Наука Союзного государства
Распознать бессимптомную пневмонию
В клиниках Минска внедрена нейросеть, которая всего за минуту способна проанализировать месячный объём рентгенограмм и поставить диагнозы с точностью более 90%
Создал инновационную модель студент пятого курса Белорусского государственного медицинского университета Андрей КАПИТОНОВ. Только за декабрь прошлого года в минских клиниках искусственный интеллект без участия врачей-рентгенологов обработал около 3000 рентгенограмм лёгких. Скорость, с которой работает программа, пришедшая на помощь докторам в борьбе с COVID-19, ошеломляет: десять рентген-снимков в секунду. Меньше чем за минуту она способна проанализировать среднюю месячную норму снимков грудной клетки, которая приходится на рентгенологическое отделение. Изобретение позволяет врачам значительно сэкономить особенно ценное в условиях пандемии время для постановки диагноза и назначения лечения пациентам.
– Модель автоматически распределяет рентгенограммы по трём категориям: пневмония, иная патология, норма, – рассказывает о своей разработке Андрей Капитонов. – В описании снимка выставляется приоритет срочности, что позволяет назначить лечение как можно раньше. Известно, что в период пандемии отмечается немало случаев, когда рентгенограмма показывает воспаление, а симптомов COVID-19 ещё нет, они появляются позже. «Эффект матового стекла» в лёгких, о котором широко заговорили в нынешнюю пандемию, характерен для всех атипичных пневмоний, вызываемых и другими возбудителями. Но по мере эпидемиологической необходимости в определённых условиях можно считать этот симптом признаком именно пневмонии, вызванной COVID-19. За время работы над этим проектом я для себя отметил, что идёт очень много снимков с большой площадью поражения лёгких. В наборах данных за прошлые годы такого не наблюдалось.
– И это означает, что созданная тобой нейросеть позволяет выявить пневмонию, которая протекает бессимптомно?
– Да, и это подтверждается актом внедрения: 91% точности постановки диагноза нейросетью. Сейчас работаем над тем, чтобы довести этот показатель до 95%.
– В период пандемии многие из нас стремятся пройти именно КТ-исследование, не всегда доверяя рентгенограмме. А твоё изобретение, получается, опровергает эти представления?
– На самом деле рентгенограммы не менее показательны в этой ситуации. Кроме того, рентгенографией в нашей стране можно охватить больше населения, ведь рентген-установки есть в каждом районном центре, их использование дешевле по сравнению с компьютерной томографией. И вопрос о том, чтобы «прогнать» всех через рентген, не стоит.
– Андрей, а можешь вкратце рассказать, как модель работает на практике?
– Нейросеть – это софт, который извлекает информацию из исходных данных, потом переносит эти знания на новые. Собрав сведения из больниц Минска, мы их сортируем, то есть размечаем по трём категориям. Сами снимки обрабатываются на оборудовании «Адани».
В декабре мы получили около трёх тысяч запросов из пяти медицинских учреждений Минска. Рентгенограммы обрабатываются, анализируются, и программа сама, без нашего участия, отправляет результаты тем, кто прислал запрос. Если нейросеть определяет патологию, не характерную для пневмонии, тогда уже сам врач анализирует результат детально и определяет её характер.
С теми задачами, которые стоят перед моделью сегодня, она справляется.
– Какие данные ты учитывал при обучении модели?
– С третьего курса я углублённо изучал все аспекты рентгенологии, участвовал в научно-практических конференциях. А когда пришла пандемия, сосредоточился на исследовании лёгких. Мне стало понятно, что объём данных будет большой и что это то направление, где можно приложить технологию машинного обучения, которая мне интересна, сделать что-то полезное. И в своей разработке я постарался учесть максимально полный объём данных относительно возможных патологий, которые выявляются с помощью рентгенографии органов грудной клетки. Ведь если что-то упустить, модель будет выдавать неверные ответы.
Чтобы узнать, как нейросеть может обрабатывать данные за рубежом, необходимо было наладить связи с иностранными партнёрами, ведь важно учитывать национальные особенности. Белорус или россиянин, например, крупнее китайца. Значит, и рентгенограммы будут отличаться. Оборудование, на котором производятся снимки, тоже имеет значение.
– Где хранится твоя разработка?
– Изначально сервер, благодаря которому работает софт, был на платформе Amazon в Швеции. Сейчас мы перевезли его в Беларусь. Нам очень помог холдинг IBA Group – резидент Парка высоких технологий, который предоставил скидку на хостинг и на аренду оборудования. Серверное время для обучения нейронных сетей стоит очень дорого: 2,5 тысячи долларов на проект я потратил из личных средств. Денег от гранта и победы в конкурсе хватит на зиму. А дальше нужно финансирование, чтобы проект жил.
– К то тебе помогал в реализации идеи?
– В моей команде ещё несколько человек. Ребята из Санкт-Петербурга занимаются созданием кода модели, а товарищи по курсу помогали размечать данные. Наш проект выиграл конкурс Государственного комитета по науке и технологиям в номинации «Лучший молодёжный инновационный проект».
Рентгенология сейчас бурно развивается, появляется новое оборудование. Есть профессиональный драйв. Ты не контактируешь с пациентом, но от тебя зависит многое. И я счастлив, что эта разработка помогает врачам бороться за жизнь и здоровье людей.
Беседовала Ольга КОСЯКОВА, Минск
Фото: Виталий ПИВОВАРЧИК
© "Союзное государство", № 4, 2020
Дочитали до конца? Было интересно? Поддержите журнал, подпишитесь и поставьте лайк!
НАУКА СОЮЗНОГО ГОСУДАРСТВА
Эксперт и член-корреспондент РАН рассказал нам, что творится с нашим климатом и когда Москва станет Парижем
Три важных мегапроекта, которые могут вывести Россию и Беларусь в лидеры экономического роста
Медицинский директор подразделения Pfizer «Вакцины» Мария СЫРОЧКИНА рассказала нам, как должны испытывать вакцины
За чем будет следить Российско-Белорусская космическая система (РБКС)?
Президент РАН академик Сергеев: "Мы завидуем белорусской академии наук"
Так говорил Академик Фортов...
Ядерные артиллерийские снаряды, мирные термоядерные заряды, а что ещё есть у России?
Как распознать «пальму» в продуктах?
Как Беларусь спасла карельскую берёзу
