Текст книги "Будущее медицины: Ваше здоровье в ваших руках"

Более удаленным видится переход от лаборатории на чипе к лаборатории внутри тела. Как упоминалось ранее (глава 5), речь идет о запуске чипа в кровоток для анализа большого количества субстратов, с передачей данных на смартфон человека^{56, 57}. В Институте трансляционных исследований Скриппса и в Caltech мы работаем совместно над биодатчиком, внедряемым в кровоток, который улавливает геномные сигналы, они отправляются в приложения и служат для предупреждения сердечного приступа, или аутоиммунного сбоя, или ранней диагностики рака. В Калифорнийском университете в Санта-Барбаре было продемонстрировано, как имплантированный микрофлюидный электрохимический датчик обеспечивает непрерывное отслеживание уровня лекарств у животных в режиме реального времени⁵⁸. Еще одна технология для лаборатории внутри тела – это магнитно-резонансная рефлексиметрия, которая использует покрытые антителами магнитные частицы. Таким образом определяется количество биомаркеров сердечного приступа (через анализ белка тропонина, который высвобождается из отмирающих сердечных клеток)⁵⁹ и побочные эффекты химиотерапевтического препарата доксорубицина в случае рака (он может разрушать клетки сердечной мышцы). Пока вся эта работа проводилась только на животных; датчики имплантировались подкожно (в бок), отражая уровни белков, обнаруженных в крови. Имплантируемые оптические нанодатчики показали, что могут непрерывно и точно отслеживать сахар и электролиты, такие как натрий или калий⁶⁰. Кроме запуска датчиков в кровоток беспроводные оптоэлектронные чипы вводились или внедрялись в ткань типа мозговой. А группа из МIT разработала углеродную нанотрубку, имплантируемую под кожу животного, – она определяла уровни окиси азота больше года, позволяя проводить мониторинг воспалительного процесса⁶¹. Тем временем группа инженеров из Стэнфордского университета создала крошечный беспроводной чип, 3 мм в ширину и 4 мм в длину, который сам плывет по кровотоку, используя электромагнитные радиоволны⁶². Вам это не напоминает научно-фантастический фильм «Фантастическое путешествие»? Сотрудники Стэнфордского университета предвидят появление приложений, которые выполняют не только лабораторные исследования, но и поставляют лекарства к нужному месту в организме, поражают тромбы и удаляют атеросклеротические бляшки из артерий. Имплантируемый биодатчик Georgia Tech получает энергию от гидравлической силы кровотока. А на случай, когда чип в дальнейшем не требуется, разработаны растворимые чипы, которые тают в запрограммированное при имплантации время. Конечно, пока еще не все вопросы проработаны, и их следует решить, прежде чем имплантируемые микрочипы и наночипы станут частью обычной медицинской практики. Нам нужно подтвердить их точность, выяснить срок действия датчиков и каков оптимальный вариант – непрерывное снятие показаний или считывание с перерывами. Но лаборатория внутри тела в конце концов станет таким же обычным делом, как лаборатория на чипе смартфона, а доля тех из нас, кто движется к статусу киборга, будет неуклонно расти.

Количество медицинских изображений, которые ежегодно выполняются в США, стремительно растет (рис. 6.2)^{63, 64}. Ультразвуковое исследование проводится в два раза реже простого рентгеновского (радиографии). За последнее десятилетие количество сканограмм, полученных в результате компьютерной томографии, увеличилось более чем в два раза и теперь достигло почти 300 на 1000 человек в год⁶⁴. Большинство сканографических исследований, за исключением ультразвукового и МРТ, несут значительный риск облучения.

Если резюмировать тему подверженности облучению, то риск ионизирующего излучения несут в себе простой рентген, маммография, ангиография (сканирование артерий), компьютерная томография, позитронная эмиссионная томография и ядерное сканирование, дозы ионизирующего излучения измеряются в миллизивертах (мЗв). Безопасного уровня миллизивертов не существует, но мы знаем, что чем больше человек подвергается облучению, тем выше риск развития рака. Данные по выжившим после взрывов атомных бомб показывают резкое увеличение раковых заболеваний при дозе в 100 мЗв. В среднем человек подвергается облучению примерно в 2,4 мЗв в год⁶⁴. Но в результате одной процедуры ядерного сканирования пациент может получить свыше 40 мЗв, что эквивалентно более чем 2000 рентгеновских снимков грудной клетки. При маммографии доза облучения меньше, но все равно она составляет около 0,5 мЗв, или 20 рентгеновских снимков, и подобно ядерному сканированию, оно повторяется из года в год. Особое беспокойство вызывает облучение детей, у которых количество проводимых компьютерных томографий возросло больше, чем у взрослых, и риск заболевания раком увеличивается⁶⁵.

