Белорусские ученые создали систему, которая диагностирует меланому по фотографии
Точность программы превышает 80%, правда, пользуются ей пока немногие. 42.СМИ изучил новинку и узнал о ее перспективах.
«Люди с тяжелыми случаями поступают очень поздно»
Меланома — один из самых опасных видов рака кожи. Она может несколько лет оставаться незамеченной в поверхностных слоях кожи, а после быстро распространиться по лимфатическим и кровеносным сосудам в другие органы.
В Беларуси регистрируют до 700 случаев заболевания в год. В 90% случаев злокачественные опухоли развиваются из родинок. Важно, что меланома, замеченная на ранней стадии, излечима.
Точный диагноз «меланома» может поставить только специалист-онколог, а такие врачи есть далеко не в каждой поликлинике.
— По словам наших коллег-медиков, это довольно серьезная проблема: к специалистам поступает очень много пациентов без меланомы. А с другой стороны — люди с тяжелыми случаями поступают очень поздно, когда уже ничего нельзя сделать, — рассказывает Вячеслав Баркалин, заведующий Лабораторией динамики систем и механики материалов БНТУ.
Диагноз по фото
Ученые из БНТУ нашли инструмент, который позволяет заметить опасную болезнь даже человеку без специальной подготовки. Небольшое устройство — дерматоскоп — фотографирует подозрительную родинку, а компьютерная программа анализирует изображение.
Специалисты использовали готовый прибор, дополнив его собственным алгоритмом. Программа MelaSearch находит границы новообразования, «убирает» с изображения волосы и блики, а после определяет, что на фото — обычная родинка или признак болезни.
— У нас два алгоритма анализа изображений. Первый — «традиционный». Он анализирует свойства изображения — набор цветов, изрезанность границ, асимметрию изображения, — объясняет Вячеслав Владимирович. — Для меланомы существует достаточно четкий набор признаков, которые позволяют поставить диагноз.
Для такого анализа используют известную систему ABCDE. Здесь A — асимметричность родинки, B — неровный край (border irregularity), C — неодинаковый цвет разных частей (color), D — диаметр более 6 миллиметров, E — изменчивость (evolving). Все это признаки возможного заболевания. Также программа обращает внимание на пигментные сети, специфические точки и глобулы.
— Это распространенный способ. Но у нас есть и второй алгоритм. Он работает непосредственно с базой данных: полученное изображение сравнивается со всеми изображениями, для которых уже выставлены диагнозы.
Базу для программы собрали белорусские врачи: они делали снимки подозрительных новообразований своих пациентов и вносили в систему свои заключения. Сейчас в базе около 200 изображений: 40 клинических случаев меланомы и 160 самых разнообразных родинок.
В результате программа оценивает риск болезни в процентах. Есть три варианта диагноза — «риск невысок», «присутствует риск меланомы» и «риск высокий». На каждую фотографию два «ответа» — по одному от каждого алгоритма. Также система показывает фото четырех похожих случаев и диагнозы, которые им выставили специалисты-онкологи.
Лучше перестраховаться
Проверяем темное пятнышко на руке фотографа: программа сообщает, что на меланому это не похоже. А вот на снимок из архива у системы двойная реакция: по признакам изображения — «риск невысок», а по результатам анализа базы — «высокий риск меланомы». Чему верить? «Худшему», — советуют разработчики.
Обычно, если есть подозрения, родинку полностью удаляют, а после проводят гистологическое исследование. Оно наверняка определяет, было ли образование злокачественным.
Попробовать воспользоваться программой может любой желающий на сайте проекта http://www.ihsit-cd.eu/index.php?id=test. Правда, результат работы алгоритма зависит от того, на каком приборе получено изображение. Лучше всего использовать такой же дерматоскоп, как у ученых. При использовании обычной фотографии точный диагноз не гарантирован.
Изображения обрабатываются на суперкомпьютерном кластере, который стоит в одном из корпусов БНТУ. Диагноз «возвращается» примерно через 20 секунд.
