Эти глаза не против: ИИ диагностирует глаукому с точностью 91%
Российские ученые разработали программу, которая диагностирует глазные болезни с точностью 91% — это на треть выше, чем точность заключения врачей. Компьютер анализирует данные электроретинограммы больного и выявляет глаукому, дистрофию сетчатки глаза и другие патологии. В отличие от человека, способного учитывать только четыре параметра исследования, искусственный интеллект (ИИ) рассматривает 54 показателя. Это и позволяет минимизировать ошибки диагностики. По мнению специалистов, программа будет полезна медикам, однако окончательное решение всегда должно оставаться за человеком.
С глазу на глаз
Специалисты Уральского федерального университета (УрФУ) создали компьютерную программу для диагностики глазных болезней. Она анализирует данные электроретинограммы (ЭРГ) — одного из видов исследований, которые используют офтальмологи для выявлений заболеваний органов зрения. С его помощью врачи могут диагностировать глаукому, дистрофию сетчатки глаза и многие другие патологии. При этом точность таких диагнозов, которые ставят врачи, не превышает 60%, а искусственный интеллект оказывается прав в 91% случаев.
ЭРГ измеряет электрическую активность сетчатки в ответ на световую стимуляцию. Процедура начинается с прикрепления электродов к закрытым глазам пациента, голове и подбородку. Затем ему предлагают смотреть на световую стимуляцию, которая может быть представлена миганием, контрастными переходами или движущимися объектами. От правильной интерпретации полученной информации об электрическом напряжении и будет зависеть точность постановки диагноза.
— У классического анализа сигналов ЭРГ есть ряд недостатков, в первую очередь крайне невысокая точность диагностирования. Кроме того, ручной анализ сетчатки глаза с помощью этого инструмента сильно зависит от опытности медика и других человеческих факторов. Из-за врачебной ошибки пациент может потерять благоприятное время, за которое он мог бы излечиться. Чтобы нивелировать эти недостатки, мы разработали автоматическую систему на базе машинного обучения, которая способна анализировать сигналы электроретинограммы и ставить более точные диагнозы в сравнении с традиционными методами, — пояснил руководитель Центра обработки сигналов и изображений методами искусственного интеллекта УрФУ Михаил Ронкин.
При снятии ЭРГ медик получает изображение двух специфических волн, которые он анализирует с точки зрения частоты и амплитуды. Таким образом, он рассматривает всего четыре показателя. Уральские ученые предлагают модифицировать данные исследования с помощью так называемого вейвлет-преобразования, то есть произвести спектральный анализ волн, который позволяет оценить мощность различных частот, входящих в ЭРГ. Благодаря этому для диагностики можно использовать 54 параметра, что и повышает точность выявления патологий. На следующем этапе к анализу данных подключается нейросеть, которая обрабатывает полученный спектр.
— Мы показали, что применение современных методов анализа и их комбинация создает алгоритм, который помогает врачам точнее идентифицировать наличие или отсутствие глазных заболеваний. Мы продолжим работать над нашей системой, чтобы повысить ее эффективность, поскольку 91% — это не 100%. Также в дальнейшем мы будем развивать подходы к интерпретируемости оценок биомедицинских сигналов, чтобы врачу было максимально понятно, на основании чего система поставила диагноз, — добавил соавтор исследования, доцент кафедры информационных технологий и систем управления УрФУ Василий Борисов.
Решение за человеком
Сейчас разработка проходит стадию доклинических испытаний, следующий этап работы должен начаться в 2024 году. По оценкам авторов, на то, чтобы довести технологию до непосредственного применения в медицинских учреждениях, понадобится несколько лет. Также разработчики занимаются созданием системы помощи принятия решений врачами, которая на основе полученных данных будет показывать пользователю вероятность того или иного диагноза.
При использовании подобных программ нужно помнить, что искусственный интеллект не должен заменять врача, уверен офтальмолог Дмитрий Давыдов. По его словам, диагноз должен ставить только медик на основании жалоб пациента, данных осмотра и обследования. Определить болезнь доктору с помощью офтальмоскопа или компьютерной томографии сетчатки достаточно просто. А при ЭРГ использование ИИ — большое благо, добавил он.
— Применение искусственного интеллекта, например, начинающим врачом позволит ему достаточно с большим процентом точности установить диагноз и назначить адекватное лечение. Было бы прекрасно, если бы не только программное обеспечение для таких систем, но и диагностическое оборудование, с которого получают данные, производили в России, — сказал специалист.
Когда разработка пройдет стадию клинических испытаний и подтвердится, что она безопасна и эффективна, то больницы и лечебные учреждения с готовностью ее примут, добавил эксперт.
— Необходимость проводить ЭРГ возникает нечасто, это не рядовое исследование. Обычно оно нужно, когда не получается поставить диагноз или сделать прогноз лечения в тех случаях, когда нельзя увидеть сетчатку. Оборудование для него не стоит в каждом кабинете. Это интересная разработка, но вряд ли она произведет революцию, — сказала хирург-офтальмолог «СМ-Клиника» Марианна Комарова.
Однако врач может что-то забыть, например редкое заболевание. В таком случае ИИ подскажет, где лучше искать правильный диагноз, поэтому экспертные программы могут приносить пользу, резюмировала медик.
