Штучний інтелект у медицині: як машинне навчання ставить діагнози Штучний інтелект у медицині: як машинне навчання ставить діагнози

Одна з найперспективніших галузей, де можна використовувати АІ,– це медицина. Штучний інтелект може заощадити сили й час лікаря, виконавши за нього деякі рутинні і виснажливі завдання. Уже зараз нейромережі здатні за фотографіями визначати ступінь ожиріння, діагностувати рак і ризик серцевого нападу точніше і швидше, ніж лікарі.

Далі у статті – одні з найуспішніших АІ-розробок для медичної галузі, які з’явилися у 2018-2019 роках.

Отже, що нейромережа може зробити за лікаря?

Визначити хворобу Альцгеймера за фото

Команда дослідників із Каліфорнії під керівництвом Джея Хо Сона створила штучний інтелект, який визначає хворобу Альцгеймера швидше, ніж лікарі.

Коли в людей прогресує деменція, рівень метаболічної активності клітин у мозку знижується – це видно на томографічних знімках. Однак такі ж симптоми характерні і для пацієнтів із деякими когнітивними порушеннями, а це ускладнює постановку діагнозу. З цією проблемою може впоратися штучний інтелект.

Вчені тренували нейромережу на знімках мозку 1002 пацієнтів – на 90% з них штучний інтелект навчався, решта 10% були потрібні для тестування. Також для тренувань використовували знімки мозку 40 інших пацієнтів, зроблені у 2006-2016 роках. Діагноз, поставлений нейромережею, порівняли з висновками лікарів.

У підсумку штучний інтелект правильно діагностував хворобу в 100% випадків, а лікарі – лише в 57%. Зі здоровими людьми в АІ справи йдуть гірше, ніж у експертів – якщо відсутність хвороби Альцгеймера нейромережа правильно діагностувала у 82% випадків, то лікарі дали 91% правильних відповідей.

Виявити депресію за манерою мовлення людини

Інженери з Массачусетського технологічного інституту (MIT) створили штучний інтелект, який слухає людину й на основі отриманих даних може діагностувати депресію.

Керівник дослідницької групи Тука Альханая стверджує, що нейромережа може визначати будь-які емоції людини – смуток, радість, тривогу, а також стан, який властивий людям із депресією. Причому АІ може аналізувати як усне мовлення, так і написаний текст.

Нейромережа навчалася на записах розмов людей, які перебували в різних емоційних станах. Експерименти показали, що мережі вдалося розпізнати депресію правильно в 77% випадків. Використання штучного інтелекту виявилося ефективнішим, ніж усі традиційні методики діагностування хвороби, які зараз є.

Автори проекту пояснюють це тим, що психіатрам у традиційному опитуванні доводиться спілкуватися із різними людьми і відстежити дрібні зміни мови дуже складно.

Повідомити, чи є в пацієнта ризик серцевого нападу

Нільс Стродхофф з Інституту Генріха Герца при товаристві Фраунгофера (Берлін) і Клаас Стродхофф з Університетського медичного центру Шлезвіг-Гольштейн (Кіль) створили нейронну мережу, яка може виявити ознаки інфаркту міокарда. Вчені стверджують, що їхня розробка – перша з усіх нейромереж, яка керується тією ж методикою, що й кардіологи.

Один із найефективніших способів діагностики серцевого нападу – використання електрокардіографу для вимірювання активності серця. Стандартна ЕКГ записує електричний сигнал від 12 відведень, прикріплених до різних частин тіла пацієнта. Сигнали показують електричну поведінку серця.

Проблема в тому, що в людини цей процес забирає надто багато часу. Лікар повинен спочатку вловити деякі сигнали базового рівня, ігнорувати будь-який шум і окремо слухати серцебиття людини. Потім він має знайти попередньо визначені або автоматично виявлені тимчасові інтервали й показники напруги для кожного удару. Наприкінці фахівець визначає особливості серцебиття і класифікує його стан. Класифікація додатково ускладнюється наявністю сигналу, названого підвищенням сегмента ST. Пацієнтів із цим сигналом слід лікувати якомога швидше, а тим, у кого цього немає, потрібні додаткові трудомісткі аналізи.

Нільс і Клаас спростили це завдання. Вони навчали нейромережу діагностиці інфаркту міокарда на базі даних із 148 записів ЕКГ від пацієнтів із інфарктом міокарда і 52 здорових пацієнтів. У результаті нейромережа навчилася розпізнавати хворобу з такою ж точністю, як і люди, тільки швидше.

«Запропонована архітектура перевершує сучасні підходи й досягає такого ж рівня продуктивності, що й кардіологи, для виконання цього завдання», – кажуть Нільс і Клаас.

Розпізнати злоякісні утворення

Найвищого ступеня точності добилися австралійські вчені – у 2018-му штучний інтелект уперше провів аналіз раку успішніше, ніж люди. Тест проводився за допомогою дерматоскопії – розпізнавання шкірних ушкоджень на основі їхнього зовнішнього вигляду.

AI Conference Kyiv: Shtuchniy Intelekt u meditsinI: yak mashinne navchannya stavit dIagnozi 1

Учасникам експерименту, практикуючим дерматологам із 17 країн і нейромережі, потрібно було за фотографіями шкіри визначити наявність меланоми. Основні характеристики цього захворювання за зовнішнім виглядом – несиметричність плям, рвані краї, нерівномірний колір шкіри.

Лікарям і штучному інтелекту показали 300 фотографій зі спеціально створеної бази. У результаті нейромережа правильно розпізнала злоякісні утворення на шкірі в 95% випадків, а група досвідчених дерматологів із 53 осіб – тільки в 88,9%. Слід зазначити, що зі здоровими пацієнтами нейромережа знову «впоралася» трохи гірше – безпечні утворення на шкірі і штучний інтелект, і люди розпізнавали з однаковим успіхом (86,6%).

Передбачати смерть

Усі попередні нейромережі будуть корисні на ранніх стадіях хвороб. Але що, як людина смертельно хвора, і для порятунку її життя важливо вловити будь-які зміни в стані організму? Через об’єктивні причини лікарі не можуть постійно спостерігати за одним хворим – дефіцит медичного персоналу поширений у всьому світі. Вирішенням цієї проблеми зайнявся американський виробник медичних пристроїв ExcelMedical.

Компанія розробила нейромережу Wave Clinical Platform, основна функція якої – спостерігати за біологічними показниками хворих 24/7 і попереджати про можливість летального результату для пацієнта. Wave фіксує навіть незначні зміни у функціях організму й попереджає лікарів за 6 годин до можливої смерті хворого.

Нейромережа пройшла клінічні випробування в медичному центрі Піттсбурзького університету (США). Вона спостерігала за людьми похилого віку та допомогла запобігти шістьом смертям.

Схожі новини