Сейчас программа установлена у врачей-онкологов в 9 белорусских учреждениях. Три из них находятся в Минске, остальные — в Витебске, Гродно, Могилеве и Полоцке.
Если мнение доктора разойдется с диагнозом системы, разумнее всего перестраховаться.
— Даже если программа не обнаружит подозрений, а у врача подозрение будет, он отправит пациента на исследование, — объясняет один из авторов разработки Яна Долгая. — С другой стороны, если у самого врача подозрений не будет, а программа «скажет», что риск есть, это тоже будет поводом отправить пациента на исследование.
Точность — более 80%
Точность программы, по замерам ученых, превышает 80%. Если база будет больше, то алгоритм станет точнее.
— В принципе точность определения меланомы можно довести до 90 с лишним процентов. Но тогда он будет захватывать и достаточно существенную часть лишних изображений, будет происходить «передиагностика», — рассуждает Вячеслав Владимирович. — Поэтому мы отладили алгоритм так, чтобы уменьшить число ложных «срабатываний».
Интересуемся, кто точнее в постановке диагноза — человек или компьютерный алгоритм.
— Все зависит от квалификации врача. Есть такие врачи, которые даже без увеличительного стекла успешно работают. Но таких единицы. Большинство врачей в поликлиниках не в состоянии этого сделать, ведь там основная задача — перенаправить пациента к специалисту. В этом случае алгоритм точнее.
Проект получилось реализовать благодаря гранту Евросоюза в размере около 900 тысяч евро, выделенному по программе трансграничного сотрудничества Латвия — Литва — Беларусь на проект «Повышение качества медицинского обслуживания посредством использования информационных технологий для диагностики рака кожи и рака легкого».
Задействовано было пять организаций из Беларуси и Литвы. В разработке алгоритмов диагностики меланомы приняли участие специалисты из Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси. Также участвовали медики из РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова и Витебского государственного медицинского университета.
Сейчас проект окончен. У ученых из БНТУ есть задумки о том, как систему можно развить. Правда, что из этого получится реализовать — пока неизвестно.
— Мы надеемся шагнуть в сторону, — делится планами Вячеслав Баркалин. — Вообще говоря, с использованием этой программы квалификация онколога не требуется. Мы же не выставляем диагноз и не делаем операцию, а выявляем подозрительный случай, чтобы человек вовремя попал к врачу. Эту процедуру может делать человек с очень поверхностным медицинским образованием. Например, ее можно проводить во всевозможных СПА-салонах и косметических кабинетах.
Чтобы дерматоскопы появились в разных заведениях, ученые думают о том, как удешевить устройство.
— Попытаемся разработать свой дерматоскоп, где фотография передавалась бы по Wi-Fi. Мы хотим сделать так, чтобы дерматоскоп через интернет посылал изображение на наш суперкомпьютерный кластер, а он будет оценивать риск наличия заболевания.
Одновременно в этом процессе могут участвовать врачи, которые будут анализировать снимки, полученные непрофессионалами, строить экспертные оценки и выдвигать рекомендации по развитию системы.
Алгоритм можно перенести на другие болезни
Кстати, меланома — это не единственная болезнь, которую в теории возможно диагностировать по снимку.
— Наш второй алгоритм можно перенести на другие заболевания. Если говорить о кожных заболеваниях — можно диагностировать другие виды рака: базалиому, карциному… Там тоже основная проблема — ранняя диагностика.
Также в планах ученых — разработать диагностическое приложение для смартфонов. Для этой задачи они надеются привлечь студентов.
— Достаточно ли будет камеры на смартфоне — мы пока точно не знаем. У дерматоскопа кольцевая вспышка, которая использует поляризованный свет. Но для диагностики по поиску сходных изображений это может быть несущественно. Все изображения будут «портиться» более-менее одинаковым образом, поэтому сходство при этом может не теряться.
Ученые не дают гарантий того, что такую программу сделать удастся. Но в случае успеха разработку советуют ждать не раньше следующего года.
