Искусственный интеллект в скрининге заболеваний: перспективы развития направления

  • Терапевты
Искусственный интеллект — технология, которая, имитируя деятельность человеческого мозга, позволяет решать сложнейшие задачи по обработке и анализу массивов данных. Алгоритмы способны заменить голосовых ассистентов, распознавать лица, генерировать изображения и музыку, делать экономические прогнозы и многое другое.

ИИ в радиологии

ИИ в радиологии

Диагностика на основе искусственного интеллекта — одно из самых перспективных направлений медицины и радиологии в частности. Около 48% европейских радиологов готовы активно использовать ИИ в качестве рабочего инструмента, потому что:

  • ИИ помогает диагностировать заболевания на ранней стадии, когда патология не заметна человеческому глазу;
  • ИИ позволяет контролировать качество диагностики, проведенной человеком;
  • Качество диагностики повышается, а временные затраты сокращаются.

При этом ИИ — самообучающаяся система. То есть со временем технология работает только лучше — чем больше шаблонов обработает ИИ, тем точнее будут результаты скрининга.

Какие задачи в рентгенологии решает искусственный интеллект?

  • технология выделяет снимки, которые нуждаются в первоочередном внимании врача;
  • ИИ умеет самостоятельно анализировать снимки и выделять области с патологическими изменениями. Также алгоритм классифицирует и оценивает серьезность патологии. Это помогает в дальнейшей постановке диагноза;
  • ИИ делает снимки более качественными: увеличивает резкость, убирает шумы. Благодаря этому врачи могут сократить дозу контрастного вещества, которое вводится пациентам при МРТ.
  • ИИ может предсказать развитие заболевания, возможные реакции организма на терапию, а также риск перерождения доброкачественного новообразования.
  • искусственный интеллект предлагает метод исследования и готовит набор 3D-моделей органов заранее. Это позволяет быстрее увидеть результат и поставить диагноз.

98% организаций здравоохранения уже запустили или планируют реализовать стратегию внедрения ИИ. Быстрее всего этот процесс происходит в Азии — в частности, в Китае. Примером служит интернет-платформа Ping An Good Doctor, где количество зарегистрированных пользователей превысило 420 миллионов. Это онлайн-платформа управления здоровьем, в интерфейс которой интегрируются мобильные технологии и искусственный интеллект.

ИИ и пандемия

ИИ и пандемия

Пандемия COVID-19 стала катализатором распространения ИИ в медучреждениях по всему миру. Компания Bracco Imaging Group, международный лидер в области диагностической визуализации, совместно с Centro Diagnostico Italiano создала проект AIforCOVID. Это платформа, где в открытом доступе располагается база данных с более чем 800 рентгеновскими снимками грудной клетки. Эта информация должна помочь обучить алгоритмы и ускорить диагностику. На платформе для медицинских учреждений есть возможность пополнять базу данных своими исследованиями.

В диагностике ковида ИИ полезен не только рентгенологам. Китайская компания Megvii Technology Limited выпустила набор интеллектуальных систем измерения температуры с поддержкой искусственного интеллекта под брендом Ming Ji. Эти системы уже широко используются в Китае и Японии для температурного скрининга в местах большого скопления людей: школах, бизнес-центрах и торговых центрах. Система работает с помощью инфракрасных камер и способна измерять температуру пяти людям одновременно. Погрешность составляет всего ±0,3°C. Если через рамку проходит посетитель с повышенной температурой, срабатывает предупреждение.

В России также создали решение для быстрой диагностики коронавирусной инфекции. AI Resp анализирует по аудиозаписи дыхание, речь, кашель пациента и выдает заключение: какова вероятность, что человек болен.

Какие еще разработки в области ИИ скоро станут незаменимы при скрининге

Какие еще разработки в области ИИ скоро станут незаменимы при скрининге

Заболевания Исследования
Опухоли головного мозга

Исследователи Медицинской школы Икана на горе Синай обучили ИИ для дифференциальной диагностики. Алгоритм способен распознать: лимфому центральной нервной системы, глиобластому, метастазы в мозг. На МРТ они выглядят очень похожими. А алгоритм позволяет повысить точность диагностики на 19%.

 

Их коллеги из университета Олд Доминион в Вирджинии создали метод, который помогает не только распознать глиому, но и дать прогноз выживаемости. Он основывается на информации об интенсивности некроза, отека опухоли. Также алгоритм выявляет местонахождение глиомы и подтип.

Рак молочной железы

Ученые из Массачусетского технологического института создали систему Mirai. Она изучат маммограммы и предсказывает вероятность опасного заболевания, а также дает дальнейшие рекомендации. Точность распознавания недуга — 76%.

 

Британская компания DeepMind AI и Google Health также разработали алгоритм для определения рака молочной железы по маммограммам. Заключения ИИ сопоставили с диагнозами врачей. Машины оказались более точными и быстрыми. Значительно уменьшилось количество ложноположительных и ложноотрицательных результатов.

