Инженеры в белых халатах
Сеченовский университет готовит медицинских инженеров для создания прорывных технологических решений на стыке медицины и инженерии
Развитие медицинских технологий сегодня дошло до такого уровня, при котором следующие прорывные открытия в этой области будут совершаться уже на стыке наук. Чтобы опередить запросы общества на междисциплинарную подготовку кадров, Первый МГМУ им. И. М. Сеченова несколько лет назад начал готовить специалистов в области механики и математического моделирования, наноматериалов и информационных технологий. В 2023 году этот список дополнился медицинскими инженерами, которые будут создавать инновационные технические решения на стыке медицины и инженерии.
Фото: Елена Емышева
Фото: Елена Емышева
Игра на чужом поле
Современная высокотехнологичная медицина уже невозможна без сложного инновационного оборудования. Пришедшие на вооружение врачей роботические хирургические системы обеспечили развитие малоинвазивной хирургии, когда сложнейшие операции в области онкологии, кардиологии и травматологии проводятся через небольшие разрезы, а пациентов выписывают домой через несколько суток после операции. Современное радиационно-радиологическое оборудование позволяет за 10 минут просканировать тело и найти опухоль размером от 5 мм при минимальной лучевой нагрузке на пациента, а с помощью разных типов лазера сегодня восстанавливают голосовые связки, спаивают ткани и даже лечат тугоухость.
Перечисленное — лишь малая часть парка современного медицинского оборудования, используемого для оказания высокотехнологичной и специализированной медицинской помощи. Его обслуживанием занимаются высококлассные специалисты, а создание новых прототипов под силу только мультидисциплинарным командам врачей, физиков, химиков, биологов, математиков и, конечно, медицинских инженеров. В 2023 году Сеченовский университет первым в России начал подготовку таких специалистов на базе нового структурного подразделения — Передовой инженерной школы «Интеллектуальные системы тераностики» (ПИШ).
Главное отличие медицинских инженеров Сеченовского университета — в наличии фундаментальных знаний в области медицины и инженерии. Наряду с техническими дисциплинами они изучают анатомию, патологию, работу современной медицинской техники на базе Клинического центра.
«Направление медицинской инженерии — это все, что относится к отрасли медицинского приборостроения, а медицинские инженеры — это специалисты, которые разрабатывают и создают медицинскую технику, материалы и IT-технологии для практического здравоохранения»,— рассказывает научный руководитель Передовой инженерной школы, директор Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского университета Дмитрий Телышев.
Спрос на таких специалистов уже сегодня опережает предложение: по оценкам экспертов «Русатом РДС» — индустриального партнера ПИШ Сеченовского университета, в ближайшие пять лет отрасли потребуется до 4 тыс. медицинских инженеров.
Инженеры со школьной скамьи
Образовательную деятельность ПИШ Сеченовского университета выстраивает в трех направлениях: медицинские материалы, медицинская техника и ИТ в медицине. Это отвечает ключевому запросу индустрии, в этой же логике формируются образовательные программы.
«Искать подходящие кадры мы начинаем еще в школе,— рассказывает Дмитрий Телышев.— В Сеченовском университете действует Предуниверсарий, в котором открыты инженерные классы. Кстати, наш Предуниверсарий — абсолютный лидер по конкурентоспособности выпускников в сфере "Медицина" среди российских школ, по данным ежегодного исследования рейтингового агентства RAEX. Выпускники инженерных классов Предуниверсария поступают к нам в ПИШ, обучаются по программам высшего и среднего профессионального образования, получая специальность "медицинский инженер" или "медицинский техник". На медицинского техника надо учиться два года восемь месяцев, а на медицинского инженера — пять с половиной лет».
