Цифровая медицина

Поскольку только таким путем медицина сможет перейти из разряда наук эмпирических, продвигающихся вперед путем проб и ошибок, в науки точные, основанные на строгих цифрах и формулах.

Всем хочется заглянуть за горизонт. В 2016 году была издана хорошая книга «БУДУЩЕЕ МЕДИЦИНЫ: ваше здоровье в ваших руках». Автор – Эрик Тополь – практикующий кардиолог и профессор геномики[2] и директор Института трансляционных исследований, знает о том, что пишет.

В книге обсуждаются сложнейшие проблемы онкологии и сердечно-сосудистых патологий, которые могут быть решены, в недалеком будущем, с помощью новейших аппаратных технологий и IT-приложений.

Книга, конечно, интересна, но пересказывать ее не имеет никакого смысла. Мы ее используем для того, чтобы путем аналитических процедур прикладной математики выявить глубинный смысл происходящих изменений в медицине. Традиционных путей решить такую задачу не существует.

Я поступил очень просто, как и в случае с книгой Б. Гейтса: взял две главы:

– Глава 6 «Мои анализы и сканограммы»

– Глава 7 «Моя история болезни и лекарственные назначения»

Получилось 48 страниц, которые были оцифрованы и преобразованы в математические модели, которые позволяют понять истинное состояние дел с «будущим» медицины.

Двадцать девять конструктов текста (см. приложение 8), которыми описаны поля оцифрованной матрицы, с помощью кластерного анализа, образовали структуру взаимосвязей параметров – конструктов текста – таким образом, что все взаимосвязи находятся и в «будущем» медицины между двумя «полюсами» Анализы и Врачи (см. приложение 9). Другими словами, в будущем IT-технологии не заменят (просто и не смогут заменить) профессиональных медицинских работников, но применение цифровых технологий вынудит непрофессионалов, работающих в медицинской сфере, неизбежно интегрироваться в медицинскую парадигму. Хотя, очевидно, кое-что придется изменять и в отношении врачей к IT-технологиям и математике.

Другую грань будущего состояния медицины показывают ранжированные ряды конструктов текстов Э. Тополя. (см. приложение 10). Практически в каждой из образовавшихся информационных групп есть конструкты текста, отражающие наличие новейшего медицинского оборудования. Здесь подтверждается банальная истина о том, что спектр новейшего медицинского оборудования в будущем будет продолжать расширяться.

Для примера рассмотрим первую информационную группу, состоящую из трех конструктов: Альбумин, Оборудование с излучением, Theranos (инновационная лаборатория США для экспресс-анализа крови).

Общим моментом для этих трех конструктов текста является тот факт, что из всех совокупностей конструктов факторов большая их часть, из 29 конструктов, действует на них (Альбумин, Оборудование с излучением и на Theranos (инновационная лаборатория США для анализа крови) отрицательно.

Альбумин – это параметр крови, который имеет сложную интерпретацию применительно к любой патологии. Трудности с интерпретацией Альбумина отражают отрицательное действие на него множество факторов. В целом, отрицательное действие на него, как на параметр крови, большинства факторов-конструктов позволяет утверждать, что когнитивный потенциал объяснения его влияния на ту или иную патологию не исчерпан. Очевидно, в будущем не прекратятся попытки объяснения влияния Альбумина на все типы патологий.

Отрицательное действие множества факторов на применение Оборудования с излучением определяются тем обстоятельством, что оно существенно ухудшает качество здоровья конкретного человека.

Отрицательное влияние на Theranos большинства факторов скорее всего вызвано тем обстоятельством, что на рынке медицинских услуг США, с одной стороны, существует значительное количество лабораторий, выполняющих подобную услугу, а с другой – у медицинского персонала нет потребности в получении оперативных данных о параметрах крови.

Что же касается того факта, что большинство учтенных факторов действуют отрицательно на Оборудование с излучением и на Экспресс-лаборатории позволяет нам обоснованно предположить, что с рынка медицинского оборудования и услуг в будущем будут исчезать как оборудование с излучением, так и экспресс-лаборатории анализа крови без медицинских аналитических заключений.

Что же касается того факта, что большинство учтенных факторов действуют отрицательно на оборудование с излучением и на экспресс лаборатории позволяет нам обоснованно предположить, что с рынка медицинских услуг в будущем будут исчезать как оборудование с излучением так и экспресс-лаборатории анализа крови без аналитки.

Другие информационные группы, а их всего четыре, дают нам еще более основательную информацию (см.:Приложение 10).

Как бы между строк Э. Тополь – практикующий кардиолог – высказал следующие мысли, концепции и идеи.