Сердечно-сосудистые заболевания Исследователи Института сердца Шмидта создали инструмент на базе искусственного интеллекта, который эффективно идентифицирует два сложно определимых состояния сердца, опасных для жизни: гипертрофическую кардиомиопатию и сердечный амилоидоз. Чтобы обучить алгоритм, были использованы 34 000 изображений УЗИ сердца.
Скрытые переломы

Китайские исследователи также устроили «состязание» между ИИ и врачами. На этот раз — по обнаружению переломов. Для эксперимента были использованы 2340 снимков. Машины оказались так же хороши, как рентгенологи, но не столь точны в сравнении с ортопедами.

 

Алгоритм искусственного интеллекта AI BoneView из Бостонского университета позволил ускорить диагностику скрытых переломов. Сеть помогла сократить пропущенные переломы на 29%. Исследователи считают, что их разработка может быть применена также для диагностики других заболеваний.

Неврологические заболевания

В университете Британской Колумбии исследователи придумали, как использовать ИИ для диагностики рассеянного склероза. При заболевании сокращается количество вещества, которое участвует в образовании оболочек нервных волокон, — миелина. Исследователи обучили алгоритм анализировать карты миелина и выявлять подозрительные сегменты.Точность дифференциации составила 87,9%.

 

Коллеги из Литвы разработали метод для выявления скрытых признаков болезни Альцгеймера в нейровизуализации. Алгоритм проанализировал 61 502 МРТ-изображений и научился классифицировать срезы головного мозга. Система смогла диагностировать Альцгеймер в 99% случаях: в эксперименте участвовали 30 095 снимков.

Чего ждать от ИИ в будущем

Чего ждать от ИИ в будущем

В будущем алгоритмы возьмут часть работы рентгенологов на себя и смогут ускорить скрининг. ИИ будет использоваться на всех этапах:

  1. Автоматическое сопоставление нескольких снимков для выявления динамики заболевания и эффективности лечения.
  2. Индивидуальные прогнозы течения заболевания отдельных пациентов, оценка выживаемости.
  3. Выявление патологий на скрининговых изображениях.

Несмотря на значительные успехи использования ИИ для скрининга, разработки носят в большей степени экспериментальный характер. На то, чтобы искусственный интеллект стал настоящим помощником для врачей, понадобится около 25 лет.

 

Список использованных источников

  1. What is Artificial Intelligence (AI)?. URL: https://www.ibm.com/cloud/learn/what-is-artificial-intelligence
  2. An international survey on AI in radiology in 1,041 radiologists and radiology residents part 1: fear of replacement, knowledge, and attitude. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33744991/
  3. What Is Deep Learning? URL: https://nl.mathworks.com/discovery/deep-learning.html
  4. Evaluation of an AI-Based Detection Software for Acute Findings in Abdominal Computed Tomography Scans. URL: https://ur.art1lib.com/book/79134680/54caf6
  5. Artificial Intelligence in Radiology: Current Technology and Future Directions. URL: https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/pdf/10.1055/s-0038-1673383.pdf
  6. Künstliche Intelligenz bei Bildauswertung und Diagnosefindung. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00112-021-01230-9
  7. Predicting cancer outcomes with radiomics and artificial intelligence in radiology. URL: https://www.researchgate.net/publication/355383965_Predicting_cancer_outcomes_with_radiomics_and_artificial_intelligence_in_radiology
  8. AI Survey: Health Care Organizations Continue to Adopt Artificial Intelligence to Help Achieve Better, More Equitable and Affordable Patient Outcomes. URL: https://www.unitedhealthgroup.com/newsroom/2021/2021-12-15-optum-ai-survey-for-better-equitable-affordable-outcomes.html
  9. China in the Global Healthcare Ecosystem. URL: https://www.svb.com/globalassets/library/managedassets/pdfs/china-global-healthcare-report-2020.pdf
  10. Company Overview — Ping An Good Doctor. URL: https://www.pagd.net/allPage/aboutUs/47?lang=EN_US
  11. The AIforCOVID imaging archive. URL: https://aiforcovid.radiomica.it/
  12. AIforCOVID: Predicting the clinical outcomes in patients with COVID-19 applying AI to chest-X-rays. An Italian multicentre study. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1361841521002619
  13. MEGVII’s Ming Ji Mini Solution Deployed in global markets to Combat COVID-19. URL: https://en.megvii.com/news_detail/id/165
  14. Приложение для диагностики COVID-19 (коронавируса) онлайн. URL: https://sbermed.ai/diagnostic-center/our-algorithms/lungs/
  15. Machine learning for semiautomated classification of glioblastoma, brain metastasis and central nervous system lymphoma using magnetic resonance advanced imaging — Swinburne — Annals of Translational Medicine. URL: https://atm.amegroups.com/article/view/21264
  16. Context aware deep learning for brain tumor segmentation, subtype classification, and survival prediction using radiology images. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-020-74419-9
  17. MIT professor’s AI predicts breast cancer risk from mammograms. URL: https://www.washingtonpost.com/technology/2021/12/21/mammogram-artificial-intelligence-cancer-prediction/
  18. International evaluation of an AI system for breast cancer screening. URL: https://www.deepmind.com/publications/international-evaluation-of-an-ai-system-for-breast-cancer-screening
  19. New Artificial Intelligence Tool Detects Often Overlooked Heart Diseases. URL: https://www.cedars-sinai.org/newsroom/new-artificial-intelligence-tool-detects-often-overlooked-heart-diseases/
  20. Artificial intelligence detection of distal radius fractures: a comparison between the convolutional neural network and professional assessments. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6718190/
  21. Study finds artificial intelligence accurately detects fractures on X-rays. URL: https://medicalxpress.com/news/2021-12-artificial-intelligence-accurately-fractures-x-rays.html
  22. Deep Learning of Joint Myelin and T1w MRI Features in Normal-Appearing Brain Tissue to Distinguish Between Multiple Sclerosis Patients and Healthy Controls. URL: https://www.researchgate.net/publication/320407046_Deep_Learning_of_Joint_Myelin_and_T1w_MRI_Features_in_Normal-Appearing_Brain_Tissue_to_Distinguish_Between_Multiple_Sclerosis_Patients_and_Healthy_Controls
  23. Multiple sclerosis — a review — Dobson — 2019 — European Journal of Neurology. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ene.13819
  24. Analysis of Features of Alzheimer’s Disease: Detection of Early Stage from Functional Brain Changes in Magnetic Resonance Images Using a Finetuned ResNet18 Network. URL: https://portalcris.vdu.lt/server/api/core/bitstreams/f9b5d1f5-af68-4ed9-a6bf-2969ddf60b3e/content
  25. Artificial Intelligence for the Future Radiology Diagnostic Service. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7875875/
  26. Долгая счастливая жизнь. Как технологии будущего помогут победить болезни и спасут миллиарды жизней? URL: https://lenta.ru/articles/2021/11/09/screening/
 

