Источник: БЕЛТА
Точный диагноз - залог успешного лечения и выздоровления, говорят специалисты. У современных эскулапов для этого, помимо собственного багажа знаний и практического опыта, в наличии высокотехнологичный инструментарий.
Знаете ли вы, что на помощь медикам уже приходит искусственный интеллект? Ученые Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси создали программный продукт, способный почти со стопроцентной точностью поставить диагноз пульмонологическому пациенту. Исследователи надеются, что "почти" - это временно, поскольку нейросеть постоянно развивается и совершенствуется, используя большие базы данных.
Ученые Объединенного института проблем информатики рассматривают накопленный объем скрининговых исследований прежде всего как новые возможности для искусственного интеллекта. Благо давно прошли времена, когда состояние легких изучали на пленочном рентгенографическом снимке. Теперь врач-рентгенолог исследует цифровые изображения рентгенснимков и компьютерно-томографических диаграмм за компьютером. Информация попадает в общую базу, она постоянно пополняется. Массовый скрининг позволил собрать солидный объем данных, который успешно осваивает искусственный интеллект.
Более того, нейросеть опробовали в деле там, где она нужнее всего: в Республиканском научно-практическом центре пульмонологии и фтизиатрии. Умные алгоритмы по рентгеновским снимкам и КТ-томограммам помогали врачам находить первые признаки заболеваний органов дыхания. Пока это эксперимент, а искусственный интеллект ни в коем случае не выступает в роли доктора - он ставит предварительные диагнозы, являясь системой поддержки врачебных решений.
Использование системы, разработанной учеными Объединенного института проблем информатики, оказалось эффективным, во-первых. А во-вторых, эксперимент дал ясно понять, что искусственный интеллект все активнее будет вторгаться во все сферы нашей жизни, даже в такие, как медицина.
Уже восемь лет на базе Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси и Института физиологии функционирует Межведомственный исследовательский центр искусственного интеллекта. Он объединил лучших специалистов в области медицинских, биологических, информационных, технических и физико-математических наук для создания передовых технологий искусственного интеллекта. Диагностика по изображениям легких - одна из таких.
Непосредственно у разработчиков - сотрудников лаборатории анализа биомедицинских изображений Объединенного института проблем информатики - решили выяснить детали: как зарождалась идея, что подтолкнуло к созданию этой технологии?
Наш собеседник - ведущий научный сотрудник кандидат технических наук Василий Ковалёв. Личность неординарная. Математик по образованию, он успел поработать в Южной Корее, Великобритании, Германии и Швеции. В 2007-м вернулся в Беларусь, именно по его инициативе тогда создали лабораторию анализа биомедицинских изображений. Хотя ученый в теме, как говорит он сам, с того времени, когда еще цветных изображений-то не было. И вот уже 16 лет на основе компьютерного моделирования "обучает" нейронные сети. Рабочий инструмент Ковалёва - компьютер - в лаборатории занимает главное место. Это мощнейшая многоядерная машина, ей по силам быстро обрабатывать огромные объемы информации. Тот пласт, который способна "переварить" эта техника и привести к нужному результату за несколько недель, стандартному собрату придется осваивать полгода.
Не терпится заглянуть в глубь процесса и узнать, как искусственный интеллект ставит диагноз? Давайте попробуем. На первый взгляд все просто и понятно. Нейросеть, располагая большим массивом различных КТ-томограмм легких, анализирует их и выдает заключение, есть ли патологические изменения и какие именно в конкретном образце. Фактически ставит диагноз пациенту. И он, как правило, точен.
- Накоплено около 10 миллионов (!) рентгеновских снимков, - рассказывает наш собеседник. - Это, наверное, самая большая в мире база изображений. Все они аннотированные - технология предполагает, что рентгенолог уже определил предварительный диагноз.
- Почему только относительно недавно нашим ученым удалось завоевать мировое признание в сфере интеллектуальной медицины? - интересуемся.
