Искусственный интеллект - лозунг, вызывающий разную реакцию - от восторга до страха. И хотя мы встречаемся с ним очень часто, обычно нам сложно сослаться на конкретные примеры использования искусственного интеллекта. И применяется все шире, в том числе и в медицине
Когда мы слышим об искусственном интеллекте в медицине, легко представить себе множество сложно выглядящих объектов, которые полностью заменяют врачей. Такой образ часто представлен в массовой культуре, где вместо традиционного визита к врачу мы видим виртуального помощника и инструменты самодиагностики, которые моментально реализуют подходящее для нас лечение. Реальность с одной стороны может показаться более прозаичной, а с другой - куда более увлекательной.
Что такое искусственный интеллект?
Во-первых, стоит ответить на вопрос, что такое искусственный интеллект. Получается, что говорить об этом сегодня не совсем оправданно. Мы различаем три уровня:
- Искусственный узкий интеллект (ANI),
- Общий искусственный интеллект (AGI),
- Искусственный суперинтеллект (ASI).
На данный момент мы можем говорить только о первом этапе. Следующее - соответственно - равное и превосходящее человеческий разум - многим может показаться ужасающим.
Поэтому, когда мы говорим об искусственном интеллекте, мы имеем в виду системы или машины, которые имитируют человеческий интеллект при выполнении задач и могут дополнительно улучшать работу на основе собранной информацииТаким образом, они не являются инструментами для замены людей, а скорее помогают им в их повседневной работе.
Искусственный интеллект в медицине
Одна из областей, в которой виден огромный потенциал использования искусственного интеллекта, - медицина. Стоит отметить, сколько надежд на это возлагает, например, Европейская комиссия, которая несколько лет назад разработала план финансирования исследований по ИИ на различных рынках. Финансирование увеличится с 4 миллиардов долларов США в 2018 году до 20 миллиардов долларов США в 2020 году.
Одной из проблем, на которые должен ответить искусственный интеллект, является кадровые проблемы в медицине По оценкам Американской медицинской ассоциации, Врачи в США могут посвятить контакту с больным лишь 27 процентов своего времени. Для сравнения, 49 процентов этого времени уходит на ведение медицинской документации. Нет нужды объяснять, как это может негативно сказаться на эффективности лечения и взаимоотношениях между врачом и пациентом.
В Польше мы также очень часто получаем информацию о проблемах с медицинским персоналом. В феврале 2020 года у нас было чуть более 140 000 врачей. Если добавить к ним стоматологов, то число достигает почти 180 000 человек. Учитывая, что у нас в стране почти 38 миллионов жителей, несложно подсчитать, что на более чем 200 человек приходится один специалист. При этом стоит отметить, что более 50 000 врачей, т.е. более трети (!), старше 60 лет.
«Изменения, происходящие в сфере цифровой медицины, во многом основаны на использовании искусственного интеллекта, анализе больших наборов медицинских данных или использовании смешанной реальности при отображении медицинских данных. Это очень реальное и не такое далекое, как многие думают, измерение современного здравоохранения. Именно медицинская помощь - и я считаю эти решения наиболее интересными в настоящее время - эффективно отвечает на вызовы стареющего общества, растущего дефицита медицинских кадров и необходимости гораздо более качественной профилактики в отношении таких болезней цивилизации, как сердечно-сосудистые болезней, диабета или рака», - говорит Кшиштоф Мендрала, генеральный директор MedApp S. A.
Неудивительно, что раздаются голоса, описывающие появление ИИ на медицинском рынке как технологическую революцию. Стоит посмотреть на это на практике. Давайте посмотрим на использование искусственного интеллекта в различных областях медицины.
Кардиология
Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. Неудивительно, что кардиолог - это область, в которой широко используются новые технологии Уже сегодня все более популярными становятся приборы для дистанционной диагностики, измеряющие в том числе вещи, работа сердца круглосуточно. Однако остается вопрос использования этих данных и выявления возможных несоответствий.
Домашняя ЭКГ с консультацией кардиолога - услуга, которую вы можете заказать уже сейчас. Посетите сайт haloDoctor.pl и сделайте первый шаг к здоровому сердцу уже сегодня
И здесь на помощь приходит искусственный интеллект. Алгоритмы могут помочь врачам, взяв полное значение ЭКГ. В то время как человеческий анализ может занять много времени, что задержит диагностику и возможное медицинское вмешательство, искусственный интеллект сможет проанализировать собранные данные в кратчайшие сроки.