Вам может быть интересно

Ключевые методы лечения аллергии во время беременности в современной медицине

Актуальное

Беременность может осложняться впервые возникшим или уже существующим аллергическим заболеванием. С учетом ограниченных возможностей использования лечебных методов, эта группа пациентов вызывает особое беспокойство врачей.

Читать статью

Выдающиеся соотечественники: Илья Ильич Мечников

Актуальное

Иммунолог, микробиолог, цитолог, эмбриолог, физиолог, патолог и лауреат Нобелевской премии — все это о выдающемся российском ученом Илье Ильиче Мечникове.

Читать статью

Иммуноопосредованные заболевания, ассоциированные с риском онкологической патологии

Актуальное

В ходе большого когортного исследования оценены связи отдельных иммуноопосредованных заболеваний с различными видами онкологической патологии

Читать статью

Новый тест для выявления рака поджелудочной железы у людей с диабетом

Актуальное

Разработан новый скрининговый тест для выявления рака поджелудочной железы у людей с недавно диагностированным сахарным диабетом.

Читать статью

Диета с низким гликемическим индексом улучшает факторы риска диабета

Актуальное

Результаты метаанализа демонстрируют положительное влияние питания с низким гликемическим индексом на контроль сахарного диабета.

Читать статью

Обосновано ли ограничение соли в пище?

Актуальное

Приводит ли ограничение натрия к улучшению состояния пациентов с хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями? Обзор результатов пяти исследований.

Читать статью

7 самых больших медицинских комплексов в мире

Ликбез

Просторные коридоры, огромное количество коек, новейшее оборудование, инновационные методики лечения и лучшие специалисты — все это обычно можно найти только в больших, многопрофильных медицинских комплексах.

Читать статью

Краткая история борьбы с малярией

Ликбез

История борьбы с малярией насчитывает около двух столетий. В этом видео — о том, как человечество борется с этой проблемой.

Читать статью

Бактериотерапия при атопическом дерматите прошла 1 фазу исследований

Актуальное

Терапия микробиомом кожи для защиты от Staphylococcus aureus у пациентов с атопическим дерматитом показала положительные результаты в рандомизированном клиническом исследовании фазы 1

Читать статью

ХОБЛ наиболее опасна в молодом возрасте

Актуальное

По результатам исследования общий уровень смертности от ХОБЛ был в пять раз выше в возрасте 35-55 лет.

Читать статью

Динамика уровня нейрофиламента, как прогностический фактор когнитивных нарушений

Актуальное

Уровни нейрофиламента плазмы могут предсказывать когнитивные нарушения и служить ранним биомаркером болезни Альцгеймера. Новости с ежегодной встречи Американской академии неврологии.

Читать статью

ВОЗ выступила за самостоятельное введение пациентами инъекционных контрацептивов

Актуальное

Всемирная организация здравоохранения рекомендует сделать инъекционные контрацептивы более доступными для женщин. Соответствующий документ появился на официальном сайте организации.

Читать статью

Комментарии: 0

или

чтобы оставить комментарий.

Мы собираем и обрабатываем пользовательские данные, в том числе файлы cookies для оптимизации сайта и подбора для Вас релевантного контента. Нажав «Принять» или оставаясь на сайте, Вы разрешаете их использование. Подробнее: Политика конфиденциальности.

Принять