Анна Ермаченок / Фото: Дмитрий Брушко / 42.СМИ
Рак кожи и меланома. Как не заболеть? Профилактика меланомы и рака кожи
Рак кожи и меланома
- Рак кожи – один из самых распространенных раков, и чаще всего он развивается на лице, шее, голове, т.к. тех частях тела, которые, как правило, обнажены и подвержены солнечному воздействию, а также другим неблагоприятным факторам – обветриванию, обморожению и т.д. До 40% злокачественных опухолей – это опухоли кожи.
Среди злокачественных новообразований кожи наибольшее значение имеет меланома, поскольку именно эта опухоль дает среди всего количества заболеваний раком кожи 80% смертности. В структуре заболеваемости она представлена лишь 10%, но это достаточно высокий показатель, т.к. меланома – злокачественная опухоль, для которой характерно раннее и мало прогнозируемое метастазирование, как лимфогенное, так и гематогенное. Именно метастазы меланомы являются причиной смерти большинства заболевших, они могут реализовываться в любых органах и тканях человека.
Статистика заболеваемости тоже неутешительна. Представьте себе, что еще 30 лет назад в Беларуси ежегодно выявлялось 60 первичных меланом в год, а сейчас это цифра приближается к 700. Как видите, произошло увеличение более чем в 10 раз. И такая тенденция характерна не только для Беларуси, но и для всего мира. Поэтому очень важно говорить о профилактике и раннем обнаружении, а также о поведенческих аспектах, которые позволят либо уменьшить риск заболеть меланомой, либо выявить ее на ранней стадии.
Причины, риски и решающий фактор рака кожи и меланомы
- Развитие меланомы не имеет четкой возрастной приверженности. Она появляется и у детей в раннем возрасте, хотя это крайняя редкость. А вот с 18 лет примерно с одинаковой частотой встречается у обоих полов, но у женщин все-таки немного более часто.
На сегодняшний день совершенно четко выявлено, что развитие меланомы связано со степенью инсоляции и получения солнечных ожогов у людей с белым цветом кожи, то есть тех, кто имеет с первого по третий тип по Фитцпатрику.
Типы кожи по ФитцпатрикуПервый фототип – это кельтский тип. У таких людей нежная молочно-белая кожа, часто с веснушками, рыжие или очень светлые волосы и голубые или зеленые глаза. Образование пигмента в коже таких людей незначительное, они быстро обгорают и практически не загорают. Второй фототип – нордический, арийский. Кожа у таких людей светлая, веснушек мало или нет совсем, светлые глаза, светлые, светло-русые или каштановые волосы. Загар ложится плохо, но незначительный оттенок солнца все же остается. Третий фототип – темный европейский. У таких людей карие или серые глаза, темно-русые или каштановые волосы. Слегка смуглая кожа без веснушек, легко загорает. Четвертый фототип – средиземноморский, или южно-европейский. У людей этого типа смуглая оливковая кожа без веснушек, темные глаза и темные волосы. Люди такого типа хорошо загорают, практически не обгорая. Пятый фототип – индонезийский, или средне-восточный. У них очень смуглая кожа без веснушек, волосы темные, глаза темные, кожа быстро загорает без обгорания. Шестой фототип – афроамериканцы. У них очень темная кожа, черные волосы и глаза. Никогда не обгорает. Людям с этим фототипом кожи при проведении косметологических процедур нужно быть осторожными и доверяться только профессионалам, ведь при проведении, допустим, эпиляции такая кожа может дать эффект гиперпигментации. |
- Солнечные ожоги на сегодняшний день считаются одним из важнейших факторов, которые увеличивают вероятность заболевания меланомой.
Особенно напряженное ожидание развития меланомы связано с детскими ожогами. Иногда с болью смотришь, как маленькие раздетые детки в жаркий полдень сидят на берегу, играют в песке, ничем не защищенные от прямого солнечного света.
Если брать более взрослое поколение, то надо сказать, что практически все мы «скомпрометированы» в детстве вот таким неправильным загаром.
