В России представили сразу несколько разработок для раннего выявления кариеса и контроля лечения зубов. Одно из решений, медицинское изделие «Splat Диагностика», анализирует слюну с помощью тест-полоски и камеры смартфона. Другие проекты используют распознавание изображений, машинное обучение и оптический зонд, который помогает врачу отличить инфицированный дентин от жизнеспособной ткани.
Разработчики «Splat Диагностики» называют продукт первым в мире решением такого рода. В его создании участвовала компания Splat Global. Параллельно инструмент для поиска следов кариеса по фотографии разработал ведущий научный сотрудник ЮФУ Денис Кривогуз. Еще одно устройство создали специалисты Сеченовского университета. Оно предназначено уже не для домашней проверки, а для работы врача во время препарирования зуба.
Как работает «Splat Диагностика»
Комплект рассчитан на экспресс-тест здоровья зубов и десен в домашних условиях. В него входят пробирка для слюны, пипетки и тест-полоски. Пользователь наносит слюну на полоску, а затем сканирует ее камерой смартфона через приложение Splatforma. Программа расшифровывает результат и выдает персональные рекомендации по уходу. При неблагоприятных показателях она советует обратиться к врачу.
Система оценивает пять показателей, связанных с тремя зонами здоровья полости рта: гигиеной, воспалением и риском кариеса. Тест-полоска определяет лейкоциты, кровь по содержанию гемоглобина, общий белок, кислотность и общую жесткость слюны. Разработчики указывают диагностическую точность изделия на уровне 92–96%.
- лейкоциты показывают признаки воспаления;
- гемоглобин указывает на кровоточивость десен;
- общий белок помогает оценить уровень гигиены полости рта;
- кислотность pH связана с риском деминерализации и развития кариеса;
- общая жесткость отражает минеральный баланс слюны по ионам кальция и магния.
Приложение умеет оценивать оттенок эмали по фотографии по шкале Vita Bleachedguide, расшифровывать состав зубной пасты или другого средства по снимку упаковки и подбирать рекомендации по уходу. Система не заменяет врача, а помогает получить первичную оценку и понять, нужна ли консультация.
Пять лет исследований и конструкторских работ
Разработка продукта заняла пять лет. Проектную команду сформировали в 2020–2021 годах, после чего началась проверка гипотез. Научно-исследовательские и конструкторские работы продолжались три года. Команда отбирала биомаркеры, создавала прототипы и определяла границы нормы и патологии.
Одной из задач стал реверс-инжиниринг тест-полосок и трехмерное моделирование обработки смартфоном цветового сигнала. Специалисты по биохимии сначала отобрали анализы, которые можно определять методом сухой химии. В первом клиническом исследовании проверяли кислотность pH, лейкоциты, общий белок, нитраты, буферную емкость, эритроциты, ионы аммония и общую жесткость. После оценки связи с состоянием полости рта разработчики оставили пять показателей.
Команда столкнулась с особенностями слюны. Ее состав меняется под влиянием приема пищи, времени суток, возраста и других факторов. Для слюны пришлось использовать собственные диапазоны тестирования: от 0 до 3 тыс. лейкоцитов на микролитр, от 0 до 2 тыс. эритроцитов на микролитр и от 0 до 15 г/л белка.
Во втором клиническом исследовании специалисты искали связь между группой кариеса и группой риска. У людей с кариесом чувствительность составила 74%, специфичность 94%. У людей с воспалением чувствительность достигла 85%, специфичность составила 81%.
Стоимость и готовность изделия
Комплект планировали выпускать в двух вариантах: с одним тестом за 900 рублей и с тремя тестами за 2,26 тыс. рублей. Вариант с тремя тестами предназначен для врачей, которые смогут провести проверку пациента и выдать ему полоски для повторных исследований.
Медицинское изделие вместе с приложением уже получило необходимые заключения Росздравнадзора, но на момент публикации в продажу не поступило. В разработку вложили 320 млн рублей. Еще 100 млн рублей планировали направить на развертывание продукта, что должно увеличить общий объем инвестиций до 420–450 млн рублей.
Диагностика кариеса по фотографии
В ЮФУ разработали другой подход. Система анализирует фотографию зубов, сделанную на смартфон, и выделяет подозрительные участки рамками. Рядом с изображением отображается процент уверенности алгоритма в том, что найден признак заболевания.