Предполагается, что в США, где проводится 4 млн педиатрических компьютерных томографий каждый год, это вызовет почти 5000 случаев заболевания раком. Даже рентгеновские снимки в стоматологии имеют последствия. Опухоли мозга, хотя встречаются нечасто, более вероятны у тех, кто ежегодно делал рентгеновские снимки отдельных зубов, и наблюдаются в пять раз чаще у тех, кому в детстве делали много панорамных снимков.

В The New York Times на странице, следующей за редакционной, где публикуются обзорные статьи и политические комментарии, была опубликована статья «Мы сами обеспечиваем себе рак» (We Are Giving Ourselves Cancer). В ней указывается, что 3−5 % всех случаев заболевания раком могут быть результатом облучения при выполнении медицинских снимков⁶⁶. К сожалению, исследования сопряжены с риском. Еще хуже то, что часто риск не оправдан⁶⁷. В 2012 г. фонд Американской комиссии по внутренним болезням вместе с уважаемой независимой некоммерческой организацией потребителей «Отчеты потребителей» (Consumer Reports) запустили проект «Разумный выбор» (Choosing Wisely)^68–69, направленный на снижение количества медицинских исследований и их стоимости. Когда о «Разумном выборе» объявили впервые, девять профессиональных медицинских организаций опубликовали свои списки с указанием пяти исследований и процедур, которые не считали необходимыми. Из этих 45 рекомендаций по ненужным исследованиям 25 (56 %) были связаны с получением изображений с помощью ионизирующего излучения (некоторые из них представлены в табл. 6.1)⁷⁰.

Сейчас эта программа распространилась на почти 50 организаций, и многие из них представили не по 5, а по 10 «вещей, которые врачи и пациенты должны поставить под вопрос». Лучевые исследования остаются доминирующими среди ненужных врачебных практик. Конечно, есть и проблемы с этой программой, в том числе то, что общественность про нее не знает (несмотря на участие Consumer Reports), и то, что за всеми этими рекомендациями не следует никаких действий.

Более того, «Разумный выбор» не подчеркивает кумулятивный риск сканирования, подразумевающего ионизирующее излучение^78–81. Например, обычно кардиологи, которые ведут пациентов после стентирования или шунтирования, советуют им проходить ежегодное обследование и радионуклидный стресс-тест. В результате за десятилетие набирается существенная доза. Во время исследования, проводившегося Медицинским центром Колумбийского университета с участием 1100 пациентов с болезнями сердца, которым много раз проводили лучевые исследования свыше 10 лет, выяснилось, что 30 % получили в общей сложности облучение свыше 100 мЗв^79–81. Это превышает пороговый риск заболевания раком для переживших атомную бомбардировку. Более того, в недавнем отчете Совета по научным исследованиям Национальной академии наук был сделан вывод, что единичный случай облучения дозой в 10 мЗв может быть связан с ростом риска заболевания раком. В 2010 г. 16,5 % американских пациентов, которые прошли какое-либо лучевое исследование, подверглись, по крайней мере, не меньшей дозе облучения.

