MedTech або медичні технології — це надзвичайно перспективний напрям як для великих технологічних корпорацій, так і для маловідомих стартапів. Хоча саме останні дуже часто стають двигуном інновацій на ринку.
Якби не сучасні технології в медицині — нам би досі довелося тримати миш’як у роті і засовувати в себе страхітливі прилади різного розміру і форми.
Що говорити, ще в середині минулого століття людей в нашій країні катували вирізанням гланд, а діти могли влаштовувати рейв-вечірки на процедурах кварцування.
Благо, сьогодні навіть смарт-годинник може намалювати вашу кардіограму і попередити про проблеми з серцем.
Не говорячи вже про більш просунуті пристрої, на кшталт біоімплантатів для заміни людських кісток і органів, а також додатків для смартфонів, які можуть визначити симптоми раку грудей.
Навіть роботи навчилися проводити складні хірургічні операції. Але набагато важливішим залишається розвиток систем діагностування та запобігання смертельних захворювань.
Професійні медики часом можуть не помічати серйозні симптоми, що часто призводить до несвоєчасного лікування і летального результату.
Тому розробники MedTech покладають великі надії на різні технології штучного інтелекту (ШІ). Нейромережі в медицині дозволяють набагато швидше і ефективніше обробляти величезні бази даних про пацієнтів і завчасно визначати конкретні захворювання.
Багато компаній і стартапів вже працюють над системами, які дозволять медикам прогнозувати стан хворих і попереджати їх про можливі загрози. Одну з таких нейромереж готує український стартап Cardio Vision.
ШІ на сторожі вашого серця
За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я у світі майже 20 млн людей помирають від серцево-судинних захворювань щороку. Це становить третину щорічних смертей на всій планеті і робить серцеві захворювання найпоширенішою причиною загибелі.
Найбільш поширеними серед цих захворювань є ішемічна хвороба серця, яка призводить до інфаркту, стенокардії, аритмії серця і серцевої недостатності. Третина всіх смертей від цих хвороб доводиться на людей у віці до 70 років.
Нещодавно команда Cardio Vision, яку заснували студенти Українського католицького університету (УКУ) у Львові, розробила веб-сервіс на основі ШІ для боротьби з ішемічною хворобою серця.
У 2019-му ідея сервісу Cardio Vision перемогла в міжнародному конкурсі Microsoft AI for Good Challenge, а зараз українську нейромережу готують до клінічних тестів в лікарнях Австралії, — саме звідти виступає замовник Cardio Vision.
Як розповіли НВ засновники стартапу Богдан Петришак, Марічка Добко та Олесь Добосевич, їх продукт — це сучасне програмне забезпечення для лікарень, консультаційних центрів і будь-яких медичних установ, де є комп’ютерна томографія (КТ).
«При ішемічній хворобі серця на стінках коронарної артерії наростають атеросклеротичні бляшки, які викликають звуження артерії. Це погіршує кровопостачання м’яза серця міокарда і сильно підвищує ризики смертельних захворювань», — пояснюють в Cardio Vision.
Львівський стартап планує впровадити в лікарнях ШІ-систему, яка дозволить лікарям завантажувати знімки КТ коронарографії пацієнтів і визначати ступінь закупорки коронарних артерій (рівень стенозу).
Проблема в тому, що процедура КТ коронарографії генерує дуже велику кількість даних, і фахівці просто не встигають їх аналізувати. У Cardio Vision кажуть, що медики витрачають близько половини свого робочого часу на інтерпретацію знімків КТ серця.
Крім того, навіть після аналізу даних, лікарі не завжди можуть визначити, кому з пацієнтів потрібна невідкладна допомога.
Нова українська нейромережа дозволить завантажувати знімки КТ коронарографії у веб-сервіс, де алгоритми автоматично будуть аналізувати всі дані і прогнозувати рівень стенозу. Залежно від стану коронарного дерева, ШІ буде розділяти прогноз на три категорії, — здорова ділянка, несуттєвий рівень стенозу або небезпечна стадія закупорки.
«Лікар отримує передбачення загального стану коронарної артерії і може миттєво визначити стадію захворювання конкретного пацієнта. Проаналізувавши всіх пацієнтів, які пройшли процедуру КТ коронарографії, сервіс допоможе виділити тих, хто потребує невідкладної медичної допомоги в першу чергу і проінформувати про це лікаря», — розповідають засновники нейромережі з УКУ.
Cardio Vision також дозволяє фахівцям перевірити роботу ШІ і дізнатися, чому алгоритм відносить певні знімки до однієї з трьох категорій. Для цього достатньо відкрити конкретне зображення і підсвітити ділянки, які нейромережа виділяє через різні закупорки і звуження коронарних артерій.
Подібна система не замінює доктора, а лише доповнює його, роблячи рутинну роботу в рази швидше і ефективніше.
Коли буде готова українська нейромережа і хто її конкуренти?
Зараз існує лише пілотна версія основного продукту Cardio Vision, але в найближчі півроку керівники проекту планують протестувати свої алгоритми в реальних умовах.
Додаткові складнощі з таким ПЗ представляє і безпека даних пацієнтів, — українській команді потрібно буде забезпечити конфіденційну обробку інформації, згідно із законодавством країни, в якій вони збираються працювати. Тільки після цього вони зможуть вийти на глобальний ринок.
