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
От ИТ-медика до Биоинформатика. Каким профессиям будущего уже обучают в Беларуси
FINANCE.СМИ поговорил со студентами, которые обучаются по специальностям будущего, и узнал, есть ли у них перспективы в Беларуси и на какую зарплату можно рассчитывать.
ИТ-медик: «Легче научить врача программировать, чем программиста обучить основам медицины»
ИТ-медики - специалисты на стыке ИТ и медицины, они разрабатывают базы данных и программное обеспечение для лечебного и диагностического оборудования, а также внедряют информационные технологии в медучреждения. Предполагается, что благодаря разработкам ИТ-медиков можно будет повысить точность диагностики заболеваний, спрогнозировать их течение и подбирать индивидуальные способы лечения.
Студент Сергей Иванов учится на ИТ-медика. В будущем парень рассчитывает на зарплату в 1500—2000 долларов.
Когда Сергей Иванов поступал на специальность «информационные системы и технологии в здравоохранении» МГЭИ им. А.Д. Сахарова, у него не было никакого представления о своем предстоящем обучении. 2,5 года назад, еще абитуриентом, Сергей объяснял свой выбор экологического института низкими проходными баллами и интересом к естественным наукам.
Сейчас студент учиться на третьем курсе и легко рассуждает о необходимости своей будущей профессии. По его мнению, готового программиста сложно обучить основам медицины или здравоохранения. «Легче научить врача программировать, чем программиста обучить основам медицины и здравоохранения», — уверен Иванов.
Будущим ИТ-медикам в МГЭИ программирование преподают параллельно с такими дисциплинами, как анатомия, фармакология, общественное здоровье и здравоохранение, и медицинские информационные системы.
Сергей считает свою специальность одной из самых перспективных на рынке труда. По его мнению, ИТ-компаниям, работающим в сфере здравоохранения, выгоднее нанять специалиста, компетентного сразу в двух областях, чем тратить время и деньги на переобучение обычных программистов.
«Но именно „медиками“ нас назвать сложно, потому что нам скорее дают поверхностные знания в медицине, а упор больше сделан на знания в здравоохранении», — уточняет собеседник. По словам Иванова, в программировании их пытаются научить всему: от написания простейших программ и проектирования небольших баз данных до разработки бизнес-плана и построения моделей медицинских информационных систем.
Но практики у ИТ-медиков нет, говорит Сергей. Поэтому после зимней сессии он планирует найти работу по специальности. Студент рассказывает, что в Беларуси много ИТ-компаний, которые разрабатывают решения в сфере медицины и здравоохранения.
«Сейчас интерес к молодым ИТ-специалистам очень большой и число вакансий в этой сфере только увеличивается», — говорит собеседник. Сергей Иванов не сомневается, что молодые специалисты, прошедшие стажировку, зарабатывают от 300 до 500 долларов в месяц. А после 3−4 лет работы Сергей рассчитывает на зарплату в 1500—2000 долларов.
По словам Сергея Иванова, во время распределения на студентов специальности ИТ-медицина в университет приходит немало заявок. «Хорошие студенты востребованы, их забирают в крупные компании. Думаю, потому что мы можем работать в любой сфере информационных технологий, а не только в медицине и здравоохранении», — резюмирует собеседник.
Биоинформатик: работодатели не успевают найти специальности коммерческое применение
Биоинформатики исследуют с помощью информационных технологий биологические объекты (к примеру, геном) и анализируют полученные данные математическими методами компьютерного анализа.
Магистрантка Дарья Артанова изначально поступала на факультет радиофизики и компьютерных технологий БГУ, чтобы получить образование, связанное с информационными технологиями. Только после второго курса, когда было распределение по кафедрам, она узнала, что открывается набор по специальности «биоинформатика».
«Меня в общем всегда интересовала биология и темы, связанные с медициной, и я решила попробовать себя в этой специальности, — рассказывает Дарья. — По сути мне просто была интересна сама междисциплинарная связь биологии и информатики: что это такое, как это работает и для чего это нужно. А я обычно ничего не ожидаю от вещей, которые мне интересны. Просто занимаюсь ими и смотрю, к чему это приведет».
Как объясняет собеседница, биоинформатика представляет собой применение информационных технологий для исследования биологических объектов. К примеру, биоинформатика используется в изучении генома и предсказании его изменений. До недавнего времени эта наука развивалась исключительно за рубежом, и до сих пор большинство научных исследований по ней проводится в Европе и Северной Америке.
По мнению Дарьи Артановой, сейчас биоинформатика стала очень популярной и получает своей развитие в Беларуси.
Студенты-биоинфоматики сначала изучают дисциплины, связанные с машинным обучением и анализом данных, и только потом применяют полученные навыки непосредственно для анализа биологических данных. «Думаю, это основная особенность обучения биоинформатиков с точки зрения информатики, а с точки зрения биологии все точно наоборот. Что меня приятно удивило в учебе, так это наше тесное сотрудничество с биологическим факультетом, который предоставляет данные, предлагает актуальные темы исследований и в целом дает альтернативный взгляд на то, чем мы занимаемся», — делится впечатлениями магистрантка.
Практика у студентов в основном проходит в Объединенном институте проблем информатики НАН Беларуси. Собеседница объясняет, поскольку биоинформатика в стране только начинает развиваться, работодатели не успевают найти ей коммерческое применение. Поэтому рабочие места по специальности есть только в исследовательских институтах. «Я уверена, что в ближайшие несколько лет эта специальность станет более востребованной, как сейчас за рубежом, — продолжает Дарья. — Лично я собираюсь заниматься наукой и планирую продолжать учебу в аспирантуре после университета».
Владислав Голубев, FINANCE.СМИ
