Technika w medycynie – wczoraj i dziś

Inżynieria biomedyczna to młoda dziedzina wiedzy, ale jej rozwój postępuje niezwykle szybko. Nanoukłady kontrolujące naczynia krwionośne lub roboty czuwające przy łóżku pacjenta to kwestia niedalekiej przyszłości.

Od tego roku w niektórych amerykańskich szpitalach najlepszej terapii dla pacjentów onkologicznych nie wybiera już lekarz, ale komputer. Inteligentny system Watson firmy IBM był przez kilka miesięcy zasilany fachowymi artykułami, diagnozami i rezultatami testów medycznych, by w końcu dojrzeć do wykorzystania w praktyce. W trakcie eksperymentu wiedza zawarta na dwóch milionach stron druku przetworzonych przez superkomputer wspomaga leczenie 1500 pacjentów cierpiących na raka płuc. Poprzez specjalną platformę chmurową system przekazuje lekarzom wskazówki dotyczące optymalnej formy terapii czy dodatkowych badań. Tym sposobem Watson dołączył do szczytowych osiągnięć inżynierii biomedycznej – dziedziny wiedzy, w której za sprawą rozwoju informatyki w ciągu ostatniego półwiecza dokonał się niesamowity postęp. Coraz nowocześniejsze rozwiązania z pogranicza medycyny i nauk technicznych ułatwiają diagnozowanie i leczenie różnych chorób, poprawiając jakość życia ludzi na całym świecie.

Historia inżynierii biomedycznej sięga XVIII wieku, kiedy pojawiły się pierwsze koncepcje wskazujące na bodźce elektryczne jako przyczynę skurczów mięśni u zwierząt. Już w 1771 włoski fizyk i lekarz Luigi Galvani podczas badań anatomicznych żab zauważył, że ich mięśnie reagują skurczem na przyłożenie naelektryzowanego skalpela. Przez kolejne sto lat jego badania kontynuowali m.in. Assander Volta i Emil du Bois-Reymond, których odkrycia doprowadziły do skonstruowania pierwszych elektrokardiografów na przełomie XIX i XX wieku.

Pierwsze zdjęcie Roentgena

Podczas gdy badania nad reakcjami elektrochemicznymi w mięśniach prowadzono planowo i świadomie, innego ważnego odkrycia dokonano przez przypadek. W listopadzie 1895 roku

w trakcie eksperymentu z lampą katodową Niemiec Wilhelm Röntgen zauważył świecenie ekranu stojącego w innej części pokoju. Zjawisko to nie mogło zostać wywołane przez promieniowanie katodowe – odległość między ekranem a lampą była zbyt duża. Po przeprowadzeniu kolejnych doświadczeń Röntgen stwierdził, że jest to efekt nowego rodzaju promieniowania, które nazwał promieniowaniem X. Naukowiec kontynuował próby, odkrywając, że promieniowanie w różnym stopniu przenika przez różne materiały. Do historii przeszło wykonane 22 grudnia roku zdjęcie dłoni jego żony. Po jego obejrzeniu miała ona powiedzieć: „Ujrzałam własną śmierć”. W 1901 roku Röntgen otrzymał za swoje odkrycie pierwszą Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Dalszy rozwój radiologii przebiegał bardzo dynamicznie. Już w 1914 roku krakowski radiolog Karol Mayer opisał metodę uzyskiwania zdjęć tomograficznych, jednak ze względu na wybuch pierwszej wojny światowej i trudną sytuację polityczną Polski jego praca pozostała niezauważona. W czasie wojny duży wkład w upowszechnienie badań rentgenowskich miała żyjąca we Francji Maria Skłodowska-Curie, organizująca pracownie radiologiczne na froncie.

Pierwszy rozrusznik serca

Pierwszy rozrusznik serca

W 1953 roku po raz pierwszy podczas operacji wykorzystano płucoserce – maszynę mogącą przez krótki czas podtrzymywać krążenie krwi i dbać o wymianę gazową. Pięć lat później szwedzki chirurg Äke Senning wszczepił pacjentowi pierwszy rozrusznik serca. Układ składał się z dwóch tranzystorów umieszczonych – wraz z baterią, która wyczerpała się już po trzech godzinach – w puszce po paście do butów. Drugi rozrusznik wytrzymał już całe trzy lata i był znacznie bardziej zaawansowany technicznie. Tomografię komputerową, rezonans magnetyczny i pierwsze lasery do korekcji wad wzroku zostały wynalezione w ciągu następnych kilku lat. W 1995 po raz pierwszy udało się odczytać pełną sekwencję DNA komórki żywego organizmu (choć była to tylko prosta bakteria). Obliczenia, których przeprowadzenie było wówczas bardzo drogie i skomplikowane, dzisiejsze zminiaturyzowane komputery wykonują w ciągu kilku godzin.

Przyszłość: nanoukłady i telemedycyna

W ubiegłym roku w USA dopuszczono do użytku klinicznego robota o nazwie RP-Vita, mogącego obsługiwać pacjentów i rejestrować podawane przez nich dane. Wykorzystując ekran robota, lekarz może zdalnie komunikować się z chorym, zlecać badania czy wyjaśniać wątpliwości. To pierwszy krok w kierunku tzw. telemedycyny, czyli obsługi pacjentów na odległość. Zastosowanie telemedycyny na szeroką skalę zmieniłoby stosunki pomiędzy lekarzem a pacjentem, odbierając tym pierwszym swoisty monopol na wiedzę. Już dziś w Sieci działają fora umożliwiające chorym wymianę informacji o dolegliwościach, lekach i metodach terapii. Istnieje jednak niebezpieczeństwo, że rozbieżne opinie internetowych specjalistów o niepotwierdzonych kwalifikacjach podważałyby zaufanie pacjenta do jego

lekarza prowadzącego.

Również rozwiązania techniczne stosowane w diagnostyce coraz częściej przypominają pomysły rodem z filmów SF. Amerykańska armia planuje umieszczać w naczyniach krwionośnych żołnierzy specjalne nanochipy zbierające informacje o stanie zdrowia. Takie układy znalazłyby zastosowanie również w cywilnej medycynie – na przykład do kontrolowania stanu zdrowia pacjentów z cukrzycą. Oczywiście pozostaje jeszcze kwestia tego, czy pacjenci będą skłonni zaufać komputerowi zastępującemu lekarza. Być może sceptyków uspokoją wyniki badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Stanu Indiana: tamtejsi naukowcy ustalili, że sposoby leczenia proponowane przez komputer są co najmniej o 30 proc. skuteczniejsze od terapii ordynowanych przez lekarzy z krwi i kości, przy ograniczeniu kosztów diagnostyki prawie o połowę.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.