Сценарии применения ИИ в медицине: скрининг и диагностика

Уже несколько лет наша компания «Медицинские скрининг системы» разрабатывает систему поддержки принятия врачебных решений Цельс (Celsus). В этой статье мы расскажем о двух сценариях, по которым может применяться искусственный интеллект в медицине (в частности, в радиологии), а также о первых результатах нашего сервиса в клинической практике.

Выявление онкологических заболеваний на ранней стадии — приоритетная задача систем здравоохранения всех стран мира. От своевременности постановки диагноза напрямую зависит результат лечения — и речь идёт не только о выживании пациента, но и о долгосрочных последствиях перенесённой болезни. Например, если выявить рак молочной железы на I стадии, с вероятностью 95% пациентка выживет. И, что не менее важно, в большинстве случаев для этого не потребуется инвалидизирующая операция по удалению молочных желез.

Существует два основных метода выявления онкологических заболеваний на ранней стадии: скрининг и диагностика. Скрининг — это массовое обследование потенциально здоровых людей, диагностика — индивидуальное обследование пациентов, обратившихся к врачу с какими-либо жалобами.

Оба метода обладают своей спецификой, и роль каждого из них не стоит недооценивать. Скрининг позволяет обнаружить даже бессимптомный рак, а диагностика помогает тщательно обследовать пациента с жалобами, исключить или подтвердить у него наличие злокачественного новообразования.

Однако помимо преимуществ, каждому из этих методов присущ свой набор характерных сложностей, препятствующих повышению ранней выявляемости онкологии. В диагностике это риск пропуска патологии из-за человеческого фактора (усталость, большая нагрузка на врача). В скрининге — большой объём исследований и как следствие затягивание процесса постановки диагноза.

Уменьшить влияние этих факторов призваны технологии искусственного интеллекта (Artificial Intelligence, AI), которые в последние годы активно развиваются и применяются в самых разных сферах общественной жизни. ИИ-решения, применяемые в лучевой диагностике используют технологию «компьютерное зрение» (Computer Vision) для автоматизации анализа различных видов исследований — таких как МРТ, КТ, флюорография и маммография.

Разработкой такого искусственного интеллекта более двух лет занимается наша компания. Цельс представляет собой сервис на базе технологии ИИ, предназначенный для анализа цифровых медицинских снимков и выявления на них признаков различных патологий, в том числе онкологии на ранних стадиях. На данный момент система работает по четырём направлениям диагностики: маммография, флюорография, патоморфология и компьютерная томография лёгких (более подробная информация о каждом направлении указана на нашем сайте в разделе «Продукты»).

Цельс уже используется медицинскими организациями в 13 субъектах РФ в рамках пилотных проектов, в том числе в масштабном эксперименте Департамента здравоохранения города Москвы по применению ИИ в работе отделений лучевой диагностики.

Искусственный интеллект в диагностике

Но каким образом искусственный интеллект помогает врачу-рентгенологу избежать ошибок при чтении снимков? Рассмотрим принцип работы на примере нашего сервиса.

Цельс анализирует изображения и выделяет на них именно те области, на которых визуализируются признаки патологии, и которые требуют пристального внимания врача. В сервисе также есть встроенный просмотрщик, с помощью которого можно менять масштаб изображения, выбирать настройки яркости и контрастности. Это позволяет врачу настроить изображение под свои глаза и снижает нагрузку на зрение.

Скрин заключения

Кроме того, сервис автоматически формирует описание снимка, что дополнительно снижает нагрузку на врача и экономит время. При необходимости специалист дополняет заключение.

Искусственный интеллект в скрининге

Скрининговые мероприятия всегда подразумевают очень большой объём исследований, а это требует много времени и сил. Причём большинство обследуемых пациентов здоровы, а значит, главная задача скрининга — выявить потенциально больных и как можно скорее отправить их на дополнительное исследование.

Но как сделать это быстро при таком объёме работы? Как раз с этим врачу и может помочь искусственный интеллект. Рассказываем, как это происходит в случае с нашим сервисом.

Врач, который проводит скрининг, загружает в Цельс сразу целый пакет исследований — то есть снимки большого количества пациентов. Сервис обрабатывает их в многопоточном режиме, а затем ранжирует список исследований. Это значит, что первые строчки в списке будут занимать снимки тех пациентов, у которых с наибольшей вероятностью присутствует патология. Это позволяет быстрее поставить им диагноз и начать необходимое лечение.

Первые итоги пилотов

В трёх регионах — Республике Дагестан, Брянской и Тамбовской областях — уже подведены первые итоги пилотных испытаний Цельса для анализа маммограмм и выявления рака молочной железы.

В общей сложности сервис обработал там более 7 тысяч маммографических исследований. Было зафиксировано 29 случаев, когда искусственный интеллект находил признаки патологий, незаметные для глаза рентгенолога, и дополнительные обследования подтверждали у пациенток наличие рака молочной железы.

Участие Цельса в скрининговых мероприятиях на передвижных маммографах также доказало свою эффективность. Был проведен эксперимент, в котором сравнивалось время, которое врач-рентгенолог затрачивает на анализ 200 исследований с применением сервиса и без него. Среднее время самостоятельного чтения одной маммограммы составило 7 минут 15 секунд, а с применением искусственного интеллекта — 4 минуты 50 секунд. Таким образом, суммарное время на анализ исследований сократилось почти на треть.

Искусственный интеллект — это новое и очень перспективное направление в современной радиологии. Появляется всё больше доказательств эффективности нейросетевых технологий — как в ранней диагностике, так и в скрининге заболеваний.

Наша команда продолжает запуск пилотных проектов в других регионах России и работу над улучшением сервиса Цельс на основе обратной связи от врачей. Ведётся разработка решений по новым направлениям диагностики.