Применение искусственного интеллекта в медицине сейчас переживает бурное развитие. Ведь эта интеллектуальная система может выполнять работу, которая раньше была по силам только высококлассным специалистам. Она может правильно интерпретировать полученные данные и использовать полученные результаты для достижения конкретных целей и задач, в частности для ранней диагностики опасных заболеваний и анализа их динамики.
Диагностика новообразований
По данным Национального онкологического центра Японии, в 2016 году в этой стране от рака желудка умерло 45,5 тысяч человек. Ученые двух японских научно-исследовательских институтов, работающих над решением проблемы ранней диагностики злокачественных опухолей, задействовали для их выявления искусственный интеллект (ИИ). Система за 0,04 секунды анализирует медицинское изображение тканей желудка и выявляет пораженные опухолью клетки. В 80% случаев она обнаруживает заболевание на ранней стадии.
Другая команда ученых в 2017 году разработала искусственный интеллект, способный менее, чем за минуту диагностировать рак кишечника. Во время обследования пациента система проводит в режиме реального времени оптическую биопсию и одновременно сравнивает полученные образцы тканей с имеющимися в ее памяти снимками 250 пациентов, которым диагноз уже поставлен. Точность выданного искусственным интеллектом диагноза в этом случае составляет 94%. Исследователи уверяют, что созданная ими система может обнаружить раковые опухоли и игнорировать доброкачественные полипы прямо во время колоноскопии. Результат не зависит от компетенции врачей, проводящих осмотр.
Похожая система искусственного интеллекта показывает в процентах, насколько вероятно наличие полипов. Когда вероятность превышает пороговое значение (75%), ИИ предупреждает об этом, окрашивая изображение предполагаемого полипа в красный цвет.
В Великобритании на базе ИИ в 2016 году разработаны диагностические инструменты для обнаружения рака легких. Обучение машины проводилось на специально собранной базе снимков опухолевых узлов. Врачи, к сожалению, видя подобные узлы на томограммах, не могут со 100%-ной вероятностью определить природу таких образований, потому приходится наблюдать за их развитием. ИИ анализирует внутреннюю структуру утолщений, сравнивает изображение с образцами и сигнализирует об опасности. Благодаря данной системе теперь в Великобритании рак легких на ранней стадии обнаруживают у 4000 пациентов в год.
Глаукома и ретинопатия
ИИ способен отличить пораженные глаукомой зрительные нервы от нормальных. Для этого его научили анализировать стереоизображения сетчатки. Специальная камера делает под разным углом в различных областях глазного дна снимки, затем их особым образом объединяют, чтобы получить объемное, трехмерное изображение, и отдают на изучение искусственному интеллекту. Точность диагностики глаукомы уже достигла 97%, и в Сингапуре хотят перенести данное программное обеспечение в приложение для мобильных телефонов. Это позволит, используя специальную камеру, которая бесконтактным методом сквозь отверстие зрачка фотографирует сетчатку глаза, делая в том числе и панорамные изображения, в полевых условиях анализировать стадию и вероятность заболевания.
Но самым перспективным считается использование ИИ при скрининге пациентов с сахарным диабетом на диабетическую ретинопатию. В руководстве ВОЗ от 2020 года описано, как организовать сбор подобных данных. Стоящих на учете пациентов с сахарным диабетом приглашают на фотографирование глазного дна. Манипуляцию проводит средний медицинский персонал. Полученные снимки отправляют в референс-центр, где анализируют стадию и риск заболевания. В зависимости от вердикта определяют тактику лечения и учреждение, где пациент будет лечиться. И если за короткое время надо обследовать много пациентов, оценить стадию болезни, ее динамику и выявить тех, кто нуждается в неотложной офтальмологической помощи, программы ИИ станут настоящей палочкой-выручалочкой.
Обнаружить болезнь до диагноза
В 2018 году ученые Калифорнийского университета опубликовали поразительные результаты исследования возможностей ИИ в диагностике болезни Альцгеймера. Пациентам с данным заболеванием, а также с умеренными когнитивными нарушениями и без оных, чтобы оценить метаболическую активность нейронов головного мозга, проводили ПЭТ-КТ с предварительным введением глюкозы. Выяснилось, что при болезни Альцгеймера клетки мозга вообще глюкозу не поглощают, при умеренных когнитивных нарушениях ее поглощение снижено, в норме клетки мозга поглощают ее всю без остатка и накапливают.
Затем 90% полученных снимков загрузили в базу данных системы ИИ, после чего дали ей проверить остальные 10% изображений. Таким образом систему обучили алгоритму постановки диагноза «болезнь Альцгеймера». После этого ИИ опробовали на новых пациентах, чьи снимки в базе данных отсутствовали. Результаты шокировали ученых: высокочувствительная система обнаружила болезнь за 6 лет до постановки диагноза!
Инженеры из Массачусетского технологического института утверждают, что созданная ими нейросеть слушает человека и может определить грусть, тревогу, радость и состояния, характерные для людей с депрессией. Причем она может анализировать как устную речь, так и написанный текст. Эксперименты показали, что сеть правильно распознала депрессию в 75% случаев. Что превзошло результаты, полученные при использовании существующих методик для диагностики депрессии.
Читаем буквы ДНК
Сейчас, чтобы найти ген, виновный в том или ином заболевании, нужно потратить на ручной и компьютерный анализ ДНК несколько дней, а иногда и недель. ИИ на секвенирование 3 млрд букв ДНК, составляющих геном человека, затратит лишь несколько часов. Проанализировав полные геномы 179 ранее диагностированных пациентов, ученые пришли к выводу, что нейросеть правильно нашла «испорченный» ген в 92% случаев. Это превосходит эффективность существующих методов диагностики, которые не ошибаются лишь в 60% случаев. Более того – ИИ все время учится на постоянно растущем массиве данных, следить за которыми врачам и ученым очень сложно.
Обойдемся без врачей?
Бурное развитие «умных» систем у многих врачей вызывает опасение, что рано или поздно машина придет на смену человеку. По мнению ученых, которые «обучают» нейросети соответствующим алгоритмам, доктора беспокоятся совершенно напрасно. ИИ не конкурент, а помощник врача. Благодаря тому, что нейросеть вобрала в себя и проанализировала огромные пласты информации, она выдает соответствующий результат, на который при постановке диагноза и опирается врач. Последнее слово все равно остается за доктором, но при использовании ИИ диагноз ставится намного быстрее и процент ошибок меньше, что повышает возможность излечения и благоприятного исхода.
Быстрее и точнее
«Системы искусственного интеллекта позволяют увеличить точность постановки правильного диагноза до 95% и выше, - говорит старший научный сотрудник лаборатории рентгенэндоваскулярных методов диагностики и лечения НМИЦ терапии и профилактической медицины, кандидат медицинских наук Светлана Рязанова. – При этом используется взаимодействие как врач-пациент, так и врач-врач. С помощью телемедицинских технологий врач первичного звена в сложных случаях может дистанционно подключить в режиме онлайн узкого специалиста из медучреждения экспертного уровня, получить дополнительную консультацию, уточнить диагноз и обсудить лечение. Изображение полученных снимков, которое выводится на экран, можно также отдать на изучение ИИ и при диагностике опираться уже на его выводы».