Во-первых, в будущем проблемы со здоровьем у большинства пациентов будут увеличиваться. Почему? Надежды на новейшее оборудование, которое решит задачи излечения рака груди, рака легких, рака печени, рака поджелудочной железы, как всегда это бывало в прошлом, обратятся в призраки. Например, применение смартфонов в качестве медицинского, а не информационного средства, обречены на провал по понятным причинам, вызванных множеством актуальных функций, которые выполняет это аппаратное средство. Но, а внедрение чипов, особенно растворимых (которые со временем растворятся в крови, так что их не надо будет выводить), в русло сосудов пациента для измерения параметров крови имеет реальную перспективу для повышения качества анализов крови. В общем, процесс создания и внедрения новейшего оборудования в клиническую практику достаточно противоречив и имеет длительную перспективу.

Во-вторых, до настоящего времени очень значительно действие врачебных ошибок. Конечно, ошибки в медицине трагичны. Из всех учтенных факторов-конструктов 54,7 % их количества увеличивают ошибки. Если хотите, ошибки в медицине это перманентный элемент работы врача. Важно только не настаивать на своих ошибках, и, вовремя их исправлять. Если вдуматься, можно прийти к парадоксальному выводу: чем ниже квалификация врача, например, молодого, тем меньше он сделал ошибок из-за своей ничтожной практики. По мнению опытных врачей-экспертов, в Германии 60,0 % диагнозов имеют ошибки, а в России 80,0 %, но это вызвано прежде всего уровнем инструментальной оснащенности медицинских работников и степенью фантазий врача о состоянии здоровья пациента, с которым он работает.

Что я имею ввиду, когда говорю о степени фантазийных представлений врача о состоянии здоровья своего пациента?

Вот вам реальный пример. Обратился к терапевту пациент с тем, что по его телу высыпали мелкие волдыри целой полосой по дуге от грудной мышцы на спину. И при этом пациент жаловался на страшные боли в области сердца и спины. Врач сразу же определил патологию – опоясывающий лишай, по научному Herpis zortec. Инфекционное заболевание. Госпитализировали пациента на дому и выписали лекарство – ВАЛВИР 1000 мг. Валацикловир. Противовирусное средство.

Пациент месяц принимал это лекарство. Эффект нулевой, а боли стали нестерпимыми, не помогали даже наркотические препараты, которые пациенту выдавали по рецепту, подкрепленному паспортом. И тут в процесс излечения вмешалась аксиоматика теории вероятности. Через месяц один из врачей Скорой медицинской помощи, которые табунами посещали пациента, страдающего от ужасных болей, попросил общий анализ крови, биохимию крови, коауголограмму и иммуноглобулины. Посмотрев на анализы врач обратил внимание на высокие уровни тромбоцитов (399) фибриногена (4,5) и иммуноглобулинов в среднем выше 10,0 ед. Чтобы избежать тромбоза, врач посоветовал принимать Тромбо-асс 100 мг., или провести сеансы герудотерапии, то есть использовать медицинские пиявки. Всего пациенту провели 7 сеансов этой кровавой процедуры. Через 3 часа после первой же гирудотерапии боли стали затихать и в этот же день исчезли совсем. Пациент, впервые за месяц выспался. А через три дня исчезли и волдыри. Другими словами, опытный врач скорой помощи обратил внимание на взаимосвязи процессов, которые ведут к тромбозу с патологией Herpis zortec. В итоге, пациент выздоровел. Когда об этих результатах узнал врач инфекционист, она сказала, что теперь по ее мнению, Herpes zortec обладает не только инфекционным потенциалом. Вот об этого рода фантазиях-ошибках я говорю. Просто недостаточно изучен человек как биохимическая и гуморальная особь. Недостатки наших знаний о человеке не могут не порождать ошибок. В конечном то итоге, именно такие ошибки и являются двигателем прогресса в медицине.

В-третьих, по мнению врачей-профессионалов, действие лекарств на пациентов не достигает своих целей. Так, из 29 конструктов экспертного текста Э. Тополя 51,2 % факторов действуют на медицинские препараты отрицательно. Так или иначе, действие лекарств на человека не является линейным, а недостаток наших знаний не может не ухудшать ситуацию для пациентов. Важно также отметить, что измерения показывают факт того, что практически все параметры крови и патологии увеличиваются (см.:Приложение 10). Это несомненное свидетельство того, что врачи не только не управляют изменениями параметров крови, и, даже хуже того, и задачу то такую не ставят.