Нейросеть обучали на большой базе снимков, которую предоставили медики из Пакистана. Стоматологи вручную разметили повреждения на фотографиях. Во время испытаний алгоритм обнаружил скрытый кариес у волонтера, который считал, что с зубами все в порядке. Позже стоматолог подтвердил, что заболевание действительно начало развиваться, хотя визуально его еще не было видно.
Если программа нашла подозрительное пятно, это повод обратиться к стоматологу, а не готовый диагноз.
Сейчас в ЮФУ планируют превратить технологию в полноценное приложение. Разработчики рассматривают ее как домашний инструмент для первичного осмотра, который подсказывает пользователю, когда стоит записаться к врачу.
Проекты университетов: от приложения до оптического зонда
Студенты стоматологического факультета Тверского медицинского университета также работают над приложением для раннего выявления кариеса. Его задача состоит в том, чтобы помочь пациентам распознавать признаки заболевания, понимать основы профилактики и планировать визиты к стоматологу. Проект создают в рамках первого в истории вуза хакатона. В конкурсе участвуют 26 студенческих команд, из них восемь представляют стоматологический факультет.
Сеченовский университет представил устройство для другой стадии работы. Врач прикладывает тонкий оптический зонд к поверхности зуба. Зонд регистрирует флуоресцентный сигнал и передает данные на компьютер, где модель машинного обучения определяет тип ткани.
Такой подход помогает различить инфицированный дентин, который нужно удалить, и поврежденный, но жизнеспособный дентин, который стоит сохранить. Объективные данные во время препарирования снижают риск чрезмерного удаления здоровых тканей. Авторы связывают это с уменьшением вероятности осложнений, включая пульпит и необходимость эндодонтического лечения.
В перспективе устройство хотят адаптировать для разных групп пациентов, включая детей. Функциональность также планируют расширить: алгоритм должен определять не только тип дентина, но и расстояние до пульпы зуба.
Что объединяет разработки
Все проекты решают разные инженерные задачи. «Splat Диагностика» связывает тест-полоску, биохимический анализ и мобильное приложение. Система ЮФУ работает с фотографией и обученной нейросетью. Студенты Тверского медицинского университета разрабатывают пользовательский инструмент профилактики. Устройство Сеченовского университета получает сигнал непосредственно с поверхности зуба и помогает врачу принимать решение во время лечения.
Для таких изделий требуется не только разработать алгоритм или прототип. Командам приходится проверять методику на клинических данных, определять норму и патологию, подбирать конструкцию тест-полоски или зонда, а также формировать комплект документации на медицинское изделие. Какой подход окажется удобнее для конкретного пациента или врача? Это покажут дальнейшие испытания и вывод продуктов на практическое применение.
Частые вопросы
Можно ли поставить диагноз кариеса только по смартфону?
Разработка ЮФУ выделяет подозрительные участки на фотографии и показывает процент уверенности алгоритма. Автор подчеркивает, что система не заменяет врача, а найденное пятно служит поводом обратиться к стоматологу.
Что входит в комплект «Splat Диагностика»?
В комплект входят пробирка для слюны, пипетки и тест-полоски. Полоску сканируют камерой смартфона через приложение Splatforma.
Какие показатели анализирует тест-полоска?
Система определяет лейкоциты, гемоглобин, общий белок, кислотность pH и общую жесткость слюны.
Для чего нужно устройство Сеченовского университета?
Оно помогает врачу во время препарирования отличить инфицированный дентин от поврежденного, но жизнеспособного, который следует сохранить.
Когда «Splat Диагностика» поступит в продажу?
Изделие и приложение уже получили необходимые заключения Росздравнадзора, однако на момент публикации в продажу они еще не поступили.
Позиция экспертов Реестр Гарант
Разработка таких изделий требует связать конструкцию тест-системы, измерительный канал, программную обработку и результаты клинических исследований в единый комплект документации. В проекте «Splat Диагностика» особенно заметен объем инженерной работы: команда подбирала биомаркеры, создавала прототипы, проводила реверс-инжиниринг тест-полосок и моделировала обработку сигнала смартфоном. Для вывода медицинского изделия на практику важны не только алгоритм, но и подтвержденные характеристики каждого элемента системы.