Компьютерные нейронные сети, лежащие в основе искусственного интеллекта, способны помочь врачам не только быстрее и точнее ставить диагноз, но и более эффективно лечить. Неудивительно, что в нашей стране тренд на внедрение информационных технологий в медицинскую практику идет по нарастающей. Причем значительна роль собственных разработок. Например, в ведущем медвузе — БГМУ, чьи научные заслуги недавно были отмечены занесением на Республиканскую доску Почета, — лаборатория информационных компьютерных технологий появилась еще два десятилетия назад. Именно здесь был создан анализатор изображений «Биоскан», хорошо известный не только в Беларуси, но и за рубежом. «Внедряя компьютерные технологии, мы снимаем большую нагрузку с лечащих врачей, сокращаем время исследования, повышаем точность результатов», — руководитель лаборатории Григорий Карапетян прекрасно знает, какие сложные проблемы помогает решать цифра. Сегодня, например, тут создают программы, помогающие бороться с рассеянным склерозом и новообразованиями.
Врач Екатерина Назарова в лаборатории Минского научно-практического центра хирургии, трансплантологии и гематологии.Идеальный пазл
Рассеянный склероз — тяжелое и сложное аутоиммунное заболевание. До сих пор точно неизвестно, почему вдруг защитные функции организма решают работать против него самого. Лимфоциты начинают воспринимать здоровые структуры, в частности в нервных клетках, как врага и уничтожать их. Попутно нарушая моторику, чувствительность и постепенно лишая человека возможности управлять своим телом. Проблема не только в том, что на данный момент рассеянный склероз неизлечим — он еще и стремительно молодеет. Среди заболеваний центральной нервной системы, ведущих к инвалидизации в цветущем возрасте, он в лидерах. Но бороться с ним можно — максимально затормаживая развитие, продлевая ремиссию, давая человеку возможность жить полной жизнью.
— Ведущими технологиями здесь являются терапия стволовыми клетками и применение препаратов последнего поколения, основанных на моноклональных антителах. К слову, обе крайне недешевые. А чтобы эффективно проводить лечение, заболевание, во-первых, нужно как можно раньше диагностировать, а во-вторых, во время терапии постоянно анализировать ее результаты и динамику развития патологического процесса, — вводит в курс дела Григорий Карапетян.
Григорий Карапетян.Сейчас диагностика проводится при помощи МРТ, в процессе которой создаются послойные изображения. Но их интерпретация с точки зрения диагностики рассеянного склероза — нахождение очагов поражения, выявление их количества, расположения, активности — несовершенна. Специалист должен поработать с каждым срезом (а их может быть минимум 120). Это тяжелая рутинная работа. Нужно обвести каждый очажок и потом мысленно сопоставить полученное, сложить пазл, но при этом страдает точность. Другая трудность: получаемое изображение — черно-белое, а активность патологического очага определяется интенсивностью свечения. Монитор может воспроизвести 256 градаций серого, глаз различает всего 30. Значит, масса информации теряется. И, наконец, чтобы оценить динамику, нужно сопоставлять результаты проведенных в разное время исследований. Но человека сложно каждый раз расположить в томографе одинаково, а если идет смещение на несколько градусов, смещаются и координаты, которые выдает прибор. И при анализе непонятно, тот ли это очаг — а они могут мигрировать, меняться в размерах…
В лаборатории информационных компьютерных технологий БГМУ в активном сотрудничестве с профессором Александром Федуловым — одним из ведущих отечественных специалистов по рассеянному склерозу — как раз и работают над новым методом анализа изображений, лишенным этих недостатков.
— Наша программа по горизонтальным срезам строит объемную картину, и врач сразу может оценить очаг в целом. Каждому оттенку серого, который не различает глаз, мы даем цветной оттенок и получаем в итоге цветное изображение, на котором легко различимы наиболее активные очаги.
Кроме того, мы рассматриваем каждый очаг как объемный элемент и имеем возможность оценить его структуру. Помимо диагностики, программа помогает изучать, как протекает процесс. Мы можем наложить изображения одно на другое и увидеть, какой очаг вырос, какой сместился, как изменился уровень активности — при этом нивелируя с помощью специальных математических преобразований разницу положений пациента во время МРТ-исследований. Плюс у разных томографов могут отличаться параметры яркости, поэтому один и тот же очаг может выглядеть более активным из-за настроек аппарата, а не особенностей процесса, что ведет к ошибочным выводам. Мы же работаем с относительными величинами, которые исключают эту составляющую, — перечисляет Григорий Карапетян возможности новинки, которая уже была продемонстрирована осенью на первом Форуме регионов Беларуси и Украины в Гомеле.
Врач лабораторной диагностики Евгения Примакова.В опытную эксплуатацию программа введена в Минском НПЦ хирургии, трансплантологии и гематологии и РНПЦ неврологии и нейрохирургии. Она еще дорабатывается: когда процесс полностью автоматизируют благодаря обученным нейронным сетям, построение изображения займет всего пару минут. Со следующего года программу планируется внедрять в регионах, скажем, в Гродно и Гомеле. Рентгенологов и неврологов будут обучать работать с новинкой.
Подскажут сосуды
На этапе внедрения и программа по оценке сосудистого рисунка, помогающая выявить неполадки в организме, — это совместное детище специалистов 10-й минской клинбольницы, хирургов-эндоскопистов, и сотрудников кафедры нормальной физиологии БГМУ, в частности профессора Алексея Кубарко. Оказывается, форма сосудов может отражать реакции организма, в том числе патологические, на внешние воздействия. А по сосудистому рисунку реально определить, злокачественное образование или нет.
— Эндоскопические аппараты сейчас позволяют получить изображения малейших артерий. При воспалительных заболеваниях, опухолях сосудистый рисунок становится густым, а сами сосуды — закрученными, извитыми. Мы сделали программу, которая автоматически находит эти участки и сигнализирует, что они отличаются повышенной сложностью формы. На втором этапе подозрительные сосуды выделяются автоматическими методами и у врача есть возможность изучить характер отклонения в них, — Григорий Карапетян поясняет, что и тут не обошлось без искусственных нейросетей, которые проходят курс обучения на изображениях, предоставленных эндоскопистами.
Александр Федулов и заместитель директора по науке Светлана Кривенко.Так, на стыке IТ и медицины решаются конкретные практические проблемы. И медики все чаще делают ставку на такой альянс.
ПРЯМАЯ РЕЧЬ
Владимир Хрыщанович, проректор по научной работе БГМУ:
— Занесение на Республиканскую доску Почета — это, безусловно, высокая оценка научной работы, ведущейся в университете, подтверждение ее приоритетной роли. В 2018 году научно-исследовательский коллектив университета насчитывал более 1 тысячи человек, выполнялось 153 работы, в том числе в рамках госпрограмм. Множество проектов шло в области клеточной терапии и регенеративной медицины: по лечению при помощи стволовых клеток брюшинных спаек, ожогов, трофических язв, дистрофических заболеваний сетчатки в офтальмологии. Инфекционисты работали над новыми подходами к лечению гепатита С, а сейчас начался интересный проект по изучению гепатита Е. На кафедре онкологии разрабатываются инновационные подходы к лечению рака поджелудочной железы, легкого, колоректального рака. Ведется много фундаментальных работ, поддержанных грантами и президентскими стипендиями. Всего в БГМУ — 25 научных школ.