Самый важный вывод состоит в том, что нам, если мы действительно хотим контролировать свое здоровье, то нам необходимо точно знать не только параметры крови, о которых нам показывает общий клинический, биохимический анализы крови, коагулограмма и иммуноглобулины, но, кроме того, нам важно знание взаимосвязей параметров крови и их патологических состояний, которые, в конечном итоге, определяют весь тот список патологий, который указан в МКБ-10[3].

В итоге, математическое моделирование текста Э. Тополя, как эксперта высшей квалификации, позволяет обнаружить самое важное – центральную проблему, которую надо решить для того, чтобы у медицины появилось реальное, а не идеальное (в смысле – вымышленное) будущее.

Центральная проблема для медицины – знание взаимосвязей, точнее – их незнание. Если мы обратим наше внимание на матричную таблицу[4], то увидим целую систему взаимосвязей как положительных так и отрицательных. Положительные взаимосвязи мы видим над диагональю в таблице, а отрицательные наблюдаются под диагональю.

В качестве «ядер» взаимосвязей определены конструкты текста Э. Тополя под соответствующими номерами, которые имеют значимые взаимосвязи с другими факторами-конструктами на матричном пространстве от 1 до 29.

Такая матричная таблица очень информативна, но мы укажем в ней только то, является наиболее важным. Все остальные интересные взаимосвязи, внимательный читатель без труда обнаружит самостоятельно.

Таблица показывает достаточно плотную систему взаимосвязей между факторами. Вместе с тем, существуют значительные матричные пространства, где просто нет вообще никаких взаимосвязей. Все это очень интересно.

Если посмотреть внимательно матричную таблицу (см.:Приложение 11), мы увидим выше диагонали или положительные взаимосвязи между факторами-конструктами или отсутствие взаимосвязей между ними, а ниже диагонали точно такие же взаимосвязи, но со знаком минус.

Исследовать надо взаимосвязи выше диагонали и ниже ее как по вертикали, так и по горизонтали. Получается количество положительных «ядер» взаимосвязей по горизонтали и по вертикали составляет 52 системных положительных ядра взаимосвязей, а отрицательных «ядер» взаимосвязей насчитывается 46 как по горизонтали так и по вертикали. Центром «ядра» взаимосвязей как положительного так и отрицательного считаются конструкты факторы, которые описывают поля матричной таблицы.

Преобладание числа положительных «ядер» над отрицательными отражает элементарный и понятный факт того, что в развитии медицины, все-таки, преобладают позитивные тенденции. При этом просто не могут не возникнуть противоречия которые, с одной стороны, являются источником этого самого развития, но с другой, сдерживают положительную динамику.

Давайте обратим внимание на два ядра – одно ядро положительное, а другое отрицательное.

Сначала разберем положительное ядро: гемоглобин (14), калий (15), холестерин (16), функция почек (17), функция печени (18), функция щитовидной железы (19), которые взаимосвязаны с пациентами (11), врачи (12), смартфоны с медицинскими приложениями (13).

Интерпретация подобных взаимосвязей отражает факт, что патологические состояния могут достаточно оперативно передаваться медицинским работникам, что сегодня происходит во многих странах, а не только в США. Другими словами, ИТ-технологии, как показывает подобная система взаимосвязей, решают только информационные задачи. Понятно, что это только часть проблемы решения излечения пациентов.

Теперь обратим внимание на то, как те же самые центры ядер взаимосвязей – гемоглобин (14), калий (15), холестерин (16), функция почек (17), функция печени (18), функция щитовидной железы (19), – связаны (со знаком минус) с такими факторами-конструктами как клиники (25) и рак легких (26). Такое отрицательное ядро взаимосвязей отражает то обстоятельство, что клиническая практика в США по поводу излечения рака легких не является успешной.

Пойдем дальше и обратим внимание на лакуны взаимосвязей, то есть на те места в матричной таблице, где вообще нет никаких взаимосвязей. Как показывает элементарные подсчеты: больше всего не существует взаимосвязей именно с такими параметрами как конструкты-факторы гемоглобин (14), калий (15), холестерин (16), функция почек (17), функция печени (18), функция щитовидной железы (19). Это точное свидетельство того факта, что в клинической практике нет однозначного понимания влияния того или иного параметра крови или патологий друг на друга и на процесс излечения.

Другой вывод, который можно сделать из-за отсутствия взаимосвязей конструктов-факторов, состоит в том, что «патологичными» могут быть не только те болезни, которые указаны под соответствующими кодами в МКБ-10, но и любые параметры крови и патологий, например, неорганические элементы: сывороточное железо, ферретин, цинк, натрий и др, и, органические элементы, например, щелочная фосфотаза, фибриноген, холестерин и др.

