Газоанализатор Healthmonitor – новый шаг в диагностике заболеваний

Последние полтора года тема борьбы с COVID-19 является самой главной в России и мире. В ходе пандемии российская наука доказала свою конкурентоспособность на международном уровне не только благодаря вакцине «Спутник – V», но и с помощью других достижений, о которых известно гораздо меньше. Редакция портала интересных новостей «Центропресс» взяла интервью у руководителя проекта Healthmonitor Максима Дведенидова, который представил уникальную станцию мониторинга здоровья в экспозиции Сибирского отделения РАН на Международной выставке «Фотоника. Мир лазеров и оптики», которая проходила в Москве с 30 марта по 2 апреля 2021 года.

• «Центропресс»: Часто в новостях появляются сообщения о каких-то новых изобретениях, из которых люди мало что понимают. Что такое высокотехнологичный газоанализатор? Как он работает?

Максим Дведенидов: В основе работы газоанализатора лежит спектральный анализ, который является совокупностью методов качественного и количественного определения состава выдыхаемого человеком воздуха. Методика основана на изучении спектров взаимодействия вещества с излучением спектров взаимодействия выдыхаемого газа в тлеющем разряде.

Вся сложность заключается в обработке получаемых данных, которую производит специальная компьютерная программа. Для анализа данных получаемых газоанализатором Healthmonitor было разработано программное обеспечение с использованием современной нейросети. Нейросеть выделяет зависимости между заболеваниями и показателями на спектрограмме.

С точки зрения пользователя процесс выглядит предельно просто: человек выдыхает в трубку и в течение максимум 3 минут может узнать показатель своего метаболического профиля, который отображает совокупность процессов, протекающих в организме, а также процент вероятности СOVID-19.

• «Центропресс»: Как газоанализатор Healthmonitor сейчас участвует в борьбе с COVID-19?

Максим Дведенидов: Чтобы диагностировать СOVID-19, нейросеть находит особенности, отличающие спектр выдоха инфицированного человека от неинфицированного и делает вывод, исходя из ранее собранной базы данных, которая насчитывает более 1000 выдохов пациентов с подтвержденным диагнозом «коронавирусная инфекция».  Газоанализатор «видит» в выдохе человека сочетание 5-ти газов, которые являются биомаркерами коронавируса.

Нейросеть разделяет пациентов на три условные категории: активные переносчики, пассивные переносчики и неинфицированные СOVID-19. Если показатель вероятности более 51 %, то человек является активным переносчиком СOVID-19.

На данный момент Healthmonitor не является медицинским изделием, для этого необходимо пройти сертификацию, а это достаточно долгий процесс. Сейчас мы получаем медицинский сертификат в Италии, но в России тоже будем проходить эту процедуру.

Сейчас диагностику СOVID-19 в России мы проводим бесплатно, так как методика еще находится в статусе экспериментальной. В дружественных клиниках, где проводятся тесты на ПЦР, мы также предлагаем пациентам пройти тест на газоанализаторе. На данный момент у наших тестов 85% совпадений с результатами ПЦР. Но совершенствование методики продолжается, и мы планируем добиться большей точности.

Важнейшее конкурентное преимущество нашей технологии заключается в возможности избежать ошибок, связанных с человеческим фактором, которые случаются при «ручном» заборе биоматериала и его обработке в лаборатории.

• «Центропресс»: Какие болезни, кроме коронавируса может выявлять это оборудование?

Максим Дведенидов: Аппарат Healthmonitor может диагностировать астму в острой стадии и диабет. Сейчас пока нет единой программы, которая могла бы обрабатывать данные одного теста на предмет выявления различных заболеваний, но мы работаем над этим, а также в целом над расширением диагностических возможностей нашей системы.

Можно применять газоанализатор не только в здравоохранении. В частности, он будет полезен для спортсменов, так как с его помощью можно оценить эффективность тренировки за счет выдыхаемого и потребляемого кислорода. Можно настроить оборудование для определения уровня жиросжигания, так как жиры превращаются в ацетон и изопрен.

• «Центропресс»: Насколько уникальна эта разработка? Есть ли у нее конкуренты на рынке?

Максим Дведенидов: На данный момент прямых аналогов нашей станции Healthmonitor в мире не существует, потому что в её основе лежит уникальный принцип определения газов. Система создавалась «с нуля», все библиотеки газов тоже формировали мы сами (на данный момент удалось собрать базу из более, чем 100 000 выдохов людей). Конечно, в такой «самостоятельности» есть как сложности, так и конкурентные преимущества. Быть первопроходцем всегда непросто.

Если говорить о ближайших конкурентах, то это масс-спектрометры, но это технология прошлого века, хотя и очень хорошая. Эти устройства определяют газы по массе, однако они очень дороги (в среднем стоят 100 тысяч долларов). Такие аппараты очень громоздкие и требуют обслуживания квалифицированным персоналом. Масс-спектрометр к больному не приедет, а наш газоанализатор можно погрузить в машину и взять анализ на дому, что тоже очень важно, особенно, в условиях пандемии. На фоне масс-спектрометров наша разработка выигрывает, потому что система портативная, простая в обслуживании и относительно недорогая (несколько тысяч долларов), поэтому её массовое внедрение представляется очень перспективным.

Электрохимические сенсоры тоже могут определять содержание различных газов. У многих людей они даже дома стоят. Однако у такого оборудования чувствительность ниже, чем у нашего, и еще есть такой фактор как высокая «деградация», то есть, они с каждым новым тестом дают все менее точные результаты.

• «Центропресс»: Какие этапы Вам еще нужно пройти для массового внедрения системы мониторинга здоровья Healthmonitor?

Максим Дведенидов: В первую очередь, нам нужно пройти сертификацию в России и зарубежных странах, чтобы наш аппарат стал именно «медицинским оборудованием», которое можно использовать в работе лечебных учреждений. Потом будет необходимо масштабировать производство. Сегодня мы можем производить 100 штук в месяц, но этого очень мало. Если мы будем делать это сами, нам потребуется несколько лет, либо надо привлекать серьезные инвестиции. Для этого потребуется привлечение большого количества квалифицированных специалистов, которых надо либо готовить самим, что тоже займет много времени, либо искать такие кадры на рынке труда и заинтересовывать их участием в нашем проекте.

Но в целом, я уверен, что подобные устройства будут очень востребованы, медицина активно смотрит в эту сторону и перспективы у таких технологий очень большие.

Ученых часто упрекают в том, что они занимаются абстрактными вещами, которые не имеют практической ценности. Мы привели вам фактический пример того, как наука может положительно влиять на реальную жизнь. По мнению редакции портала интересных новостей «Центропресс», станция мониторинга здоровья  Healthmonitor очень важна в современных условиях, потому что может сделать процесс диагностики серьезных заболеваний более быстрым и эффективным.