Наиболее популярные биомедицинские истории IEEE Spectrum в течение 2025 года были сосредоточены вокруг двух параллельных направлений: внедрения новых технологий, особенно искусственного интеллекта, в биомедицину и переосмысления таких более старых технологий, как Wi‑Fi, ультразвук и лазеры, для новых медицинских применений. Эти примеры не обязательно представляют собой зрелые продукты, а скорее показывают исследовательские направления, которые в будущем могут изменить способы диагностики заболеваний, их лечения или наблюдения за пациентами.
В некоторых из этих проектов искусственный интеллект выступает инструментом анализа сложных биологических сигналов, тогда как в других инновация основана на изменении способа использования устройств и технологий, доступных уже много лет. Хотя некоторые применения выглядят близкими к практическому использованию, другие всё ещё находятся в области гипотез или ранних экспериментов.
Мозговые импланты и раннее предупреждение о депрессии
Одна из наиболее заметных историй началась с наблюдения Патрисио Рива-Бусе, психиатра медицинской школы Университета Эмори: мозговые импланты одной из его пациенток посылали сигналы об ухудшении депрессии ещё до того, как она сама это осознавала. Этот опыт побудил Бусе и его коллег разработать то, что они назвали автоматизированной системой предупреждения, отслеживающей признаки изменения психического состояния.
Система основана на имплантах, которые непрерывно регистрируют электрические импульсы в мозге, а затем использует модель искусственного интеллекта для анализа полученных данных и выявления признаков, способных указывать на рецидив депрессии. Параллельно другие исследовательские группы в США испытывают различные способы применения стимулирующих мозговых имплантов для лечения депрессии — с искусственным интеллектом или без него. Нейрохирург Нир Липсман говорит, что эта область открывает множество вариантов вмешательства, однако в материале эта система не представлена как широко доступное лечение.
Графеновые татуировки для мониторинга биомаркеров
В лаборатории Дмитрия Киреева в Массачусетском университете в Амхерсте исследователи разрабатывают чрезвычайно тонкие электронные татуировки из графена, почти незаметные на коже и способные отслеживать биомаркеры и другие телесные сигналы. Графен является прочным и гибким проводником, что позволяет использовать его для измерения частоты сердечных сокращений и выявления определённых соединений в поте.
Киреев считает, что в будущем такие татуировки смогут помочь наблюдать за сложными медицинскими состояниями, включая сердечно-сосудистые, метаболические, иммунные и нейродегенеративные заболевания. Однако в настоящее время технология всё ещё нуждается в подключении к традиционной электронной схеме. Исследователи надеются в будущем интегрировать её в умные часы, чтобы сделать такие устройства более удобными для ношения и использования.
Измерение сердечного ритма с помощью сигналов Wi‑Fi
Система Pulse‑Fi служит примером превращения распространённой коммуникационной технологии в бесконтактный инструмент медицинского мониторинга. Она использует модель искусственного интеллекта для анализа сердечных импульсов и оценки частоты сердечных сокращений в режиме реального времени с расстояния до 10 футов, то есть примерно трёх метров.
Согласно материалу, общая стоимость системы составляет около 40 долларов; кроме того, её легко развернуть, и она не вызывает дискомфорта, связанного с устройствами мониторинга, требующими постоянного контакта с телом. Система работает независимо от положения пользователя и в различных условиях. Разработкой Pulse‑Fi руководит Катя Обраска, специалист по компьютерным наукам из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, которая заявила, что команда планирует коммерциализировать технологию. Это не означает, что система уже стала доступным коммерческим продуктом.
Ультразвук и лазер в рамках исследований
Исследователи Сангита С. Чаван и Ставрос Занос из Института биоэлектронной медицины в Нью-Йорке предполагают, что ультразвук может активировать нервные клетки. Идея заключается в том, что мембрана нервной клетки начинает вибрировать, открывая каналы, через которые ионы поступают внутрь клетки, что косвенно изменяет её потенциал и заставляет её передавать сигнал.
Согласно представлению исследователей, нацеливание на определённые нервные клетки может позволить лечить воспаление или диабет вместо использования лекарств с широким спектром побочных эффектов. Однако в тексте это представлено как исследовательская гипотеза, а не как доказанное лечение или доступная клиническая альтернатива.
В другом, оптическом направлении исследователи доказали, что лазер может передавать фотоны через человеческую голову, хотя в течение многих лет такая работа казалась невозможной из-за способности головы блокировать свет. В будущем это может привести к созданию инструментов, сочетающих низкую стоимость электроэнцефалографии, которая не проникает глубоко за внешние слои, со способностью функциональной магнитно-резонансной томографии видеть более глубокие области, но при этом является более дорогой. Джек Рэдфорд, руководитель проекта, описывает результат как доказательство возможности того, что считалось невозможным, а не как готовое диагностическое устройство.
Роботы приближаются к принятию решений в операционной
В последней истории рассматривается вероятность того, что роботы смогут принимать более самостоятельные решения во время хирургических операций. Все трое исследователей, подготовивших материал, работают в лаборатории робототехники Университета Джонса Хопкинса, отвечающей за разработку робота Smart Tissue Autonomous Robot, известного под сокращением STAR. В 2016 году STAR выполнил первую самостоятельную операцию на мягких тканях живого животного.
Переход к операционным, полностью полагающимся на автономных роботов, по-прежнему сталкивается с препятствиями, включая разработку многоцелевых роботизированных контроллеров и сбор данных в условиях строгих правил конфиденциальности. Тем не менее авторы материала считают, что сценарий, при котором пациента принимают хирург и автономный робот-ассистент, больше не является далёкой перспективой. Однако это видение по-прежнему связано с прогрессом в исследованиях и испытаниях, а не с объявлением о плановом внедрении таких систем в больницах.
Эти истории объединяют инновации, основанные на искусственном интеллекте, и другие разработки, заново раскрывающие возможности старых технологий. Общая картина показывает, что ценность медицинской инновации не всегда связана с новизной инструмента, а зависит от того, как его используют для сбора биологических сигналов, воздействия на ткани или поддержки хирургических решений. В то же время примеры демонстрируют, что переход от доказательства принципа к медицинскому применению требует дальнейшей проверки и решения проблем безопасности, конфиденциальности и надёжности.