Из всех возможных областей применения технологий машинного обучения на медицину смотрят с особым вниманием и надеждой. Искусственный интеллект, несмотря на все его несовершенство, уже помогает не только развивать бизнес, но и спасать жизни. Интегрированное в единую радиологическую сеть современное диагностическое оборудование, которым оснащены медицинские организации столицы, положило начало накоплению больших данных, и эта информация становится «пищей» для искусственного «ума».

Сегодня применение технологий машинного обучения для скрининга рака в столичном Научно-практическом центре медицинской радиологии Департамента здравоохранения Москвы (НПЦ МР ДЗМ, проект «Радиология Москвы») выходит на новый уровень. Теперь при скрининге рака легкого искусственный интеллект научат выявлять и другие патологии.

Эксперты проекта «Радиология Москвы» активно участвуют в разработке систем поддержки принятия решений для врачей-рентгенологов. Это оборудование позволяет работать с группами исследований в Едином радиологическом информационном сервисе (ЕРИС), высвобождая время доктора для действительно сложных задач. Одни из самых интересных проектов нацелены на выявление рака легких на ранних стадиях посредством автоматического поиска очагов в легких на КТ-исследованиях грудной клетки, а также на проверку качества описаний и заключений этих КТ-исследований путем интеллектуального анализа текстов, написанных на естественном языке.

Рак легкого — самый смертоносный среди всех онкологических заболеваний. Эпидемиологическая ситуация с раком легких в Москве такова, что требуются комплексные решения со своевременной диагностикой и эффективной маршрутизацией пациентов. Цель скрининга рака легких — выявить рак, прежде чем он распространится за пределы органа. Из всех случаев рака легкого только 15% локализовано непосредственно в легких. Однако данное заболевание выявляют обычно уже после того, как оно распространилось за пределы легкого. Единственный эффективный способ диагностировать эту онкологию вовремя — проводить низкодозную компьютерную томографию (НДКТ) гражданам из группы риска, не имеющим признаков болезни.

В результате запуска массового скрининга рака легкого в Москве в марте прошлого года накопился большой объем данных. Чтобы использовать эту информацию на благо здравоохранения, было решено применить технологии машинного обучения. Как отметил руководитель проекта «Радиология Москвы» профессор Сергей Морозов, скрининговые программы служат мощным стимулом к повышению спроса на автоматизированные решения и алгоритмы компьютерного анализа изображений.

От простого к сложному

На сегодняшний день в лучевой диагностике искусственный интеллект больше всего используется при решении когнитивно простых задач, а именно для формирования подсказок врачу, готовящему вывод по результатам исследования. Однако текущий уровень развития цифровых технологий позволяет решать значительно больше медицинских задач. Так, разделяя все случаи на «норму» и «патологию», искусственный интеллект дает рентгенологу возможность сфокусироваться именно на патологии. Кроме того, такая система может автоматически искать различия между снимками в динамике, классифицировать патологии, предоставлять «второе мнение», формировать сложные алгоритмы обработки больших данных для оценки среды, окружающей пациента. С помощью этой технологии можно изучать новые биомаркеры для развития систем раннего предупреждения заболеваний и создавать «калькуляторы» персонализированного риска.

На основе ретроспективного анализа 10 тыс. КТ-исследований грудной клетки пациентов было отобрано 5 тыс. с патологическими находками для последующего маркирования и тегитирования. Тем самым была сформирована специальная база размеченных КТ-исследований, на которых системы искусственного интеллекта учат искать очаги в легких. Кроме того, в рамках проекта «Радиология Москвы» разработан специальный программный продукт, позволяющий одновременно проводить независимую разметку и ее верификацию по любому массиву данных, с привлечением неограниченного числа рентгенологов. Эти данные применяются в разработке системы для поиска очагов в легких, работы ведутся совместно с Департаментом информационных технологий Москвы.

На сегодняшний день в Москве проведено в общей сложности более 14 тыс. НДКТ. Расчеты проведенного пилотного проекта показали, что из 86 выполненных НДКТ у пациентов из группы риска будет выявлен как минимум один рак легкого. Оценить результаты снижения смертности от данного заболевания планируется в 2024 году.

Расширение «кругозора»

Виктор Гомболевский, руководитель отдела развития качества радиологии НПЦ МР ДЗМ, в своем докладе на практической конференции «Технологии машинного обучения 2018», организованной издательством «Открытые системы», особое внимание уделил работам, проводимым в рамках проекта «Радиология Москвы» для скрининга рака легкого на основе методов искусственного интеллекта: программы для раннего распознавания рака легкого путем автоматического поиска очагов и системы обработки естественного языка

Теперь искусственный интеллект может быть применен для поиска дополнительных патологий при проведении НДКТ. В новом проекте НДКТ 2.0 ставится несколько целей, помимо обнаружения рака легкого, — выявление остеопороза, коронарного кальция, аневризмы аорты, расширения легочного ствола, жирового гепатоза и эмфиземы легкого. Сейчас уже идет подготовка баз данных для тестирования и обучения алгоритмов под эти задачи.

«Роль искусственного интеллекта в скрининге рака легкого значительно шире, чем автоматический поиск узелков в легких, — говорит Виктор Гомболевский, руководитель отдела развития качества радиологии НПЦ МР ДЗМ. — А комплексное развитие когнитивных систем искусственного интеллекта нацелено на рывок в повышении качества оказываемой медицинской помощи».

Комплексное развитие когнитивных систем искусственного интеллекта нацелено на рывок в повышении качества медицинской помощи

Гомболевский, кандидат медицинских наук, врач-рентгенолог, не только является разработчиком проекта «Московский скрининг рака легкого», но и возглавляет комитет по искусственному интеллекту Московского регионального отделения Российского общества рентгенологов и радиологов.

По мнению Гомболевского, в использовании потенциала искусственного интеллекта сделаны лишь первые шаги. Сегодня медицинские системы искусственного интеллекта — это разрозненный парк решений для экономии времени, сокращения дозы лучевой нагрузки, поиска и классификации находок, консультации пациентов и направляющих врачей, подготовки изображений, распознавания естественного языка и других локальных задач, результаты которых выразятся в экономии финансовых ресурсов и повышении качества медицинских услуг.

«Надеюсь, что через 10 лет мир лучевой диагностики будет совсем другим именно благодаря искусственному интеллекту, — пишет Гомболевский на своей странице в Facebook. — Точно будут такие задачи, в которых можно поставить вопрос о замене врача. В то же время уложить все обязанности врача-рентгенолога в цифровой алгоритм будет весьма затруднительно».