Из-за недооценки риска облучения или просто в силу медицинского патернализма пациентам никогда не предоставляется информация о точном количестве миллизивертов, когда их отправляют на сканирование^{82, 83}. В 2013 г. появился первый сигнал о том, что надо менять положение дел. Intermountain Healthcare в Солт-Лейк-Сити, крупная сеть здравоохранения, состоящая из 22 больниц и 185 клиник, запустила первую программу по измерению кумулятивного медицинского облучения, которому подвергается пациент, и его информированию⁸⁴. Вот ответ одного из первых пациентов, получивших свои данные:

Мистер Пейдж, 29 лет, техник по ремонту и обслуживанию, проживающий в Клиарфилде, штат Юта, узнал, что кумулятивная доза облучения в результате проведения многочисленных сканирований в Intermountain составила 97,3 мЗв. Отец троих детей признает, что ему было «страшно» читать буклет, рассказывающий об излучении, которому он подвергался при каждом сканировании, но его успокаивала мысль о том, что сканирование было необходимо для мониторинга кист, связанных с панкреатитом, от которого он страдает. Он сказал: «Я осознаю риск, но лучше делать это с риском отдаленных последствий, чем иметь проблему сейчас и не дожить до этих самых отдаленных последствий. Но хорошо знать, что есть информация на будущее»⁸⁴.

Последовав примеру Intermountain, Hospital Corporation of America объявила о проведении кампании «Право на радиационную безопасность», а Американская коллегия радиологов стала спонсором национальной инициативы по определению доз, получаемых при компьютерной томографии в больницах⁸⁴. А это поднимает чрезвычайно важный вопрос – в разных больницах наблюдаются заметные различия в дозе облучения при одном и том же виде сканирования⁶⁴. Именно по этой причине необходимо, чтобы каждому пациенту предоставлялась информация по дозам облучения в миллизивертах, полученным им в ходе обследования в больнице или клинике. И безусловно, эти данные должны быть доступными, публиковаться и быть полностью прозрачными для населения. Нам еще понадобится много времени, чтобы достичь этой вполне реальной и важной цели. Тем временем врачи, рекомендуя сканирование, должны предоставлять точную информацию по дозе облучения в миллизивертах.

Почти при любом сканировании, которое проводится в медицине, есть выбор: например, вместо сканирования, требующего ионизирующего излучения, можно сделать ультразвуковое исследование или магнитно-резонансную томографию. Обсуждение этих альтернатив также должно быть обычной темой беседы врача с пациентом при принятии решения о том, кто, что, где, как и когда будет выполняться любое медицинское сканирование.

Завершая тему разумного выбора сканирования, следует рассказать и о трех массовых программах скрининга пациентов с раковыми заболеваниями, которые заслуживают особого внимания. Во-первых, это маммография – сканирование, которое ежегодно проходят 40 млн женщин в Америке. В целом все рандомизированные исследования маммографии – с участием почти 600 000 женщин – не смогли показать какого-либо снижения смертности от рака груди у женщин, которые делали маммографию, в сравнении с теми, кто ее не делал^85–91. Из 1000 американок в возрасте 50 лет, которые каждый год делают маммографию на протяжении свыше 10 лет, лишь пять выиграют от этого, а 600 из них ждет ложная тревога. Это почти две трети женщин, проходящих скрининг! Ложноположительный результат ведет к биопсии, ненужной хирургии или лучевой терапии, расходам и эмоциональным встряскам, о которых вообще не говорят. После 30 лет изучения маммографии в США был сделан вывод: «Наше исследование поднимает серьезные вопросы о ценности маммографии. Оно показывает, что польза в виде снижения смертности, вероятно, ниже, а вред от избыточной диагностики, вероятно, выше, чем признавалось ранее»⁹⁰. Швейцарская медицинская комиссия проанализировала все данные и пришла к выводу, что от программ маммографии больше вреда, чем пользы, и поэтому их следует отменить⁹². Вред от массового скрининга не поколебал установки Американского общества борьбы с раковыми заболеваниями, рекомендующего ежегодно делать маммографию всем женщинам после 40 лет.

Вот мнение одного врача, Дэвида Ньюмана, высказанное им в статье, опубликованной в The New Your Times⁹³:

Если говорить прямо, то результаты исследований угрожали экономике маммограмм. Этот рынок поддерживается инвазивной терапией ради победы над микроскопическими комочками, представляющими сомнительную угрозу, а также бесконечным рядом процедур и снимков в случае ложноположительных результатов, выпадающих на долю более половины женщин. Непостижимым образом, несмотря на то что публикации результатов испытаний бросают вызов ценности маммографии, на обеспечение доступа к маммографии тратятся сотни миллионов общественных долларов, а само исследование становится боевым кличем в защиту рака. Почему? Потому что опыт вводит в заблуждение: радиологи диагностируют, хирурги режут, патологи исследуют, онкологи угрожают, а женщины выживают⁹³.

