciekawym przykładem jest internetowa książeczka zdrowia MojeZdrowie24!, która umożliwia gromadzenie kompletnej i aktualnej dokumentacji medycznej. Aplikacja ta, którą można zainstalować na smarfonach, umożliwia wprowadzanie wyników badań, monitorowanie dolegliwości, skanowanie i podgląd dokumentów medycznych oraz udostępnianie tych danych lekarzom. Ale prawdziwym przełom miał miejsce okresie pandemii COVID 19, kiedy to ze względów bezpieczeństwa tradycyjne wizyty u lekarzy zostały zastąpione właśnie wizytami online. Wstępne diagnozowanie koronawirusa następowało po teleporadzie, na podstawie której lekarze kierowali pacjentów na testy i kwarantannę.

Jednak nawet teraz wygaszenie pandemii wcale nie zahamowało rozwoju tzw. teleporad i konsultacji online. W prywatnych placówkach medycznych w wielu przypadkach wciąż mamy do wyboru tradycyjną wizytę lub teleporadę. Powodem jest niedobór kadr i długość oczekiwania pacjentów w kolejkach specjalistów. Eksperci podkreślają korzyści upowszechnienia telemedycyny, ale ich zdaniem obecny stan wiedzy i techniki nie pozwala na to, aby telemedycyna stała się alternatywą, która wyprze standardowe wizyty. Może ją uzupełniać, ale nie zastąpić - w wielu przypadkach wizyty online nie pozwalają na skuteczne diagnozy i konieczne są badania przedmiotowe pacjenta. Rozwijane są również bardziej zaawansowane technologicznie urządzenia, które pozwalają zdalnie sprawdzić płuca czy oskrzela, dzięki zdalnemu stetoskopowi, który pacjent posiada w domu, a ten wyniki wysyła od razu do lekarza.

Wearables - zdrowie pod elektroniczną kontrolą

Można powiedzieć, że wraz z rozwojem telemedycyny znaczenia nabierają także wszelkie elektroniczne gadżety, które nosimy na sobie, a które są połączone z naszym ciałem. Dzięki najnowszym technologiom urządzenia takie jak glukometry, ciśnieniomierze, pulsoksymetry i elektrokardiografy służą kontrolowaniu parametrów życiowych pacjentów bez pomocy człowieka. Dane z nich są analizowane przy pomocy sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, a następnie wysyłane lekarzowi. Popularne opaski czy zegarki obecnie służą więc już nie tylko monitorowaniu postępu w treningach czy diecie, ale mogą ratować życie.

Czynnikiem napędowym rozwoju technologii wearables w medycynie jest wzrost liczby osób cierpiących na choroby przewlekłe - odgrywają one bowiem rolę profilaktyczną i zabezpieczającą, bez wychodzenia z domu przy pomocy tych urządzeń możemy śledzić na bieżąco stan zdrowia swojego lub swoich bliskich.

Posiadając smartwatcha np. od Apple można przeprowadzić badanie, podczas którego rejestrowany jest rytm i siła impulsów elektrycznych wywołujących uderzenia serca, a na tej podstawie lekarz jest w stanie ocenić nieprawidłowości, a nawet szybko zareagować. Ale firmy, takie jak ta, poszły dalej i oferują obecnie także monitor ciśnienia tętniczego - technologia ta rozpoznaje migotanie przedsionków za pomocą czujnika EKG, a więc nie tylko mierzy, ale i wykrywa choroby układu krążenia wśród osób cierpiących na nadciśnienie, a w razie zawału aplikacja zainstalowana na telefonie może nawet wezwać karetkę.

Dodatkowo iWatch mierzy poziom natlenienia krwi, co jest istotne między innymi przy zachorowaniu na COVID-19.

Technologia ta podczas pandemii nabrała szczególnego znaczenia, bo zaczęła zastępować tradycyjne badania w placówkach, szczególnie kiedy wiele starszych osób zamkniętych zostało w domach.

