Миниатюрные «врачи-импланты» - альтернатива лошадиным дозам лекарств.
Скоро «искусственный разум» сможет сам решать, в какой схеме лечения нуждается пациент
Семь лет из своих двадцати пяти Оксана Забелина передвигалась по квартире ползком. Все началось еще в первом классе: вдруг выяснилось, что девочка с трудом выводит буквы. Когда Оксана стала подростком, мышечные спазмы сводили ее руки и ноги, сделали речь невнятной. У Оксаны развивалась торсионная дистония - неизлечимое заболевание нервной системы, связанное с аномалиями мышечного тонуса. Прогнозы медиков были неутешительными. Но Оксана не сдавалась.
С помощью старенького компьютера она обшарила весь Интернет. Сначала ей попалась на глаза статья о том, что со спазмами можно бороться, передавая в определенные зоны головного мозга электрические импульсы. В 2005 году она нашла англоязычное интернет-сообщество людей, которым были имплантированы такие электроды. Вскоре выяснилось, что эту методику начали использовать и в России, в НИИ нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко РАМН. Через несколько дней после имплантации мама Оксаны, услышав связную речь дочери, заплакала. Возвратившись домой, девушка две недели ходила без остановки, ей хотелось одного - просто двигаться. Теперь Оксана сама контролирует свое состояние маленьким приборчиком, который находится в ее теле. Она окончила аспирантуру, получила второе образование в США и мечтает создать в России общественную организацию для пациентов, страдающих расстройствами движения. Она уверяет, что наступила пора революционных изменений в самой философии медицины. Новые технологии позволят пациенту не затворяться в стенах больничной палаты. Пусть клиника идет за ним, куда бы он ни направился.
Модулируй это
Руководитель группы функциональной нейрохирургии НИИ им. Н. Н. Бурденко РАМН Владимир Шабалов, когда-то сделавший операцию Оксане, показывает видеоролик, который часто смотрят его студенты на лекциях: пациент выключает кнопку приборчика, расположенного под кожей рядом с ключицей. Главная часть системы нейромодуляции - электроды, имплантированные в глубинные структуры головного мозга, но снаружи они не видны. Устройство под ключицей, соединенное с ними, обычно посылает по электродам в нужную точку мозга слабые электрические импульсы, но теперь это действие прекратилось. Через минуту у больного начинают дрожать руки. Еще одно нажатие на кнопку, прибор включается, и тремор проходит. Это демонстрация того, как с помощью нейростимуляции можно бороться с проявлениями болезни Паркинсона - прогрессирующего дегенеративного заболевания нервной системы, которое внешне выражается в нарушении произвольных движений. Фокус? Если да, то он дорогого стоит, ведь до того, как получить этот прибор, пациент был инвалидом первой группы: не мог самостоятельно одеться, донести до рта ложку с едой.
До изобретения нейростимуляции врачи мало чем могли помочь таким больным. Единственным выходом оставалась травмирующая операция, при которой структуры головного мозга, ответственные за тремор или спазмы, разрушали хирургическим путем. Правда, при этом появлялись осложнения - например, в результате операции больные начинали хуже говорить, глотали с трудом, а с симптомами болезни так и не удавалось справиться до конца. Существовал еще один способ лечения: ослабить проявления болезни можно было, вводя больному большое количество лекарств. Но избежать побочного действия препаратов зачастую не удавалось. Почему нужны были лошадиные дозы препарата? «Лекарства плохо проникают через защитный гематоэнцефалический барьер между мозгом и остальной средой организма, - говорит Владимир Шабалов. - Требуются огромные, часто почти токсические дозы, чтобы получить достаточный эффект. Однако тут есть разница - структуры мозга, общающиеся между собой с помощью нейромедиаторов, очень гибко и динамично регулируют их подачу в нужное время в нужное место. Такой обратной связи между лекарством, которое по сути является искусственным нейромедиатором, и мозгом не существует. Возникает либо передозировка, либо недостаточность дозы».
Опыты с воздействием электродов на кору головного мозга ученые проводили еще в начале ХХ века. Впрочем, когда генераторы импульсов были размером со шкаф, трудно было вообразить, что через несколько десятков лет они превратятся в небольшие устройства, скрытые в теле человека. Для этого должны были возникнуть десятки технологий - и новинки электроники, и сплавы, способные десятилетиями, не окисляясь, находиться в организме человека, и хирургические микроскопы, и сверхточные инструменты, и томографы, позволяющие увидеть мозг как на ладони. Правда, цена здоровья не мала - на Западе подобный приборчик стоит порядка двадцати тысяч евро. Врачи считают, что пациентов, которым могут понадобиться миниатюрные устройства, десятки тысяч. Людей, страдающих двигательными расстройствами, не так уж мало. По словам медиков, частота подобных заболеваний составляет от 60 до 300 случаев на 100 тысяч населения.