Еще более распространенная причина смерти – в четыре раза чаще – рак легких. В 2013 г. от рака легких умерло 159 880 человек в сравнении с 40 440 – от рака груди⁹⁴. Как мы знаем, 85 % случаев заболеваний раком легких связано с курением. Сейчас Американская рабочая группа по профилактическим мероприятиям рекомендует всем курильщикам и тем, кто бросил курить, в возрасте от 55 до 80 лет ежегодно проходить компьютерную томографию легких. Эта рекомендация основывается на клинических испытаниях, которые показали, что на каждые 300 компьютерных томографий приходится одна спасенная жизнь. Но 25 % тех, кто проходил компьютерную томографию грудной клетки, получили ложноположительные результаты, что повлекло за собой ненужные процедуры, как, например, биопсию легких. Еще один вопиющий пример вреда.

Третий очень часто проводимый вид сканирования – скрининг для выявления рака простаты. Хотя уже признано, что нет необходимости проводить стандартный тест на простатспецифический антиген у мужчин после 50 лет, и инициатива «Разумный выбор» назвала такую практику ненужной для пациентов с низкой степенью риска заболевания, большинство урологов и многие терапевты на сегодняшний день игнорируют эти рекомендации⁷⁴. Подавляющее большинство видов рака простаты протекает в вялотекущей, неагрессивной и не угрожающей жизни форме. Тем не менее после проведения теста на простатспецифический антиген и получения положительного результата часто следует ядерное сканирование костей и компьютерная томография брюшной полости и тазовых органов для проверки наличия метастазов. Интересно, что в Швеции общенациональные меры по снижению количества таких снимков оказались очень успешными: среди шведских урологов распространили данные по всем больницам, снизив тем самым долю лучевых исследований пациентов без значительного риска заболевания с 45 % до 3 %⁹⁵. Маловероятно, что мы увидим подобную национальную программу в США, хотя она могла стать серьезным шагом в направлении снижения количества ненужных медицинских снимков.

Так что первый шаг при разумном выборе сканирования – это задать себе вопрос: «А мне это действительно нужно?» Затем спросите: «А это можно сделать без ионизирующего излучения?» Затем, если вам действительно показано ядерное сканирование, компьютерная томография или позитронная эмиссионная томография, спросите: «А сколько я получу миллизивертов?» и «Где это можно сделать, чтобы получить минимальную дозу при самом высоком качестве сканирования?» Все эти вопросы касаются традиционного диагностического оборудования больниц и клиник. Но картина быстро меняется, становясь все более миниатюрной.

Из пяти важнейших лучевых исследований (рентгенография, компьютерная томография, ядерное сканирование / позитронная эмиссионная томография, ультразвуковое исследование, магнитно-резонансная томография) три теперь миниатюризированы до размеров, позволяющих легко держать их в руке^96–99. Портативная рентгенография при помощи устройства размером со смартфон стала возможной благодаря использованию природного процесса, известного как триболюминесценция. Инженеры из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщили о возможности генерировать рентгеновские лучи путем простого разматывания скотча в вакууме, сродни тому, что происходит при разгрызании мятных леденцов Wint-O-Green Life Savers, когда положительные и отрицательные заряды разделяются и возникает вспышка света^{96, 98}. Эта технология отменяет необходимость хрупких стеклянных трубок и высокого напряжения, которые используются в традиционной рентгенографии. Технология пока еще находится на ранних этапах разработки для медицинской диагностики, но по крайней мере продемонстрирована принципиальная возможность ее использования и она активно финансируется Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ и венчурными фондами.

Миниатюризация магнитно-резонансного томографа, который большинство из нас представляет себе как гигантское, многотонное оборудование, превзошла все ожидания. Пионером этого движения стал немецкий инженер Бернард Блюмих, который уже в 1993 г. построил аппарат под названием MRI – MOUSE (МРТ-мышь), его название расшифровывается как «мобильный универсальный исследователь поверхности», а высота составляла всего один фут¹⁰⁰. Митио Каку, который с оптимизмом смотрит на развитие технологий, в своей книге «Физика будущего»[25]25
  Каку М. Физика будущего. – М.: Альпина нон-фикшн, 2015.