Podgrzewacze i inhalatory tytoniu

Od lat według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) prawdziwą epidemią, z którą świat sobie nie radzi i na którą nie ma szczepionki, jest palenie papierosów. Dym papierosowy i substancje smoliste są głównymi przyczynami rozwoju chorób płuc i nowotworów. Z raportu WHO European Tobacco Use wynika, że obecnie na całym globie pali aż 1,3 mld osób, co stanowi aż 22 proc. całej populacji. Okazuje się, że mimo alarmów o szkodliwości i statystyk umieralności, liczba palaczy na świecie, także w Polsce, maleje w niezadowalającym tempie.

I tu na ratunek przybywa nowoczesna technologia taka jak podgrzewanie tytoniu - Heat Not Burn (z ang. podgrzewanie, nie spalanie). Urządzenia działające w oparciu o tę technologię  - co można dostrzec obecnie na ulicach - zastępują tradycyjne papierosy osobom uzależnionym od nikotyny, ale są mniej inwazyjne zarówno dla nich samych, jak i dla otoczenia. Dlaczego? W badaniach toksykologicznych ustalono, że wskutek podgrzewania tytoniu wydziela się około 530 substancji chemicznych, podczas gdy dym papierosowy zawiera około 7 tys. substancji szkodliwych, w tym o działaniu rakotwórczym. Stężenia związków chemicznych występujących w aerozolu z podgrzewaczy – w tym stężenia karcynogenów, czyli związków rakotwórczych – są średnio o 95 proc. mniejsze w porównaniu z dymem, a stężenia tlenku węgla, nazywanego „cichym zabójcą płuc”, są o 99 proc. niższe. Nic więc dziwnego, że coraz głośniej środowiska medyczne podkreślają rolę alternatywnych produktów z nikotyną (także inhalatorów i e‑papierosów) w terapiach zastępczych rzucania palenia.

Według wielu niezależnych ośrodków badawczych nowe formy dostarczania nikotyny mogą wspierać i uzupełniać politykę zdrowotną państw w obszarze ograniczania szkodliwych skutków palenia papierosów. Pozwalają one zmniejszyć szkody medyczne (związane np. z leczeniem palaczy) oraz społeczne (związane np. ze stratami dla gospodarki), które powoduje nałóg papierosowy. Również w ocenie agend rządowych odpowiedzialnych za kwestie zdrowotne m.in. w USA, Holandii czy Wielkiej Brytanii, są to rozwiązania potencjalnie mniej szkodliwe dla palaczy, w porównaniu do dalszego palenia papierosów.

Warunkiem skutecznego zastosowania środków tego typu w walce z epidemią palenia, jest jednak wyodrębnienie grupy takich produktów w prawie oraz odgraniczenie mniej szkodliwych wyrobów z nikotyną (nazywanych zbiorczo: „bezdymnymi formami dostarczania nikotyny”) od produktów o najwyższym stopniu szkodliwości, czyli tych opartych na spalaniu tytoniu (papierosów, cygar, cygaretek, fajek itp.).

Druk 3D

Kolejną przełomową technologią w medycynie, która podlega ciągłej ewolucji jest druk 3D. Technologia ta polega na drukowaniu przestrzennym – jest to proces wytwarzania trójwymiarowych obiektów na podstawie modeli cyfrowych. Jeszcze kilka lat temu nikomu by nie przyszło do głowy, by zastąpić prawdziwe ludzkie organy, kończyny czy nawet naczynia krwionośne, sztucznymi elementami ciała wydrukowanymi w drukarce. Początkowo była metodą szybkiego wytwarzania prototypów i form różnych przedmiotów, a dziś za pomocą druku 3D możliwe jest stworzenie np. protez kończyn, które umieszcza się w ciałach pacjentów. Co prawda w wielu przypadkach jest to ciągle głos przyszłości, innowacja ta jest na etapie wdrażania, ale w niedalekiej przyszłości zastąpienie wątroby czy trzustki może być realne i uratować wiele istnień.