Качать - не перекачать
Прообраз другого миниатюрного устройства зародился в 60-е годы прошлого века. Уже тогда медики вместе с инженерами создали первый прибор, который постоянно подавал бы в организм пациента инсулин, и при этом его можно было носить с собой. Его назвали инсулиновой помпой. Для чего он понадобился? «Врачам часто не удается добиться поддержания идеального уровня глюкозы в крови больных диабетом, ведь поглощение глюкозы и выброс ее печенью в кровь регулируется множеством тонких механизмов и зависит от многих обстоятельств: физических нагрузок, уровня стресса, даже от погоды и менструального цикла», - рассказывает научный сотрудник отделения программного обучения и лечения Эндокринологического научного центра Юрий Филиппов. Пациентов, вводящих инсулин, учат денно и нощно контролировать свое состояние. Появились даже экспресс-тесты, позволяющие быстро измерить уровень глюкозы. Впрочем, баланса все равно трудно достичь. Почему? Скорость всасывания лекарства может быть разной. Вводимый инсулин очень индивидуально подвергается биодеградации - разложению под воздействием ферментов тканей человека. Разница в эффекте его действия у отдельных пациентов достигает 50 процентов. Поэтому, несмотря на правильную дозировку, в разное время его все равно может не хватать в организме или быть в излишке. Последствия избытка инсулина известны: гипогликемическая кома. А вот хронический недостаток и вызванный этим избыток глюкозы попросту отравляют организм. «Глюкоза в большом количестве является для организма токсичным продуктом, - говорит Юрий Филиппов. - Ее избыток приводит к изменениям стенок сосудов и раннему атеросклерозу, к нарушениям прохождения нервных импульсов».
Медикам удалось приблизиться к решению этой проблемы. Современные инсулиновые помпы состоят из двух частей: собственно помпы - миниатюрного устройства, прикрепленного к коже пациента, которое постоянно по микрокаплям подает инсулин в организм человека, и маленького датчика, измеряющего уровень глюкозы в межклеточной жидкости больного. «Постоянная подача лекарства позволяет, во-первых, намного уменьшить его общее количество, во-вторых, длительно поддерживать идеальный уровень глюкозы в крови, - говорит Юрий Филиппов. - Ну а если уровень глюкозы слишком высокий или слишком низкий, то датчик подает сигнал помпе и даже останавливает подачу инсулина». Сейчас разработчики таких устройств пытаются окончательно скоординировать действие помпы и датчика. Если это удастся, пациенты получат по сути искусственную поджелудочную железу: устройство само будет измерять уровень глюкозы в организме и подбирать нужные дозы инсулина. Сегодня в России более шести тысяч диабетиков уже пользуются инсулиновыми помпами. А тех, кому они могут понадобиться, еще больше - по самым скромным оценкам, больных диабетом в России не меньше трех миллионов.
Полезный опыт подхватили и нейрохирурги. Для их пациентов тоже сконструированы миниатюрные помпы. К спинному мозгу больного подводят катетер, по которому маленькими порциями «подкачивается» специальный препарат - тормозный медиатор, отвечающий за расслабление. Если его выработка в мозге недостаточна, результатом становится спазм, мешающий движениям. Выгода от применения помп очевидна: лекарство поступает непосредственно в мозг, минуя гематоэнцефалический барьер, и необходимость в ударных количествах препарата отпадает. «Если принимать препарат в таблетках, средняя доза лекарства составляет 100-150 миллиграммов, - говорит Владимир Шабалов. - А с помощью помпы дозировку можно уменьшить в тысячу раз. Представьте, насколько уменьшится опасность осложнений».
Редкая профессия
И врачи, и пациенты оценили новинку. Области применения такого рода устройств все время расширяются. Имплантируя электроды в спинной мозг, медики теперь ставят на ноги инвалидов-колясочников, потерявших способность ходить вследствие развития рассеянного склероза или из-за травм, инсультов. «Бывает так, что способность к движениям сохранена, но человек не может двигаться из-за спазмов, появляющихся в результате травмы или инсульта, - говорит Владимир Шабалов. - Убрав спазмы с помощью нейромодуляции, врачи могут более эффективно восстанавливать ходьбу».
Еще одно применение новых методов - при борьбе с хронической болью. До 30 процентов пациентов, перенесших операции по поводу грыжи межпозвонкового диска, страдают болями, иногда приводящими к инвалидности. С помощью нейростимуляции спинного мозга можно справиться и с этой бедой. Врачи подбираются и к другим болевым синдромам - к тяжелым мигреням, кластерным головным болям, болям после инфаркта, фантомным болям, когда ноет рука или нога, которая на самом деле ампутирована. «Сначала на магнитно-резонансном томографе в структурах головного мозга определяется зона, отвечающая за тот или иной орган, - рассказывает сотрудник НИИ им. Н. Н. Бурденко, нейрохирург-алголог Эмиль Исагулян. - Если боли в руке, пациента просят подвигать рукой, если боль сводит лицо, нужно погримасничать. По усилению кровотока можно определить в мозге зону активности. На нее и будут воздействовать электрическими импульсами». Идут эксперименты по воздействию на определенные зоны мозга при шизофрении, на участки, отвечающие за потерю памяти при болезни Альцгеймера. Есть обнадеживающие данные по борьбе с депрессией. «Выявлены участки мозга с повышенной и пониженной активностью при депрессии, - говорит Владимир Шабалов. - Значит, возможно воздействовать на них с помощью нейромодуляции».
