Для тех, кому поставлен диагноз «остеоартрит», или – по-старому – «остеоартроз», а также для тех, кто еще не решился на визит к врачу, а колено уже болит, в интернете появилась бесплатная онлайн-платформа Osteoscan.ru, работа которой основана на применении искусственного интеллекта.
300 тысяч пациентов на одного врача
В России число официально зарегистрированных больных остеоартритом – около 4 млн человек (3% популяции), но, по эпидемиологическим данным НИИ ревматологии им. В. А. Насоновой, количество таких больных составляет не менее 15 млн человек. Чаще поражаются женщины старше 55 лет.
«Признаки остеоартрита – это боль, хруст, отечность, ограничение объема движений в коленном суставе. На последней стадии болезни у пациента происходит деформация сустава, – рассказывает ревматолог Медицинского научно-образовательного центра МГУ им. М. В. Ломоносова кандидат медицинских наук Ольга Георгинова. – Постоянная боль принуждает к гиподинамии, что в дальнейшем ведет к увеличению рисков сердечно-сосудистых заболеваний, ожирению, сахарному диабету, уменьшению продолжительности жизни».
Золотым стандартом диагностики остеоартрита является обзорная рентгенография коленного сустава. Для рентгенографической классификации остеоартрита коленных суставов используется шкала Келлгрена и Лоуренса. Она определяет четыре стадии остеоартрита в зависимости от того, как сужается суставная щель, какие изменения происходят внутри коленного сустава.
«Если на 1‑й и 2‑й стадии остеоартрита для приостановления патологического процесса еще можно скорректировать образ жизни пациента и применить противовоспалительную терапию, то 3‑я и 4‑я стадии приводят пациента в операционную к травматологам, – утверждает Ольга Георгинова. – Чем раньше пациент обращается к хирургу-травматологу или ревматологу для получения специализированной консультации, тем лучше может быть прогноз заболевания».
В соответствии с приказом Минздрава России от 2012 года, на одну штатную единицу врача-ревматолога должно приходиться 50 тысяч прикрепленного населения. Но в реальности эта цифра доходит в некоторых регионах до 300 тысяч населения на одного ревматолога. А есть регионы, где специалиста нет вовсе. Поэтому крайне важно, чтобы у пациента была возможность получить информацию о том, какой стадии остеоартрита может соответствовать картина на рентгеновском снимке его коленного сустава, а также получить больше информации о самом заболевании. С этой целью и создан сайт Osteoscan.ru. Он был разработан компанией GSK Consumer Healthcare в сотрудничестве с Медицинским научно-образовательным центром МГУ им. М. В. Ломоносова и компанией «Метаплатформа», которая непосредственно создала программу на основе искусственного интеллекта.
В России число официально зарегистрированных больных остеоартритом – около 4 млн человек. Реально количество таких больных составляет не менее 15 млн человек
Как обучают нейросети
«Искусственный интеллект не возникает ниоткуда, он перенимает компетенции врачей путем обучения на основании определенных признаков (разметки), чтобы далее на новых снимках он мог выявлять наличие похожих признаков и таким образом классифицировать их», – рассказывает руководитель проекта Osteoscan со стороны компании «Метаплатформа» Александр Седов.
Для набора данных разработчики искусственного интеллекта обратились к ведущим специалистам МНОЦ МГУ, которые провели работу по подготовке снимков. Было обработано 1300 рентгеновских снимков коленных суставов в прямой проекции, каждый из снимков был описан врачом-рентгенологом.
«Как мы обучали нашу систему искусственного интеллекта? Сначала взяли 200 снимков и разработали нейросеть, которая должна была эти снимки оценить, – делится Александр Седов. – То есть 200 снимков система видела и знала, к какой стадии болезни снимок относится по заключениям рентгенолога, а 20 снимков были секретом для нейросети, и она должна была сама давать ответ, к какой стадии болезни относятся признаки, присутствующие на снимках».
На этом этапе точность работы системы была оценена от 75 до 85%. Такая точность, конечно, не подходит для практического применения.
«Мы доработали архитектуру нейросети и продолжили ее обучение: взяли около 800 снимков и предъявили их нейросети с уже измененной архитектурой, – продолжает свой рассказ разработчик. – На этом этапе нейросетей стало две. Одна из них занималась определением нулевой, 1‑й, смешанной 2‑й и 3‑й стадии и 4‑й стадии. Если определялись признаки нулевой, 1‑й или 4‑й стадии, нейросеть выдавала ответ и завершала свою работу, а если она определяла признаки 2‑й или 3‑й стадии, этот снимок отправлялся на вторую нейросеть, где проводилось определение непосредственно 2‑й или 3‑й стадии остеоартрита. Практика показала, что такой алгоритм взаимодействия нейросетей более эффективен».
Специалисты «Метаплатформы» дополнительно обучили нейросети, предъявив им еще 300 снимков, и выяснили, что они ориентируются на правильные признаки. Затем они разработали опросник, который заполняет пациент на сайте. Его ответы помогают системе в некоторых сомнительных случаях сделать правильный анализ.
Для тестирования точности работы окончательно отлаженной системы разработчики использовали 130 снимков, которые не были ранее известны системе, искусственный интеллект не знал, к какой стадии болезни, по мнению рентгенолога, относятся эти снимки. Ответ системы Osteoscan совпал с диагнозом врача-рентгенолога в 124 случаях, что составляет 95%. Такой результат позволил представить систему для пациентов.
Для пациентов и для докторов
Пациенту, заходящему на сайт, предлагается загрузить изображение рентгеновского снимка его коленного сустава и ответить на простые вопросы о состоянии здоровья. После этого пользователь имеет доступ к кнопке на экране, нажав которую, он получает уведомление, что система не ставит ему диагноз и результаты анализа не являются медицинским заключением, а диагноз может ему поставить только врач. Согласившись с этим сообщением, пользователь получает результат проверки своего снимка, информацию о предполагаемой стадии остеоартрита, и в зависимости от того, какая стадия определена системой, может видеть рекомендуемую именно ему статью. Пользователю предоставляется возможность удалить снимок, если он не желает создавать личный кабинет. В нем пациент может отслеживать, как меняется рентгенологическая картина его коленного сустава в зависимости от проводимого лечения (или, наоборот, при бездействии).
На сайте есть возможность прочитать статьи об остеоартрите. Они снабжены иллюстрациями, понятны для пользователей, описывают как определенные стадии болезни, так и подходы к терапии остеоартрита в целом.
Врачи терапевты и травматологи могут тоже с пользой для себя посещать этот сайт как тренинг, проверять свои знания, использовать его контент в своей реальной практике.
Кстати
К факторам риска остеоартрита относятся лишний вес, спортивная или бытовая травма, слишком большая нагрузка на суставы, ухудшение кровотока. Наиболее часто поражаются коленный, тазобедренный, шейный суставы, суставы пояснично-крестцового отдела позвоночника, а также суставы кистей рук. В возрасте 75 лет и старше это заболевание встречается едва ли не у половины людей. В терапии остеоартрита применяются лечебная гимнастика, физиотерапевтические процедуры, назначаются хондропротекторы, внутрь сустава вводят гиалуроновую кислоту. Парацетамол из-за его побочных эффектов может применяться очень ограниченное время – для экстренного обезболивания. Предпочтение отдается топическим нестероидным противовоспалительным препаратам (НПВП), которые столь же эффективны, как пероральные НПВП, но не имеют системных побочных эффектов.