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
Телеграм-бот подскажет, когда показать родинку врачу-онкологу
Белорусы создали телеграм-бот, который подсказывает, когда стоит показать свою родинку или образование на коже врачу. Так, на недавней IT-конференции этот «виртуальный ИИ-дерматолог» обнаружил у посетителя раннюю форму ракового новообразования. 42.СМИ побеседовал с одним из основателей стартапа.
Skinive Bot — это искусственный интеллект, который распознает новообразования кожи и их классификацию. Участок кожи, который вызывает подозрение, следует сфотографировать на расстоянии до 10 сантиметров, при этом объект на снимке должен быть контрастным и хорошо освещенным. Затем фото отправляют телеграм-боту. Он определяет процент вероятности заболевания и рекомендует врача, к которому нужно обратиться: косметологу, дерматологу или дерматоонкологу.
Кирилл Атстаров, один из сооснователей Skinive Bot, рассказал 42.СМИ, что все началось со Стэнфордского исследования по определению меланомы на дерматоскопических снимках.
— Изначально нас заинтересовала сама возможность: может ли наша команда реализовать нечто подобное. И у нас получилось — по меланоме. После этого мы взялись за решение других задач — определение наиболее распространенных видов рака, таких как базальноклеточный и плоскоклеточный. Разработкой мы занимаемся примерно год.
По словам Кирилла, любой желающий может отправить боту фотографию. Если алгоритм определяет высокий риск онкологии, то снимок обрабатывается в «ручном» режиме. Затем следует обязательная рекомендация показаться врачу.
— Потому что по снимкам нельзя поставить диагноз — только определить уровень угрозы и как быстро нужно обратиться к специалисту.
Например, так было на недавней конференции Emerge, где телеграм-бот выявил у одного из посетителей высокий риск меланомы. Позже этот диагноз подтвердили врачи, так что мужчина вовремя получит необходимое лечение.
«По боту нельзя поставить точный диагноз — точно так же, как по градуснику или тонометру»
Разумеется, телеграм-бот не был бы создан без консультации специалистов. В 2011 году Кирилл участвовал в запуске русскоязычной телемедицинской платформы SprosiDoktora.ru для удаленного общения между врачом и пациентом.
— На платформе есть и российские, и белорусские, и украинские врачи. Они просматривают присланные снимки, это представляет для них интерес в качестве дополнительной практики. Их работу курирует сотрудник дерматологической лаборатории, — поясняет сооснователь. — А в Беларуси мы в частном порядке сотрудничаем со специалистами в области онкологии и дерматологии.
Однако он подчеркивает, что бот носит рекомендательный характер.
— По нему нельзя поставить точный диагноз — точно так же, как по бытовому градуснику или тонометру. Это просто средство для самостоятельного скрининга, не более того. Вы снимаете показатели и либо успокаиваетесь, либо принимаете решение, как срочно нужно идти к врачу. Во всех случаях бот говорит, что нужно сделать несколько проверок и обязательно проконсультироваться у специалиста, а также проходить плановые проверки у дерматолога раз в год.
Кирилл добавляет, что мобильный скрининг поможет «довести» до врача пациентов с реальными проблемами. По его словам, достоверность прогноза робота при четких снимках, сделанных по инструкции, достигает 90%.
42.СМИ писал ранее о системе белорусских ученых, позволяющей определять меланому по фотографии. Однако Кирилл утверждает, что их разработка использует более современную технологию. Среди преимуществ бота — умение определять при помощи глубокого машинного обучения не только онкологию, но и доброкачественные вирусные заболевания кожи и типы акне. Также технология может работать без дополнительной оптики — только при помощи камеры смартфона.
— В наших планах — сделать мобильное приложение и оставить его для Беларуси бесплатным. Для этого нам нужно набрать 100 тысяч пользователей. Сейчас их около 20 тысяч, — подытоживает Кирилл. — Также мы запускаем волонтерский образовательный проект «Кожны беларус». Добровольцы уже провели несколько лекций в вузах, где рассказали, как самостоятельно определить, здоровая родинка или нет, и учили в офлайне пользоваться нашим приложением. Так люди лучше понимают важность этой проблемы и осознают, что обследование нужно проводить регулярно.
Дело в том, что наши первые посетители воспользовались ботом лишь раз и больше не возвращались. Мы долго думали, почему так, а потом поняли, что у людей просто нет привычки проводить регулярные самообследования — так же, как в 19 веке не было рынка зубной пасты и щеток, потому что люди не чистили зубы регулярно. Так что, получается, мы вырабатываем у людей привычку — хотя бы раз в неделю осматривать свою кожу.
Тамара Колос / 42.СМИ
