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
Как белорусскому врачу найти работу в IT
FLO — это больше, чем просто календарь менструального цикла в мобильном телефоне. Это удивительный симбиоз медицины и технологий.
Этот проект стал № 1 в категории Health & Fitness («Здоровье и Фитнес») в мае 2018 года в App Store во всем мире. Как он устроен изнутри, читайте в интервью с научным и техническим руководителями FLO.
«Мне хотелось помочь всем женщинам на земле»
Анна Клепчукова, заместитель директора по науке, присоединилась к команде FLO в 2017 году.
— Еще во время учебы в медицинском университете, а затем работы в фармацевтической компании меня увлекали безграничные возможности, которые дают врачу современные технологии. По моему мнению, именно они станут главным медицинским прорывом в XXI веке (наряду с созданием антибиотиков в XX и открытием анестезии в XIX). Так что мое сотрудничество с FLO, с одной стороны, удивительно (ведь я не программист), а с другой, вполне ожидаемо. Узнав об этом проекте, я почувствовала, что мое место именно здесь, на стыке информационных технологий и медицины.
Во FLO я нашла именно то, к чему стремилась, — 17 миллионов женщин, жизни и здоровье которых мы в состоянии изменить к лучшему.
«FLO помогает женщине быть здоровой»
— Если в XIX веке медицина была направлена на лечение болезней, то в XX и особенно в XXI фокус сместился на первичную профилактику заболеваний.
Я уверена: чтобы быть здоровым, человек должен обладать базовыми знаниями о своем теле, о том, какие изменения в нем можно считать нормальными, а какие должны насторожить. Ведь он больше не пассивный пациент-наблюдатель, которого просто ставят перед фактом (диагнозом или лечением), ничего не объясняя и не давая права голоса.
Хотя проект и начинался как календарь для фиксации менструального цикла (который по-прежнему является основной частью приложения и привлекает новых пользователей), сегодня это целая платформа, работающая на улучшение жизни женщины. Пользуясь FLO, она учится более осознанно относиться к своему здоровью.
Платформа FLO состоит из нескольких частей:
- Календарь менструаций
- Панель для ввода симптомов
Внося данные о своем самочувствии (головной боли, дискомфорте в животе, перепадах настроения и т. д.) в приложение, пользовательница в ответ получает достоверную и персонализированную информацию о том, все ли в порядке с ее организмом и какие симптомы нельзя игнорировать. FLO помогает заметить, что здоровье не в порядке, и женщина видит рекомендацию обратиться к врачу, — объясняет Анна.
Почему это важно? Во-первых, потому что именно так работает превентивная медицина — болезнь предупреждают, а не лечат. А во-вторых, на приеме доктор, выслушав жалобы, например, на головную боль, обязательно спросит: «Как давно у вас болит голова? Насколько часто? С какой интенсивностью?». Благодаря FLO можно вспомнить, что было полгода или год назад. Полезно знать, в какой день с вами происходят определенные вещи, чтобы предоставить своему врачу точные данные.
FLO постепенно и мягко знакомит женщин с базовыми понятиями анатомии и физиологии, рассказывает об изменениях, которое происходят с их телом в течение менструального цикла или при возникновении заболеваний.
Ведь для сохранения здоровья крайне важно понимать, что такое, например, овуляция, каково ее значение для женского организма и когда именно она наступает. В противном случае довольно сложно зачать желанного ребенка или, наоборот, избежать нежелательной беременности.
К сожалению, далеко не все женщины обладают подобными знаниями, и наша задача — тактично обучить пользовательниц и сделать это в удобном для них формате (анонимно, на понятном языке и в нужный момент).
Невидимая пользователю часть платформы FLO, которая анализирует данные о введенных симптомах и паттернах менструального цикла, замечает любые негативные изменения и дает рекомендации, как избежать проблем со здоровьем.
Андрей Ковзель, директор отдела обработки данных и соучредитель FLO, согласен с коллегой.
— Одна из глобальных целей FLO — быть спутником женщины на протяжении всей ее жизни и помочь сохранить здоровье с помощью современных информационных технологий.