Прямая речь
Анатолий Мялицин, директор направления по специализированной медицинской технике АО «Русатом РДС»:
— Передовая инженерная школа Сеченовского университета предоставляет уникальную возможность для индустрии привлечь молодые кадры и усовершенствовать уровень компетенций имеющихся сотрудников. Кроме того, ПИШ — это площадка для развития научно-исследовательских проектов. Совместно с ПИШ Сеченовского университета мы выстроили продуктовую стратегию. Например, в этом году планируем запустить крупномасштабный проект по производству уникального лазерного комплекса для восстановления тканей. Уже к концу 2024 года на рынке появятся отечественный хирургический лазер и аппарат для радиоволновой хирургии. Объем годовой выручки от реализации разрабатываемых медицинских изделий к 2027 году может достигнуть 2 млрд руб.
В ПИШ также есть несколько программ бакалавриата и магистратуры по таким направлениям, как наноматериалы, информационные технологии, механика и математическое моделирование. Кроме того, действуют программы аспирантуры: биомеханика и биоинженерия, медицинская физика и материаловедение. Таким образом, в Сеченовском университете сформировали всю цепочку подготовки квалифицированных кадров для отрасли.
В 2024 году Передовая инженерная школа Сеченовского университета совместно с Университетом науки и технологий МИСиС запустила новую программу магистратуры по аддитивным технологиям в медицине. Ее выпускники смогут создавать высокотехнологичные персонализированные медизделия для здравоохранения. Уже в процессе обучения магистранты будут реализовывать проекты по печати ортопедических изделий, каркасов и имплантатов, разрабатывать анатомические 3D-модели для образовательных задач и подготовки пациентов к операциям. В ПИШ также открыли Центр лабораторной практики для иностранных студентов, где их обучают работе на медицинском оборудовании, разработанном госкорпорацией «Росатом». Первое устройство, которое начали осваивать студенты,— аппарат «Тианокс», предназначенный для терапии оксидом азота. Сегодня в Сеченовском университете обучается более 5 тыс. иностранных студентов из 90 стран мира, опыт работы на российском оборудовании они будут транслировать в свои страны. В 2025 году Передовая инженерная школа запустит новую программу магистратуры «Архитектор медицинских изделий». Выпускники этой программы будут создавать новое медоборудование и совершенствовать уже существующие медицинские изделия — улучшать их функционал и разрабатывать новый дизайн. Еще одна амбициозная задача ПИШ — создать сетевую программу подготовки медицинских инженеров по запросу регионов.
По пути инноваций
Фото: Елена Емышева
Фото: Елена Емышева
Передовая инженерная школа Сеченовского университета не только готовит медицинских инженеров, но и разрабатывает новые технологии совместно с крупными индустриальными партнерами. По словам Дмитрия Телышева, спектр разработок очень широк: полимерные актуаторы, лазеры, биоматериалы, технологии на основе искусственного интеллекта, сенсоры, фантомы органов. Кроме того, в ПИШ есть собственное мелкосерийное производство, где изготавливают, например, такие элементы робототехники, как «мягкие» захваты.
Разработки школы ведутся под запросы бизнеса и медицинского сообщества, и это гарантирует, что, с одной стороны, решения будут актуальными для врачебного сообщества, а с другой — что они отвечают сложившемуся спросу.
Ведущий индустриальный партнер школы — АО «Русатом РДС», интегратор госкорпорации «Росатом», с которой ученые ведут восемь совместных проектов в области лазерной хирургии и восстановительной медицины.
«Наш флагманский проект — создание первого отечественного аппарата гемодиализа для пациентов с хронической почечной недостаточностью, которым необходимо ежедневно проводить гемодиализ. Это жизненно необходимая технология»,— рассказывает Дмитрий Телышев. В России к концу 2022 года общее число пациентов, находящихся на программном гемодиализе, составило более 48 тыс. человек. Выпуск первых отечественных аппаратов для гемодиализа запланирован на 2026 год.
