Що робити, якщо людина живе в «глибинці» й потребує консультації лікарів світового рівня? Як встановити діагноз, якщо хвороба рідкісна? Науковці НТУУ «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» вважають, що допомогти встановити діагноз пацієнтам із хворобами легень зможе штучний інтелект (ШІ). Вони розробляють платформу ШІ, яка за секунди проаналізує рентген-зображення, КТ або МРТ легень і допоможе встановити правильний діагноз, ідеться у матеріалі Національного фонду досліджень України.
Восени проєкт команди науковців «Платформа штучного інтелекту для дистанційного автоматизованого виявлення та діагностики захворювань людини» переміг у конкурсі «Наука для безпеки людини та суспільства» Національного фонду досліджень України й отримав грантове фінансування.
Як же виглядає ця платформа? Як саме вона аналізує зображення і встановлює діагноз? Щоб відповісти на ці запитання, зустрічаємося з керівником проєкту, фахівцем зі штучного інтелекту, завідувачем кафедри обчислювальної техніки НТУУ «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» професором Сергієм Стіренком.
– Ось це і є наш «віртуальний консиліум», – з гордістю демонструє науковець потужні сервери. – До речі, один з них придбано на кошти НФДУ. Система весь час навчається, на сьогодні вона «прочитала» і запам’ятала вже сотні тисяч зображень легень.
У царині штучного інтелекту пан Сергій працює уже багато років, а шість років тому завдяки випадку зацікавився можливістю встановити за допомогою цієї технології діагноз хвороби легень. «Колезі з наукової спільноти лікарі встановили хибний діагноз, – пояснює він. – Ми вирішили перевірити його за допомогою алгоритмів штучного інтелекту. З’ясували, що це рідкісне імунне захворювання, з яким лікарі, які проводили обстеження, взагалі не стикалися. Так і виникла ідея, образно кажучи, «вдягнути» штучний інтелект у лікарський халат».
Проблема хибних чи надто запізнілих діагнозів – не лише стосується охорони здоров’я України. За словами науковця, медичних працівників, які могли б розпізнати захворювання легень на ранній стадії, бракує у багатьох країнах. Наприклад, для того, щоб виявити онкологічне захворювання, людям із груп ризику (наприклад, тих, які палять) потрібно робити рентген (скринінг) кожні пів року. Для опрацювання цих зображень не вистачить лікарів і коштів у жодній системі охорони здоров’я.
– Над створенням систем ШІ для встановлення медичних діагнозів працюють сьогодні науковці у багатьох країнах світу, – продовжив розповідь Сергій Григорович. – І вже є хороші результати. Наприклад, медична стартап-платформа на основі ШІ «Artelus» розпізнає захворювання жіночих репродуктивних органів та діабетичну ретинопатію (захворювання сітківки ока). За допомогою цієї платформи вдається зберегти життя й здоров’я багатьох пацієнтів.
Прототип людського мозку
Які ж захворювання легень зможе розпізнати платформа, яку створили київські науковці? І як швидко?
– Для встановлення діагнозу сьогодні людина записується до терапевта, той дає направлення на рентген чи КТ, потім рентгенолог опрацьовує знімки, – розповів пан Сергій. – І лише через два-три дні пацієнт отримує призначення, кононавірусне ж запалення, наприклад, може розвинутися миттєво і забрати життя пацієнта за лічені години, а наша платформа ідентифікує ознаки 14 легеневих захворювань (онкології, туберкульозу, коронавірусного запалення, пневмонії і менш поширених захворювань) за кілька секунд. Звісно, лікування має призначити лікар, але дорогоцінний час система ШІ пацієнту збереже.
Нейронна мережа є прототипом людського мозку. Модель ШІ навчається на знімках із відкритих медичних баз, читає описи (англійською чи латиницею), формує і запам’ятовує ознаки різних захворювань легень. Уже проаналізовано більш ніж 300 тисяч зображень, жоден лікар не може мати таку кількість клінічних випадків за всю свою практику.
Щоб переконатися, що модель працює коректно, науковці провели її тестування. Порівнювали результати, отримані за допомогою моделі з результатами аналізу провідних пульмонологів світу, – система ШІ на декілька відсотків була точніша.
Поради лікарів-практиків
Проєкт виконують фахівці кафедри обчислювальної техніки Київської політехніки. «Хотів би відмітити, що це одна з кращих команд зі штучного інтелекту в Україні, – зазначив науковець. До неї входять як досвідчені професори так і молоді науковці. Більша частина команди – молоді вчені»
– Лікарі-практики беруть участь у формуванні національного DataSet (еталонного набору даних), тестують інтерфейс платформи, – пояснив пан Сергій. – Він має бути максимально зручним і зрозумілим! Бо спеціалісти в галузі ІТ інколи створюють такі системи, які, крім них самих, ніхто не розуміє (сміється, – авт.). Прагнемо, щоб розробкою користувалися лікарі і не шукали при цьому ІТ-спеціаліста, який допоможе розібратися, що й до чого.
Система працюватиме «в хмарі» і, щоб її робота була максимально ефективною, до команди запросили провайдера хмарних сервісів. «Лікарі з найвіддаленішого населеного пункту країни зможуть зайти до системи й порівняти свій діагноз з висновками штучного інтелекту, – зазначив Сергій Стіренко. – Це ніби запросити найбільших «світил» з пульмонології на консиліум до села в глибинці».
Проєкт має фінішувати в грудні 2021 року. На сьогодні платформа вже створена й лікарі-практики дають останні рекомендації щодо її зручності. Також триває створення українського DataSet у клініках субвиконавців. «Плануємо довчити систему на знімках легень пацієнтів з України, – додав науковець. – Це буде українським внеском у світову науку, що займається проблемами захворювань легень за допомогою алгоритмів штучного інтелекту».
Після завершення проєкту науковці планують надати доступ до платформи всім бажаючим лікарням зі всієї України.
Наукові розробки не повинні припадати пилом
Колегам, які планують подавати заявки на отримання грантового фінансування (в Україні чи за кордоном) Сергій Стіренко радить обирати тему, яка допоможе розв’язувати важливі проблеми й допомогати людству вже сьогодні або підвищувати якість життя в найближчому майбутньому. Він переконаний, що наукові розробки не повинні «лежати на полицях», їх потрібно впроваджувати. Саме тому варто залучати до проєкту комерційні компанії, які вміють це робити. «Держава інвестує кошти в наукові та науково-дослідні проєкти, щоб підвищити свою конкурентоспроможність на світовому ринку. На основі ефективних результатів наукових досліджень можна будувати бізнес, який створить робочі місця, дасть державі податки, – наголосив співрозмовник. – До речі, проєкт без залучення комерційної компанії малого або середнього бізнесу має значно менше шансів отримати фінансову підтримку у прикладних конкурсах європейських програм та грантів».