Повсеместное распространение смартфонов позволяет множеству разработчиков во всем мире искать этим устройствам самые разные применения. Одно из наиболее интересных и полезных направлений такого рода — создание медицинских приборов на базе мобильных устройств. Они позволяют пациентам следить за своим самочувствием без посещения врача, а медицинским специалистам — проводить сложные виды диагностики «в поле», когда громоздкие и дорогие приборы для визуализации и лабораторной диагностики по разным причинам недоступны.
На каждый день
Относительно простые устройства, превращающие смартфон в медицинский прибор, присутствуют на рынке уже не первый год, и между их производителями успела сложиться определенная конкуренция. Примерами таких приборов могут служить портативные электронные стетоскопы, кардиографы и глюкометры.
Стетоскопы
Так, частная медицинская компания Orlando Health выпускает подключаемый к смартфону датчик-стетоскоп HeartBuds. В клинических испытаниях он не уступил в регистрации сердечных и сосудистых шумов лучшим традиционным фонендоскопам и значительно превзошел одноразовые устройства.
HeartBuds не только воспроизводит аускультативные звуки, но и выводит их графическое отображение на экран смартфона. Пользоваться устройством могут и сами пациенты, пересылая результаты выслушивания лечащему врачу.
Аналогичное устройство, разработанное в Японии, может не только регистрировать звуки, но и распознавать болезни органов дыхания с помощью мобильного приложения Respiratory Sounds Visualizer.
Кардиограф
Также с помощью смартфона можно снять ЭКГ. Предназначенный для этого прибор AliveCor Kardia Mobile ECG крепится к задней крышке смартфона и регистрирует кардиограмму с кончиков пальцев, анализируя ее специальным приложением.
Система предназначена в первую очередь для диагностики аритмий.
Недавно появилась также версия этого устройства, совместимая с Apple Watch.
Тонометр
Для кардиологических пациентов предназначен и модуль CardioDock. Он превращает смартфон в портативный тонометр — прибор для измерения артериального давления.
Глюкометры
Еще одно медицинское применение смартфонов — мониторинг уровня глюкозы в крови. Он необходим всем пациентам с диабетом, которые вводят себе инсулин. Для самостоятельного проведения анализа на сахар крови давно существуют портативные глюкометры, но зачем нужен отдельный прибор, если с этой задачей может справиться смартфон? Поэтому разработчики, такие как MyStar, AkibaH и другие, создали и совершенствуют глюкометрические системы для мобильных устройств.
Они могут представлять собой девятиграммовый плагин для iPhone
Существуют и другие версии смартфонов-глюкометров.
Отоскоп
Компания CellScope разработала устройство Oto, превращающее смартфон в отоскоп — прибор для обследования наружного слухового прохода и барабанной перепонки.
УЗИ
Могут смартфоны выполнять задачи и посложнее. Например, компания MobiSante выпускает полноценный УЗИ-сканер для мобильных устройств.
На пути к трикордеру
Еще более амбициозную цель поставила перед собой компания Scanadu. Она разрабатывает универсальное диагностическое устройство на базе смартфона.
Нынешняя версия прибора Scout может регистрировать пульс, ЭКГ, частоту дыхания, насыщение крови кислородом и температуру тела с помощью компактного датчика, прикладываемого к виску.
Полевая микробиология...
В отличие от перечисленных «повседневных» устройств, мобильные системы для диагностики инфекций пока не вышли из стадии экспериментов. Но это не значит, что в этой области нет интересных разработок с самыми разными принципами работы.
Мобильная ELISA
Так, в Колумбийском университете создали микрофлюидную систему для экспресс-диагностики заболеваний, передающихся половым путем, с помощью смартфона.
Она способна выполнить фермент-связанный иммуносорбентный анализ (ELISA) на ВИЧ-инфекцию и сифилис за 15 минут по одной капле крови. Необходимую для работы энергию система получает от мобильного устройства.
Два часа и два доллара
Исследователи из Гарварда с коллегами разработали еще более универсальную систему. Она усиливает РНК бактерий методом ПЦР и анализирует ее по комплементарному «ключу» ДНК. При нахождении в растворе искомого генетического материала «ключ» инактивирует ДНК-полимеразу и стабилизирует репортерную ДНК, которая приобретает высокую флуоресцентную анизотропию, что регистрируется прибором. Вся система представляет собой четыре двухсантиметровых пластиковых кубика на подложке-детекторе, она подключается к смартфону по Bluetooth.
Амплификация в термокружке
Еще одно устройство для ДНК-диагностики инфекций с помощью смартфона, созданное в Университете Пенсильвании, основано на петлевой изотермической амплификации (LAMP) нуклеиновых кислот. Анализ проводится в обычной термокружке, нагреваемой термоэлементом из сплава магния с железом.
...и онкология
Экспресс-диагностика рака в любых условиях не менее важна, чем выявление инфекций. И в этой области ведутся свои разработки.
Не 3D, а D3
Насадками на смартфон, которые превращают его камеру в микроскоп, уже, пожалуй, никого не удивишь. Исследователи из Гарварда и Массачусетской больницы общей практики пошли дальше и превратили такой микроскоп в экспериментальную систему D3 (Digital Diffraction Diagnosis) для выявления в образце тканей раковых клеток.
Катящееся кольцо
Коллектив ученых из Швеции и США разработал мобильную систему для диагностики некоторых форм рака по характерным для них мутациям ДНК. Выявление искомого мутантного гена происходит методом репликации по типу катящегося кольца (rolling circle replication): из ДНК вырезают ген, потенциально содержащий мутации, и наносят его на подложку с короткими ДНК-«зондами». При наличии мутации ген комплементарно связывается с зондом, а также фрагментом, содержащим флуоресцентную метку, после чего закольцовывается. Получившаяся кольцевая ДНК амплифицируется с образованием такого количества меток, которого достаточно для регистрации подключенным к смартфону флуоресцентным микроскопом.
Будущее, скоро
Число медицинских разработок на базе смартфонов растет с каждым годом, и все их вместить в один обзор невозможно (например, мы не рассказали о планах по созданию мобильного инфракрасного томографа). Ясно одно: телемедицинское будущее, в котором смартфон-диагностика и удаленная консультация во многих случаях смогут заменить реальный визит к врачу, уже не за горами. Как и диагностические лаборатории, которые можно унести в рюкзаке.
Олег Лищук