Насколько эффективными могут быть такие алгоритмы? Возьмем пример Римы Арно, кардиолога из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Вместе со своими коллегами он использовал механизмы глубокого обучения, чтобы научить искусственный интеллект правильно классифицировать эхокардиограммы по определенному образцу. Алгоритм показал точность 92 процента, в то время как команда кардиологов, проводившая аналогичную классификацию, достигла точности 79 процентов.
Это еще не все. Другая группа ученых, на этот раз из Ноттингемского университета в Великобритании, создала систему, которая сканирует обычные медицинские карты почти 300 000 пациентов. Были проанализированы такие факторы риска, как высокое кровяное давление, уровень холестерина, курение, диабет и возраст. На их основе алгоритм определял риск инфаркта или инсульта в ближайшие 10 лет. Результаты показали, что алгоритм предсказал риск сердечного приступа или инсульта на 7,6%. чаще, чем врачи, и при этом имели 1,6 процента. меньше ложных срабатываний. По словам исследователей, с помощью механизмов искусственного интеллекта удалось заранее сообщить 355 пациентам, что они подвержены риску инфаркта или инсульта.
Онкология
В Польше наиболее распространенным раком среди женщин является рак молочной железы. Маммография является основным тестом для этого заболевания. Уже сегодня ученые ищут альтернативу, которая позволила бы использовать более быстрый и дешевый метод, который к тому же был бы неинвазивным. Одним из предложений является Thermalytix, устройство для картографирования тела, использующее механизмы искусственного интеллекта. Он основан на тепловых датчиках, и первые исследования с его использованием показывают многообещающие результаты.
Женщины с т.н. плотная грудь более склонна к развитию рака. Более того, их маммография может быть менее точной и не показывать никаких тревожных изменений. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали программное обеспечение, которое автоматически классифицирует плотность груди. Это может быть поддержкой для рентгенологов, когда плотность груди не позволяет поставить точный диагноз.
Рак кожи - еще один тип рака, который ИИ использует для диагностики. Начиная от приложений для смартфонов, заканчивая устройствами для дистанционной диагностики или механизмами искусственного интеллекта, специалисты пытаются найти способы его быстрого обнаружения. Исследователи из Стэнфордского университета создали систему, обученную распознавать почти 130 000 кожных образований, включая родинки, сыпь и другие поражения. Он позволяет правильно выявлять раковые изменения на коже пациентов без необходимости медицинского вмешательства. Система была протестирована командой дерматологов, согласно которой точность распознавания отдельных видов родинок превысила 90 процентов. Ученые предполагают, что в будущем его можно будет использовать даже для выявления рака кожи в домашних условиях с помощью мобильного приложения.
Психология и психиатрия
Использование искусственного интеллекта в психологии или психиатрии трудно себе представить. Однако такие попытки предпринимаются. В Медицинском центре Университета Вандербильта в Нэшвилле разработали алгоритм для прогнозирования вероятности попытки самоубийства у пациента, покидающего больницу. Он принимает во внимание такие факторы, как данные о госпитализации, возраст, пол, лекарства и диагностический анамнез.
Насколько эффективным может быть такой механизм? Данные, собранные у более чем 5000 пациентов, поступивших в больницу из-за членовредительства или попыток самоубийства, показали, что в 84 процентах случаев алгоритм правильно предсказал попытку самоубийства в течение недели после выписки из больницы. Более того, в 80 % случаев пациент предпримет попытку самоубийства в течение двух лет.
Иногда используются и более простые механизмы. Примером могут служить приложения, которые на основе сканирования лица способны выявлять изменения настроения, ранние эмоциональные расстройства и даже суицидальные мысли. Это особенно важно для людей, которые сопротивляются работе со специалистом.
Поддержка врачей
Использование искусственного интеллекта в таких областях, как кардиология и психология, звучит впечатляюще. С другой стороны, также проводятся мероприятия, направленные на поддержку повседневной работы врачей. Хорошим примером могут быть инструменты, которые сканируют базы данных лекарств и эффективность их использования при конкретных заболеваниях Для врачей это может быть большим подспорьем и сэкономить время.