Наши алгоритмы «видят» женщину через призму ее данных. Чем они объемнее и разнообразнее, тем больше FLO может принести пользы. Например, при помощи искусственной нейросети мы прогнозируем ближайшую менструацию (и овуляцию) по истории прошлых циклов и симптомов.
FLO отмечает нерегулярность цикла и другие признаки, чтобы начать диалог с пользователем о возможных заболеваниях. Введенные данные напрямую влияют на контент, который получает женщина.
Мы не собираемся ограничиваться только мобильным приложением, и скоро пользователи смогут взаимодействовать с FLO через веб-сайт, умные колонки и мессенджеры. В идеале мы хотим создать умного помощника, которому можно задать любой вопрос о женском здоровье, и получить профессиональный ответ.
Чтобы достичь этой цели было проще, во FLO придумали специальный механизм — виртуального ассистента.
— Если FLO заметил у пользовательницы симптомы какого-либо заболевания, то система начинает с ней диалог. Мы задаем наводящие вопросы, чтобы подтвердить или опровергнуть предположение. Главное — все сделать плавно и не напугать женщину, — рассказывает Андрей.
«Вы хотите драйва — мы дадим вам драйв»
В стартапе обещают драйв и инновации. Например, FLO использует нейронные сети для прогноза цикла.
— У нас быстро растет аудитория, каждый месяц добавляются 3 миллиона новых пользователей. Мы ищем тех врачей, у кого есть желание и знания помогать женщинам, кто много читает, интересуется новыми исследованиями. Иными словами, людей, в ком еще сохранилась романтика от медицины, — говорит Анна.
— Нас также интересует сотрудничество со специалистами по послеродовой депрессии и другим нарушениям в психоэмоциональной сфере у женщин.
Очень полезной может оказаться работа с психологами, которые специализируются на написании текстов. Ведь сообщать женщине, что у нее могут быть проблемы со здоровьем, нужно максимально бережно, тактично и корректно, чтобы не ранить ее чувства.
Главное — желание, а не стаж. Даже если вы еще учитесь в интернатуре, но вам интересна наука, публикации, есть желание двигаться дальше в научной деятельности — мы во FLO с радостью попробуем поработать с вами.
«Мы хотим давать проверенную информацию»
Есть несколько вариантов сотрудничества с FLO.
Первый — подготовка специализированных статей. Внештатные авторы-врачи пишут материалы на медицинские темы. Контент-менеджеры переводят их на понятный пользователям язык (с «медицинского» на «человеческий»).
— Мы считаем, что контент, который мы даем женщинам, должен быть написан и проверен врачами, стремимся предоставлять достоверные, современные и полезные сведения, — говорит Анна.
В создании контента FLO помогают не только врачи, но и различные организации, например Фонд ООН по делам народонаселения. Ведутся переговоры о сотрудничестве с Европейской ассоциацией акушеров-гинекологов, Бостонским университетом, американскими и европейскими пациентскими организациями.
Кроме написания статей, врачи могут участвовать в разработке новых алгоритмов по профилактике и выявлению возможных заболеваний, а также по формированию здоровых привычек, а это один из важнейших векторов развития FLO. Уже сегодня наша платформа может на основании вводимых данных предположить наличие у женщины того или иного заболевания и отправить ее на обследование к доктору.
Есть во FLO и совсем новое направление — работа с умными девайсами. Например, умные часы, которые могут фиксировать вариабельность сердечного ритма. На основании этого можно понять, насколько человек в стрессе, есть ли у него заболевания.
— Если вы понимаете, как связаны, допустим, вариабельность сердечного ритма и здоровье, приходите к нам во FLO: мы знаем, как оформить это технически, и будем рады получить научную поддержку врача-эксперта, — приглашает Андрей.
— Так сложилось, что женщина отвечает за семейное здоровье: отправляет мужа к врачу, иногда даже лечит детей без помощи педиатра. А кто проследит за здоровьем самой женщины? FLO! — смеется Анна.
— У FLO все больше пользовательниц. Хочется, чтобы и врачей, которые помогут нам заботится о здоровье этих женщин, тоже стало больше, — заканчивает Андрей.
Если вы узнали в этом описании себя и хотите поработать во FLO, направляйте резюме Анне Клепчуковой на почту a_klepchukova@flo.health.