Итак, математический цифровой анализ текстов значимых книг о медицине показывает, что центрами тяжести развития эффективных медицинских услуг являются не просто повышение качества АНАМНЕЗА доктора о патологиях, которыми страдает конкретный пациент и АНАЛИЗОВ крови, мочи и так далее. Важнейшим компонентом повышения эффективности медицинской услуги для истинного излечения конкретного пациента может быть, во-первых, вычисление патологических параметров. Ими могут быть как конкретные вирусные патологии типа COVID-19, аденомы предстательной железы, панкреатита так и конкретные параметры крови, к примеру, гемоглобина, эритроцита, фибриногена, эозинофилов, СОЭ, АЛТ, АСТ и других. Во-вторых, и это самое главное: важнейшим элементом эффективной услуги медицины будущего является вычисление взаимосвязей между конкретными патологиями и параметрами крови для каждого пациента. Недостаточно констатировать, к примеру, у пациента рак легкого, надо показать, вычислить конкретно, что онкоген у пациента с раком легкого зависит, в основном, от двух параметров крови – от железа депонированного в печени – ферретина, и от высокого уровня фибриногена.

Такое точное вычисление параметров крови, которые стимулируют развитие онкогена, позволит врачу регулировать состояние любого параметра крови медицинскими препаратами, которые продаются в любой, даже сельской российской аптеке! Тогда, наконец, медицинские книжки конкретных людей превратятся из энциклопедических томов, накопленных индивидуальным пациентом перечислений болезней в технологические карты избавления от патологий.

Центром понимания феномена цифровой диагностики может быть только математика в ее прикладной форме. Осталось убедить в этом конкретного врача, для которого компьютерная программа стала бы клиническим инструментом, который вычисляет зависимости развития той или иной патологии от динамичных взаимосвязей параметров крови и патологий. Уже создано математическое описание и демонстрационная версия такой компьютерной программы, которая абсолютно не требует от врача фундаментальных знаний математики, но просто обязывает доктора обладать точным знанием своего медицинского предмета.

Глава II. Математические основы и создание цифровой компьютерной системы диагностики индивидуального пациента

Знамением нашего времени, первой четверти нашего XXI века, стал неприятный парадокс, когда в сфере медицины, с одной стороны, уже создано множество прекрасных трудов, технологий и препаратов, а с другой – увеличивается количество якобы неизлечимых патологий.

Именно медицинские проблемы, нарастающим итогом, препятствуют росту эффективности экономики США[5]. О других странах то и говорить нечего, поскольку в большинстве из них и осознания то нет парадоксальности медицинской проблемы.

Любой государственный чиновник для оправдания своих нелепых экономических решений всегда рассуждает об оптимизации, и, экономическую оптимальность он находит, почему то, в сфере медицины, где оптимальных решений не может быть в принципе.

Между тем, уровень медицинских исследований, в целом, является очень высоким. Например, определены основные параметры крови и их изменения при патологиях[6]. В среднем, при обращениях пациентов со своими разнообразными патологиями назначается проведение общего анализа крови, ее биохимических параметров, коагулограмма, иммуноглобулины плюс маркеры какой-либо патологии, чаще всего онкологических карцином. Общее число назначаемых к исследованию параметров крови у традиционного доктора находится в районе 60. Детально описана роль фосфотазы при диагностике и контроле терапии холестаза[7], заболеваний костного аппарата, болезнях печени. Существуют знания о таком биохимическом параметре крови как билирубин. Этот параметр применяется при диагностике заболеваний гепато-биллиарной системы и поджелудочной железы. Кроме того, такие трансаминазы[8], как АЛТ и АСТ также используются при диагностике патологий печени и поджелудочной железы[9].

Важно отметить, что в исследованиях по биологической неорганической химии для той же щелочной фосфотазы ионы цинка образуют каталитически активный центр, то есть определенно известно, как и при каких условиях щелочная фосфотаза взаимодействует в биологической среде[10]. Такое знание о взаимодействии параметров крови и создает потенциальную возможность регулирование любого из них, при том, что увеличение или уменьшение которых каждого определяют патологическое состояние любого индивидуального пациента.

Всего мы обратили ваше внимание на пять параметров крови, а возможностей взаимодействия между ними, если вычислить математическую величину факториала, число комбинаций будет уже 120! А вариантов взаимодействия между 60 параметрами, значение которых узнает лечащий врач, составляет уже сумасшедшую цифру 8,32099 на 10 в 81 степени. То есть:

8 320 990 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, или говоря языком действующей в России короткой числовой шкалы, 8, 32099 квинтиллионов вигинтиллионов комбинаций. Можно сказать проще, что это число примерно соответствует нашим представлениям о количестве атомов в известной нам наблюдаемой Вселенной.