- Сошлись воедино успехи в нескольких областях. Прежде всего, появилась возможность генерировать большие базы данных, - рассказывает Василий Алексеевич. - День, считай, как целый год в начале 2000-х. Общедоступным стал большой массив размеченных изображений, на которых искусственный интеллект может обучаться. Появились мощные вычислительные системы, позволяющие решать ряд сложных задач в компьютерном вычислении и моделировании, а также уже готовые, предобученные нейросети, на которых можно делать свои приложения. Все это позволило создать полноценный программный нейросетевой комплекс для диагностики заболеваний легких.
По словам Василия Ковалёва, самым трудоемким и длительным является процесс обучения искусственного интеллекта. Чтобы система компьютерного зрения корректно классифицировала медицинские изображения, ученые разработали соответствующие алгоритмы в виде программ. Затем они понадобились для работы с большими базами данных. Другими словами, программное обеспечение интеллектуальной системы постоянно совершенствовалось, тем самым создавая дополнительные условия для самообучения нейросети. Результат известен: комплекс способен выявлять очаги патологий не хуже, чем очень опытные медики, которые консультировали разработчиков. По своим характеристикам не уступает лучшим мировым образцам. Наверняка даже в чем-то превосходит. Правда, добиться такого признания достаточно сложно. Впрочем, это дело времени, на наш взгляд.
- Мы не ставили перед собой задачу заменить врача, - говорит заведующий лабораторией анализа биомедицинских изображений ОИПИ НАН Беларуси кандидат технических наук Эдуард Снежко. - Но работа медицинского специалиста в области диагностики различных патологий сложная эмоционально и физически, человеческий фактор нельзя исключать. Компьютерная система работает всегда стабильно, причем очень быстро, но заключение, которое она выдает, это лишь как еще одно мнение. Cвоеобразная механическая рука, с помощью которой врач подтверждает предполагаемый диагноз.
Недавний эксперимент, который провели ученые, лишний раз показал надежность и эффективность искусственного интеллекта, его удивительные возможности выявлять заболевание на самой ранней стадии. Исследователи с помощью нейросетевого комплекса проанализировали солидную базу изображений легких одних и тех же людей, сделанные в разное время. Результаты эксперимента слегка удивили даже разработчиков. Нейросеть на многих старых снимках определила в отдельных сегментах легких патологические изменения, которые в том заключении врача отсутствовали, но появились уже в новом, по результатам недавнего обследования. По мнению ученых, это свидетельствует об особой эффективности нейрокомплекса при ранней диагностике заболевания.
- В перспективе после определенной сертификации наши технологии поддержки решения по диагностике заболеваний могли бы более широко внедрить в медицинские информационные системы, которые работают в Беларуси, и тем самым интегрировать их в сферу здравоохранения, - полагает Эдуард Снежко.
Ученые неустанно совершенствуют свой программный продукт, параллельно расширяют базу данных для качественного обучения нейронных сетей. Сейчас нейрокомплекс, созданный в Объединенном институте проблем информатики, способен помочь доктору диагностировать заболевания пульмонологического профиля и онкологию, причем, что особенно важно и подчеркнем это еще раз, на самой ранней стадии. С его помощью врачебный прием можно вести дистанционно, консультируя пациента в другом городе или даже стране. Неудивительно, что спрос на интеллектуальное здравоохранение в мире растет, и к белорусской разработке тоже проявляют активный интерес в России, Китае и США. К слову, интеллектуальную нейросистему уже успешно протестировали в Татарстане.
Сергей КРУГЛИКОВ, генеральный директор Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси:
- В сфере интеллектуального здравоохранения занимаем высокие позиции в мировом рейтинге, среди лидеров в странах СНГ. Наши алгоритмы обрабатывают рентгеновские снимки, КТ-томограммы, что позволяет уверенно выявлять новообразования в различных органах человека.
Работаем сейчас над созданием платформы искусственного интеллекта. Она позволит объединить всех крупных белорусских игроков для совместного принятия стратегических решений.