Drukarki 3D umożliwiają bowiem wytwarzanie form przestrzennych z niespotykaną precyzją, a medycyna 3D nie jest już mrzonką i staje rzeczywistością. Co więcej części ciała - jak określił to jeden z badaczy Mihai Cristea już w 2020 roku - „stały się niezwykle realistyczne i bardzo tanie”. Obecnie jednak lekarze z modeli 3D korzystają głównie przy wirtualnym planowaniu operacji - mogą na wydrukowanych narządach trenować prawdziwe operacje, mogą weryfikować swoje umiejętności bez narażania życia i zdrowia pacjentów.

Kilka tygodniu temu naukowcom z firmy 3DBio Therapeutics udało się przeprowadzić rewolucyjną operację - 20‑letniej kobiecie udało się przeszczepić ucho wydrukowane z jej własnych tkanek. Czy czeka nas rewolucja, jeszcze nie wiadomo, ale na pewno technologia ta należy do grupy innowacji przełomowych. Towarzyszy temu też powstawanie wciąż nowych materiałów wykorzystywanych w drukarkach 3D, które znajdują wiele nowych zastosowań w medycynie i biotechnolgii.

Rzeczywistość wirtualna i rozszerzona

Podobnie jak w przypadku druku 3D wirtualna rzeczywistość wkracza do świata medycyny z przytupem, a zastępowalność tradycyjnych metod tą przełomową technologią staje się faktem. Gdy użytkownik zostaje umieszczony w środowisku generowanym komputerowo, jest to rzeczywistość wirtualna (VR). Gdy użytkownik nosi zestaw słuchawkowy lub okulary i ma wygenerowane komputerowo obrazy rzutowane na jego pole widzenia, jest to rozszerzona rzeczywistość (AR). Razem tworzą pole rzeczywistości rozszerzonej (XR).

To właśnie opieka zdrowotna w czasie pandemii (tak i tu okazuje się, że wpłynęła ona przełomowo na postęp technologiczny) może odnieść znaczne korzyści z zastosowania VR i AR. Dzięki VR można bowiem obecnie przeprowadzać nie tylko diagnozy i badania lekarskie, ale trenować specjalistów bez kontaktu z pacjentami czy zespołem.

Co więcej naukowcy z Uniwersytetu Harvarda przeprowadzili badanie, z którego wynika, że wzrost wydajności szkolących się metodą VR chirurgów w porównaniu do tych szkolących się tradycyjnie wyniósł aż 230 proc. Co więcej, ci pierwsi byli także szybsi i dokładniejsi.

Ale to nie jedyne zastosowanie technologii VR - za pomocą kamer przetwarzających obraz na VR, chirurdzy mogą transmitować operacje nie tylko we własnych jednostkach leczniczych, ale także na cały świat, by uczyć studentów medycyny.

Ale rzeczywistość wirtualna w ostatnim czasie zastępuje także tradycyjne techniki relaksacji i pomocy psychologicznej. Zestawy VR stosuje się także w stomatologii dziecięcej, podczas porodów czy w rehabilitacji - wielu pacjentów korzystających z VR odczuwa obecnie  poprawę komfortu pobytu w placówce.

To tylko kilka z najbardziej znanych technologii przełomowych, które znajdują uznanie i zastosowanie w medycynie. Innowacje te całkowicie zmieniają i zastępują dotychczas znane rozwiązania, ponieważ mają lepsze funkcje i otwierają nowe możliwości. Niektóre, takie jak szczepionki mRNA czy podgrzewacze, już zmieniają nasze życie, powodując bezpośredni wpływ na nasze zdrowie, podczas gdy do upowszechnienia innych takich jak narządy w 3D, poczekać trzeba jeszcze kilka lat.