Мало того, большинство параметров крови вычисляются в разных единицах измерения. То есть попросту не сравнимы. По сути врач лишен возможности использовать сравнительный метод для определения уровня взаимодействия параметров, с целью назначения эффективный препаратов и, соответственно, излечения конкретного пациента.

Такое состояние хаоса, неопределенности, в которое объективно погружено медицинское сообщество, и, объективно порождает врачебные рекомендации, основанные на неопределенности, возникающей из-за объективного незнания взаимодействия патологических параметров крови и патологий. А мы, грешные пациенты, расплачиваемся за эту неопределенность своим здоровьем.

Приведу всего один типичнейший комментарий врача по результатам лабораторных исследований.

Пациенту 66,5 года, интеллигентный пожилой человек, успешный предприниматель, который в состоянии привлечь для своего лечения квалифицированных врачей, которые трудятся в медицинских социальных системах из любой цивилизованной страны.

Вот что ему написал врач по результатам лабораторных исследований: «В ходе проведения общеклинического анализа крови были определены следующие показатели: количество эритроцитов, уровень гемоглобина, эритроцитарные индексы[11]. У вас не выявлено признаков нарушения эритропоэза[12], в том числе не выявлено наличия лабораторных признаков анемии.»

Нормальный человек, прочитав эти строки, сделает вывод: «Слава Богу, все хорошо.» Но несколькими абзацами ниже пациент найдет следующие строки: «У вас определен пониженный уровень щелочной фосфотазы. Уменьшение активности щелочной фосфотазы отмечается при нарушениях роста костей, снижении функции щитовидной железы, при выраженной анемии.»

В результате текста комментария врача непонятно, так есть у пациента анемия или нет?

Подобное качество комментария врача – не показатель низкого уровня подготовки, а объективное состояние специалиста в сфере медицины, в которой буквально все пронизано энтропией. На самом деле, у врача просто нет вычислительного инструмента для определения в измерении взаимосвязей параметров крови и патологий. Понятно, что никакой денежный или административный ресурс любого пациента при постоянно растущей энтропии знаний в медицине не в состоянии решить проблему точной диагностики, а значит – и излечения.

Между тем, выход может быть найден при применении методов прикладной математики к исследованию индивидуального пациента (а не множества совокупностей пациентов). Суть подхода применения методов прикладной математики состоит не в применении стандартных методов математической статистики к собиранию сведений о толпе граждан в рандомизированных исследованиях, а в цифровом описании индивидуального пациента и обработки полученных данных по соответствующим математическим моделям.

Дело в том, что большинство математико-медицинских статистических исследований, основанных на анализе данных по большим группам пациентов, глубоко ошибочны по отношению к индивидуальному пациенту. Даже к такому, который изначально входил в изучаемую группу.

Этот вывод не имеет никакого отношения к математическому нигилизму типа утверждений одной очень ученой дамы, протестовавшей против применения математики в сложных исследованиях. Она просто сразу утверждала, что первичным является качественный анализ. Оставим этой д….е возможность самой решать, что первично: яйцо или курица.

Для нас же очевидно, что для получения истинного результата важен и качественный анализ и количественные методы обработки данных. Закон больших чисел, опции теории вероятности и матричная алгебра могут позволить преодолеть системные ошибки в математико-медицинских статистических исследованиях. Хоть суть ошибки и не лежит на поверхности, но означает буквально следующее: будь то 10, 100, 1000, или 100 000 и более пациентов исследователь делает выводы по некоему среднему человеку, то есть по некой виртуальной субстанции, не существующей в реальности. Получается некий сферический пациент в вакууме.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Эндрю Стивен Гроув (настоящее имя Андраш Иштван Гроф, 2 сентября 1936, Будапешт – 21 марта 2016, Лос-Альтос) – сооснователь корпорации Intel. Проявил себя как эффективный топ-менеджер – сумев вывести Intel из кризиса, вызванного появлением на рынке более дешевых японских модулей памяти и ошибкой в процессоре Pentium. История возрождения корпорации стала хрестоматийной, как пример эффективных действий используется в бизнес-школах.

2

Геномика – раздел молекулярной генетики, посвященный изучению генома и генов живых организмов.

3

МКБ-10 – десятый пересмотр Международной статистической классификации болезней и проблем, связанных со здоровьем. Разработана Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и принята в 1990 году.

4

См.: Приложение 11.

5