Однако даже если вы постоянно сгораете, не стоит впадать в панику. Вполне возможно, что человек со светлой кожей может «сгорать» на солнце на протяжении всей жизни и двадцать, и тридцать раз, но не дожить до реализации события, при котором, в конце концов, у него разовьется меланома. Вероятностные процессы ведь формируются в популяции, и очевидно, что из 100% людей, которые будут вести такой беспечный образ жизни, найдутся те, кто выйдет все же на реализацию меланомы.
Многих волнует вопрос наследственности. Здесь надо сказать, что «доказательной базы» по этому вопросу нет: зависимость никак не подтверждена, хотя из практики могу сказать, что вероятность заболеть у тех людей, чьи родственники имеют диагноз «меланома», все-таки больше.
Вероятность заболеть меланомой также больше у тех, кто имеет более десяти крупных невусов на теле, и, естественно, у обладателей большого количества родинок, т.к. у таких людей количественно больше субстрата для развития меланомы. Но я хочу особенно подчеркнуть, что это снова только вероятность. Существует лишь один решающий фактор – хватит ли у человека жизни на то, чтобы реализовать вероятности, которые ему отпущены.
Что должно насторожить, а чего бояться не надо?
- В первую очередь должны настораживать видимые изменения на коже. Например, если у вас существуют родинки, вы их помните и прекрасно знаете, то всегда должны заметить изменения в контуре, окраске, появлении асимметрии в форме, «кляксообразности» и т.д. Проще говоря, вас должно обеспокоить, если ваша родинка стала некрасивой. А самый тревожный и грозный признак малигнизации родинки – появление эрозии и кровотечения.
Из существующих с детства родинок меланомы развиваются только в 30% случаев, а все остальные очаги заболевания появляются de novo, то есть на неизмененной коже появляется темное пятно, которое довольно быстро развивается. Уже при самом появлении по своей сути оно является меланомой в начальной стадии.
А вообще, по большому счету, любая родинка темного или черного цвета, которая возникла на неизмененной коже после отдыха в жаркой стране, должна быть показана специалисту с последующей консультацией.
Пожилые люди часто путают родинки с себорейным кератозом. Такие изменения кожи тоже часто интенсивно пигментированы и для человека несведущего могут быть похожими на меланому. Но на самом деле это – опухолеподобное образование, которое к меланоме отношения не имеет.
Профилактика и лечение рака кожи и меланомы
- С точки зрения профилактики, на мой взгляд, имеет значение превентивное удаление подозрительных, внезапно развившихся на неизмененной коже невусов. И бояться этого не надо. Все слухи, связанные с тем, что человек пошел лечиться, удалил родинку и умер через полгода, связаны только с тем, что та родинка, которую человек пошел удалять, была вовсе не родинкой, а уже развившейся меланомой на поздней стадии. Просто из тех кто говорит никто не знал, что у него уже была запущенная опухолевая болезнь и судьба его была предрешена. Это не более чем трагическое совпадение. Поэтому еще раз повторяю, что не надо бояться удалять родинки, главное – делать это у профессионала и, если имеется визуальное подозрение на меланому, под общим обезболиванием или проводниковой анестезией. Ни в коем случае не под местным обезболиванием, т.к. такая анестезия увеличивает вероятность метастазирования при развившейся меланоме и может приводить к печальным результатам, пополняющим череду пугающих историй об опасности удаления родинок.
Если речь идет о лечении, то надо начинать как можно раньше. Важно выявить меланому на ранней стадии, пока она еще не способна давать отдаленные метастазы, и хирургическим путем избавиться от нее. Выживаемость пациентов после удаления опухолей in situ на ранней стадии – 100%. В противовес этому для хорошо развившейся неметастатической меланомы в старших стадиях всегда сохраняется угроза того, что через 5-7 и даже 20 лет после удаления первичного очага прооперированный человек может все же погибнуть от возврата и неудержимого прогрессирования заболевания.
Беседовала Наталья Назаренко