Медики ищут все новые применения этих методик. Например, некоторым диабетикам, кроме инсулиновых помп, видимо, придется «надеть» и нейромодуляторы. Речь идет о сужении сосудов на ногах, типичном осложнении при диабете и, кстати, при курении. Дело может зайти далеко - вплоть до гангрены. «На ранних стадиях заболевания помогает стимуляция определенных отделов спинного мозга, - говорит Эмиль Исагулян. - Сосуды на ногах расширяются, заживают язвы, проходят боли. В Европе диабетикам для этих целей имплантировано уже больше 1000 нейромодуляторов».
Дело за малым - подготовить специалистов, которые будут заниматься миниатюрными устройствами. Конечно, нейрохирургам, считающимся элитой среди врачей, легче всего освоить особую область медицины на грани с неврологией и другими специальностями. Пока это редкая профессия: в мире функциональных нейрохирургов всего около пяти сотен. В России их работает несколько человек. «Кроме нашего института, появилось несколько центров, занимающихся этой проблемой, в разных регионах, в том числе и на Дальнем Востоке, - говорит Владимир Шабалов. - Но общее число работающих систем нейромодуляции в России все равно пока невелико, около 600, в то время как в мире ежегодно имплантируются десятки тысяч».
А вот отечественного эндокринолога заставить работать с приборчиком, который нужно настраивать и задавать ему программы, можно с большим трудом. Юрий Филиппов признается, что таких врачей в России сегодня наберется, пожалуй, несколько десятков. Есть несколько центров помповой терапии, прежде всего в Москве, Петербурге, Казани. Но самое сложное - привлечь к работе врачей смежных специальностей. Например, нейромодуляция хорошо работает для решения проблем в урологии. При этом нейрохирург не имеет права принять решение об имплантации устройства урологическому больному, а уролог мог бы, но ничего не знает о нейромодуляции.
Вот и получается, что пока эта область в России развивается в основном под напором самих пациентов. Они самостоятельно ищут информацию об имплантируемых устройствах, выбивают себе аппараты, часто сами их настраивают после имплантации, потому что в России пока нет сети обслуживания для подобных устройств. Выживают самые настойчивые - люди с сильным характером. Но ведь шанс должен быть у каждого...
Перспектива
Главные направления
Что ждет пациентов, использующих имплантируемые устройства, в будущем? На этот вопрос «Итогов» ответил вице-президент компании Medtronic в регионе Центральной и Восточной Европы, Греции и Израиля Слободан Радумило:
- Основной тренд - создание «дружелюбных» по отношению к пациенту медицинских устройств. Например, сейчас все хотят, чтобы они были не только миниатюрными, но и сочетались с применением магнитно-резонансной томографии. Это важно с точки зрения нужд пациента - ведь по мере того, как люди стареют, потребности в диагностике растут. Томография - стандарт диагностики, поэтому нужны устройства, способные работать в условиях магнитных полей.
Другое направление - развитие информационных сетей для имплантируемых устройств. Сейчас такие приборы могут соединяться с программаторами - устройствами, находящимися вне тела пациента. Периодически больной приходит в стационар, чтобы врач мог снять данные с прибора и, если надо, перепрограммировать его. В будущем это можно будет делать на расстоянии. Пациенту, который находится достаточно далеко, допустим, в другом городе, уже не нужно приезжать в клинику. Можно будет использовать, например, мобильную связь. Врач проконтролирует и, если нужно, перепрограммирует устройство на расстоянии. Это сделает жизнь пациента удобнее. Важно, что информационные системы такого рода раздвинут границы госпиталя. Врач будет тратить меньше времени на то, чтобы заниматься больными, которым уже имплантированы устройства, и сможет сконцентрироваться на новых случаях и на тех пациентах, кому его помощь нужнее всего. За последние 20 лет в США благодаря возможностям удаленного лечения использование коечного фонда больниц сократилось на 56 процентов. В дальнейшем это сильно отразится на формировании бюджета больниц. Думаю, такие технологии очень важно развивать именно в России с ее огромными расстояниями.
И еще одно направление - биотехнологии, создание новых материалов. Это очень важно, когда речь идет о полностью вживляемых медицинских устройствах. Кстати, для того, чтобы поместить их в организм пациента, хирурги вскоре будут пользоваться своеобразными навигационными устройствами - наподобие тех, которые указывают путь при движении автомобиля. Это значительно упростит проведение самой процедуры. Например, электроды в головной или спинной мозг можно будет устанавливать более прицельно.
- Какие перспективы в этом отношении есть у России?
- Скажу откровенно: есть куда двигаться. Мы оперируем таким понятием, как уровень доступности устройств для пациента. В России, например, на миллион человек приходится 4 имплантируемых дефибриллятора. В Европе - 50 таких устройств на миллион. В США - 400. Разница, конечно, есть. Впрочем, сейчас в России правительство уделяет значительное внимание развитию инфраструктуры здравоохранения. Именно инфраструктура - это та дорога, по которой могут идти инновации в медицине.
Алла Астахова
Фото: SPL East News
Источник: itogi.ru