В числе других совместных проектов ПИШ и «Русатом РДС» — разработка лазерного комплекса для восстановления мягких тканей, который позволит бескровно и малотравматично выполнять операции и сокращать восстановительный период после вмешательства. Аналогов этому аппарату в мире сегодня нет. Уже с 2026 года в России с его помощью будут ежегодно проводить 52 тыс. хирургических операций. Помимо аппарата, разработан биологический гель, ускоряющий процесс заживления и восстановления тканей.
Студенты побеждают во Всероссийском инженерном конкурсе
Студенты Передовой инженерной школы Сеченовского университета вовлечены в работу над реальными научными проектами и уже становятся победителями Всероссийского инженерного конкурса. А их разработки представляют интерес не только для академического сообщества, но и имеют практическую направленность. Например, победительница Всероссийского инженерного конкурса 2023 года младший научный сотрудник Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского университета Елена Юсуповская представила проект «Органические полупроводники с p-i-n структурой для оптоэлектронной стимуляции клеток». Благодаря тончайшему устройству из шелка разорванные нервы способны прорастать и соединяться.
«Проект, которым занимается наша команда, посвящен созданию манжет для восстановления поврежденных периферических нервов,— рассказывает Елена Юсуповская.— При помощи электрических импульсов, созданных гибкими тонкими пленками, обернутыми вокруг места повреждения, стимулируются клетки нерва, в результате чего сокращается время заживления».
В дальнейшем разработка Елены пройдет доклинические испытания на лабораторных животных и все последующие исследования, необходимые для внедрения технологии.
Еще один показательный пример — проект аспиранта Передовой инженерной школы университета Анастасии Гориной «Моделирование церебральных сосудов с гигантской аневризмой для верификации компьютерной модели оценки необходимости нейрохирургических вмешательств», посвященный компьютерному моделированию и созданию моделей фантомов сосудов. В рамках проекта она занимается исследованиями особенности кровотока.
«Разрыв аневризмы может привести к летальному исходу. Мы стараемся выявить особенности кровотока для того, чтобы в дальнейшем была возможность предсказать риск разрыва аневризмы на ранней стадии развития патологии»,— объясняет она.
С этим проектом Анастасия победила во Всероссийском инженерном конкурсе 2024 года. Работу над ним она продолжает и сейчас. Поддержку в этом ей оказывает большое количество мероприятий для студентов и молодых ученых, которые организуют в ПИШ стажировки, научные школы и конференции.
Помимо совместных проектов с индустриальными партнерами, у инженеров Сеченовского университета есть и собственные разработки. Среди них — кардиопластырь, миниатюрное носимое устройство под названием «Ритм-1», способное заменить холтер. Кардиопластырь беспрерывно снимает одноканальную электрокардиограмму пациента в течение 14 дней и анализирует уровень физической активности человека. С помощью мобильного телефона прибор будет передавать данные о работе сердца на серверы в облако. Кардиолог сможет подключиться к системе с любого устройства, проанализировать данные и при необходимости скорректировать дозу препаратов, передав рекомендации в мобильное приложение пациента.
Другие примеры востребованных разработок — созданные в ПИШ бесшумные и компактные матрасы для лежачих больных и перчатки для восстановления моторики после инсульта. Устройство позволяет сгибать пальцы пациента в автоматическом режиме, чтобы вернуть им подвижность.
«На сегодняшний день у нас сформирована сильная команда ученых и инженеров, которая может решать исследовательские задачи любого уровня под запросы врачей Клинического центра и различных индустриальных партнеров. А уровень подготовки специалистов в Передовой инженерной школе Сеченовского университета — один из самых высоких в России»,— подчеркивает Дмитрий Телышев.
Стоит отметить, что разработки Передовой инженерной школы высоко ценят не только индустриальные партнеры, но и государство: в 2024 году ПИШ получила от Минобразования РФ очередной грант в размере 427,7 млн руб., который позволит довести все проекты до стадии готовых продуктов и внедрить их в практическое здравоохранение.