[Закрыть] (Physics of the Future) сказал: «Это способно революционизировать медицину, поскольку человек сможет делать МРТ в собственном доме»¹⁰¹.

Миниатюрный аппарат для проведения МРТ основан на маленьком магните в форме буквы U, два конца которого имеют северный и южный полюса. В отличие от традиционного магнитно-резонансного томографа, в нем используются неоднородные и слабые магнитные поля с компьютерной алгоритмической поправкой на искажение, для аппарата требуется минимальная мощность, равная мощности электрической лампочки. Каку предполагает, что «в конечном итоге сканер МРТ может стать тонким, как мелкая монетка, и едва заметным»¹⁰².

Подобный процесс магнитно-резонансной миниатюризации происходит и в ядерно-магнитно-резонанской томографии. Управляемый через смартфон аппарат с площадью основания 10×10 см используется для оценки на месте количества белка в ткани из образцов, полученных при биопсии, для быстрого и точного диагностирования рака⁹⁷. Эта миниатюрная технология предназначена для определения молекулярного профиля, а не получения изображений. Однако она может оказаться особенно полезной при исследовании аспиратов, получаемых с помощью тонкой иглы из опухолей на теле, которые используются вместо биопсии ткани, что может сделать точную диагностику рака весьма трудной.

К настоящему времени самой миниатюризированной технологией сканирования стали ультразвуковые исследования. Управление по контролю за продуктами и лекарствами одобрило два устройства, доступных с 2010 г., – это VScan (General Electric) и Mobisante. Оба размером с сотовый телефон, карманного типа. Проведенное нами в Институте трансляционных исследований Скриппса исследование показало, что разрешение изображения на переносном устройстве для ультразвуковой диагностики было таким же хорошим, как и на большом больничном аппарате стоимостью $300 000103. Имея возможность фактически видеть структуру и функционирование сердца – клапаны, сердечную мышцу, все четыре желудочка, аорту, оболочку сердца, – я уже несколько лет не пользовался стетоскопом, чтобы слушать сердце пациента. Это занимает всего одну-две минуты во время медосмотра, а получаемыми видеоизображениями можно поделиться непосредственно с пациентом, пока идет сбор информации. Исследование с помощью карманного ультразвукового устройства превосходит древний стетоскоп, появившийся в 1816 г. и считавшийся иконой в медицине. И конечно, этот миниатюрный аппарат может быть использован для УЗИ брюшной полости, тазовых органов (включая матку и плод), легких и крупных артерий, таких как аорта или сонная артерия. Отреагировав на возможность УЗИ на месте, врачи медицинского факультета Гарвардского университета недавно выступили в защиту идеи «прекратить слушать и смотреть»¹⁰⁴.

Доступность этой технологии привела к тому, что по крайней мере две школы медицины в США на первом же занятии предлагают это устройство вместо традиционного стетоскопа всем своим студентам. Одна организация здравоохранения в Миннесоте недавно завершила обучение врачей общей практики использованию портативных аппаратов для проведения ультразвуковой диагностики с головы до ног.

Такое безопасное и информативное получение изображений с помощью компактных устройств имеет много важных последствий. Вспомните из рис. 6.2, что в США проводится более 125 млн УЗИ в год. Какой процент этих исследований может легко, быстро и точно проводиться в рамках физического осмотра во время посещения врачебного кабинета или на больничной койке? При средней стоимости пребывания в больнице и оказания профессиональных услуг $800 на человека УЗИ только в США тянут более чем на $100 трлн в год – это настоящий удар по экономике. Портативные аппараты УЗИ могли бы снизить затраты по крайней мере на 50 %, если бы применение такого устройства в качестве современного стетоскопа стало привычным элементом физического осмотра.

Более того, врачи, медсестры и фельдшеры без опыта интерпретации снимков в определенных случаях могут провести сканирование и переслать видеоизображение по беспроводной связи радиологу или, если нужно, кардиологу для быстрой обратной связи в любом месте, где есть мобильный сигнал.