Искусственный интеллект в скрининге заболеваний: перспективы развития направления
- Терапевты
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
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
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
В будущем алгоритмы возьмут часть работы рентгенологов на себя и смогут ускорить скрининг. ИИ будет использоваться на всех этапах:
- Автоматическое сопоставление нескольких снимков для выявления динамики заболевания и эффективности лечения.
- Индивидуальные прогнозы течения заболевания отдельных пациентов, оценка выживаемости.
- 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
- What is Artificial Intelligence (AI)?. URL: https://www.ibm.com/
cloud/ learn/ what- is-artificial- intelligence - 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/ - What Is Deep Learning? URL: https://nl.mathworks.com/
discovery/ deep- learning.html - Evaluation of an AI-Based Detection Software for Acute Findings in Abdominal Computed Tomography Scans. URL: https://ur.art1lib.com/
book/ 79134680/ 54caf6 - Artificial Intelligence in Radiology: Current Technology and Future Directions. URL: https://www.thieme-connect.com/
products/ ejournals/ pdf/ 10.1055/ s- 0038- 1673383.pdf - Künstliche Intelligenz bei Bildauswertung und Diagnosefindung. URL: https://link.springer.com/
article/ 10.1007/ s00112- 021- 01230- 9 - 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 - 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 - China in the Global Healthcare Ecosystem. URL: https://www.svb.com/
globalassets/ library/ managedassets/ pdfs/ china- global- healthcare- report- 2020.pdf - Company Overview — Ping An Good Doctor. URL: https://www.pagd.net/
allPage/ aboutUs/ 47?lang= EN_US - The AIforCOVID imaging archive. URL: https://aiforcovid.radiomica.it/
- 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/ S13618415 21002619 - MEGVII’s Ming Ji Mini Solution Deployed in global markets to Combat COVID-19. URL: https://en.megvii.com/
news_detail/ id/ 165 - Приложение для диагностики COVID-19 (коронавируса) онлайн. URL: https://sbermed.ai/
diagnostic- center/ our- algorithms/ lungs/ - 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 - 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 - MIT professor’s AI predicts breast cancer risk from mammograms. URL: https://www.washingtonpost.com/
technology/ 2021/ 12/ 21/ mammogram- artificial- intelligence- cancer- prediction/ - 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 - 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/ - 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/ - Study finds artificial intelligence accurately detects fractures on X-rays. URL: https://medicalxpress.com/
news/ 2021- 12- artificial- intelligence- accurately- fractures- x-rays.html - 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 - Multiple sclerosis — a review — Dobson — 2019 — European Journal of Neurology. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/
doi/ full/ 10.1111/ ene.13819 - 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 - Artificial Intelligence for the Future Radiology Diagnostic Service. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/
pmc/ articles/ PMC7875875/ - 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
Одиночество способствует развитию диабета 2 типа
Ликбез
Рассказываем о сути исследования и его результатах:
Читать статьюЧто чаще вызывает анафилаксию - молоко или орехи?
Актуальное
Причины госпитализаций детей с пищевой аллергией: сравнение результатов европейского и американского исследований.
Читать статьюНочные приступы астмы у подростков – плохой прогностический признак
Актуальное
На встрече педиатрических академических обществ (PAS) 2021 представлены данные исследования взаимосвязи тяжести течения бронхиальной астмы у подростков с наличием ночных приступов
Читать статьюОбраз жизни супружеских пар влияет на риск развития диабета
Переводы
Почему сахарных диабет часто встречается у обоих супругов? На этот вопрос ответили на ежегодном собрании Европейской ассоциации по изучению диабета в сентябре 2020 г.
Читать статьюНовые подходы к лечению экземы
Актуальное
Ученые попытались точечно воздействовать на фермент гранзим В, который расщепляет белки клеток кожи. Из-за этого фермента возникает воспаление и зуд, характерные для экземы.
Читать статьюВикторина: Кто открыл пенициллин?
Актуальное
В этой викторине предлагаем Вам определить, кто из выдающихся врачей сделал то или иное открытие, навсегда изменившее отечественную и мировую медицину.
Читать статьюКак интерпретировать побочные эффекты статинов
Будни врача
В исследовании у пациентов, жалующихся на непереносимость статинов, в большинстве случаев картина была идентична плацебо.
Читать статьюКогнитивные нарушения у пациентов с артериальной гипертензией
Актуальное
В этом материале разбираемся, как артериальная гипертензия влияет на когнитивные функции и какие профилактические меры может принять врач, чтобы предупредить деменцию.
Читать статьюПродолжительность родов может повлиять на развитие пищевой сенсибилизации у младенцев
Актуальное
Более продолжительные роды могут быть связаны с повышенным риском пищевой сенсибилизации во младенчестве. К таким выводам пришли японские ученые.
Читать статьюВПЧ. Вакцинация нужна не только девочкам
Актуальное
ВПЧ ассоциирован с широким спектром онкологических заболеваний, не только раком шейки матки, что делает вакцинацию целесообразной для обоих полов.
Читать статью12 октября начал работу 17-ый Национальный конгресс терапевтов
Научные мероприятия
12 октября в МВЦ «Крокус Экспо» начал работу Национальный конгресс терапевтов.
Читать статьюКурение и COVID-19: что нужно знать?
Актуальное
Всемирная организация здравоохранения призывает отказаться от курения в период пандемии коронавируса. Как связана вредная привычка с вирусом и почему пациентов стоит убеждать следовать рекомендации – рассказываем на простой инфографике.
Читать статью
Комментарии: 0
или
Зарегистрироватьсячтобы оставить комментарий.