«Паралельно з розвитком проекту в Австралії, ми були б дуже раді, якби вдалося розвинутися і в Україні. На жаль, зараз в Україні немає достатньої кількості обладнання, яке згенерувало б необхідний масив даних», — пояснюють в Cardio Vision.
Серед своїх конкурентів стартап виділяє TeraRecon, Cohesic, Circle та інші компанії, які займаються автоматизацією аналізу даних про стан серця.
Але в української команди є деякі переваги: доступ до величезної бази даних пацієнтів, що дозволяє тренувати алгоритми нейромережі; повністю автоматичний аналіз рівня стенозу на знімках КТ коронарографії. Тому продукт Cardio Vision може стати унікальним.
Хоча з впровадженням цієї системи варто поквапитися, адже з кожним днем в сфері MedTech з’являються нові технології.
Наприклад, на початку лютого 2020-го медики з Університетського коледжу Лондона заявили про розробку ШІ, який може точно вимірювати кровотік організму, визначаючи на основі цього ризик інфаркту та ймовірність смерті.
Розробники алгоритму використовували знімки серцево-судинного магнітного резонансу (CMR) більше тисячі пацієнтів, і після їх вивчення нейромережею порівняли прогноз системи з оцінкою кваліфікованих лікарів.
«ШІ переміщається з комп’ютерних лабораторій в реальний світ охорони здоров’я, виконуючи деякі завдання краще, ніж лікарі поодинці. Ми намагалися раніше вимірювати кровотік вручну, але це втомлює і забирає багато часу», — заявив професор Джеймс Мун з Університетського коледжу Лондона.
Нейромережа допомогла медикам виявити, що у пацієнтів із зменшеним кровотоком були підвищені ризики смерті через серцевий напад, інсульт та серцеву недостатність.
За словами Муна, такі прогнози в кінцевому рахунку призводять до поліпшення догляду за пацієнтами, а також дають медикам нове розуміння того, як працює серце.
Однак, ШІ в медицині перебуває тільки на початковому етапі розробки. В недалекому майбутньому подібні системи повинні дозволити лікарям вибудовувати причинно-наслідкові зв’язки між різними симптомами і хворобами, миттєво аналізуючи дані про пацієнтів.
Майбутнє нейромереж в медицині
Більшість комп’ютерних систем зараз дозволяють визначити тільки кореляцію між безліччю станів пацієнтів та їх захворюваннями. Це не завжди представляє корисну інформацію для медиків під час лікування.
В останні кілька років розробники ШІ використовували алгоритми, які можуть виявити конкретні причини хвороб і їх симптоми в окремо взятій базі даних.
Тепер фахівці готують такі нейромережі, які дозволять об’єднати існуючі бази даних, що має серйозно посилити точність аналізу.
У листопаді 2019-го дослідники британської компанії Babylon Health, яка надає послуги в сфері охорони здоров’я, представили комп’ютерну систему для об’єднання різних баз даних про пацієнтів.
Як пояснили розробники Babylon Health Аніш Дхір і Сіаран Лі, їх продукт дозволить застосувати великі масиви невикористаних медичних даних для з’ясування причин і наслідків хвороб, та, можливо, знайти нові причинно-наслідкові зв’язки.
Дхір і Лі створили додаток на основа чат-бота, яке може поставити користувачам діагноз і запропонувати лікування, після того як вони заповнять спеціальну анкету і вкажуть свої симптоми.
Такий сервіс може економити час як пацієнтів, так і лікарів, оскільки він відразу відсіває людей, у яких нема причин звертатися до лікаря.
Автори програми заявили, що їх ШІ може діагностувати стан організму людей краще, ніж лікарі. Через це продукт Babylon Health критикували деякі медики, заявляючи, що нейромережа не бачить симптомів деяких серйозних хвороб.
Проте, технологію перевірили фахівці, і минулого тижня її представили на конференції Асоціації з розвитку ШІ (AAAI) в Нью-Йорку. Ця організація була заснована в 1979-му, є однією з найавторитетніших в сфері ШІ, і зараз в неї входять понад 4000 представників з усього світу.
«Обгрунтування відповідей, яке вказує на основну причину і наслідок, а не на приховані кореляції, має дати людям більше впевненості в додатку. Охорона здоров’я — це сфера високого ризику. Ми не хочемо надавати чорний ящик», — говорить один з творців програми Сіаран Лі, який також досліджує квантове програмування в Університетському коледжі Лондона.
На відміну від типового для ШІ методу машинного навчання, в Babylon Health використовували квантову криптографію. Такі математичні формули дозволяють захистити оброблювані дані від стороннього втручання.
Систему протестували за допомогою баз даних, в яких причинно-наслідкові зв’язки вже були встановлені, — аналізуючи розмір і текстуру пухлин молочної залози, ШІ визначав, чи є вони злоякісними або доброякісними.
Автори програми впевнені, що якщо «сирі дані» будуть доступні, їх алгоритм зможе визначати зв’язок між симптомами і хворобою точно так само, як і клінічні дослідження.
Сіаран Лі каже, що Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США схвалює нові ліки на основі випробувань, які показують тільки кореляцію.
На відміну від цього, їх алгоритм може бути більш ефективним і допомогти фахівцям вже на початковому етапі. Але, для цього потрібно прищепити людям довіру до використання подібних систем.
Джерело: nv.ua