Также стоит упомянуть все более широкое использование искусственного интеллекта в начальной диагностике. Реальностью становится ситуация, когда пациент может провести электронное медицинское собеседование в специальном приложении, в котором на основании его ответов ему будут приходить дальнейшие вопросы Тогда механизмы ИИ ставят пациенту первоначальный диагноз, который в дальнейшем проверяется врачом.
В настоящее время такие решения уже есть на польском рынке, но необходимо их широкое внедрение в здравоохранение. Без этого потенциал не получится использовать в полной мере. «В Польше у нас есть несколько очень хороших проектов в области искусственного интеллекта в здравоохранении, которые заслуживают внимания, в том числе.другие StethoMe, Cardiomatics, AIDA Diagnostics и AioCare. Я считаю, что все решения, позволяющие дистанционно наблюдать за состоянием пациента на дому, особенно важны для развития телемедицины и будут становиться все более популярными в ближайшие годы», - говорит Петр Ожеховский, генеральный директор Infermedica.
Искусственный интеллект и медицинские устройства
Развитие искусственного интеллекта тесно связано с созданием новых медицинских устройств. Особое место здесь занимают устройства для дистанционной диагностики К ним относятся устройства для дистанционного измерения частоты сердечных сокращений или средства для определения кожных меток. Существует еще множество устройств этого типа, таких как телеспирометр, выносной стетоскоп или термометр.
Удаленный мониторинг состояния здоровья пациента в сочетании с алгоритмами ИИ может привести к гораздо более быстрой и эффективной диагностике. «Лично меня восхищают возможности, предлагаемые домашними или персональными медицинскими устройствами, которые позволяют дистанционно контролировать состояние здоровья пациента и своевременно выявлять тревожные симптомы (например,ленты с ЭКГ) и самостоятельно провести первичное обследование. Это было бы невозможно без искусственного интеллекта и алгоритмов, обученных на огромных наборах данных. Благодаря таким приложениям искусственный интеллект уже позволяет пациенту гораздо лучше контролировать свое здоровье, не обращаясь напрямую к врачу», - говорит Томаш Домино, главный операционный директор Infermedica.
Такие решения предлагает, в частности, MedApp S. A., одна из известных польских компаний в области медицинских технологий. «Чтобы оправдать ожидания современной медицины, мы предлагаем в этой сфере в рамках удаленного мониторинга и диагностики пациентов решение CarnaLife System, т.е. передовую платформу цифровой медицины, которая позволяет врачу оценивать и контролировать состояние здоровья пациентов и проводить консультации в любое время и в любом месте. Это приложение, которое объединяет данные измерений, проведенных пациентом с помощью удаленных устройств, подключенных к системе. Полученные таким образом результаты исследований анализируются 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, с использованием инструментов искусственного интеллекта и анализа больших данных. В случае отклонений от нормы система оповещает медицинский персонал, осуществляющий уход за данным пациентом», - сообщает Кшиштоф Мендрала, генеральный директор MedApp S. A.
ИИ в поисках лекарства от COVID-19
Пандемия COVID-19 вызвала настоящий шок в мире медицины. С самого начала велась интенсивная работа по созданию вакцины, а также по использованию существующих лекарств для помощи пациентам в тяжелой стадии заболевания. Поскольку разработка нового препарата обычно занимает много лет, исследователи при поддержке механизмов искусственного интеллекта хотели использовать уже существующие.
Как сообщает «Nature Communications», одно из исследований в этой области было проведено командой Кэролайн Улер из Массачусетского технологического института. Он разработал метод коммерчески доступных лекарств, которые потенциально могут быть полезны в борьбе с COVID-19, особенно у пожилых людей. Результаты были многообещающими.
Созданная система учитывает, в том числе, изменение экспрессии генов в клетках легких, вызванное болезнями и старением. Белок RIPK1 удалось идентифицировать в качестве мишени для лекарств от COVID-19. Алгоритм определил три одобренных препарата, которые воздействуют на его экспрессию и могут косвенно способствовать ингибированию COVID-19 у пожилых людей.
Заменит ли ИИ врачей?
Искусственный интеллект только начинает появляться в медицине, но это уже тема, вызывающая массу эмоций. Одни в восторге от этого, другие, наоборот, полны страха. Нет недостатка в видениях медицинских учреждений без врачей, где людей лечат безупречные, но при этом бесчувственные роботы. И хотя это видение может показаться некоторым интересным, оно также - по крайней мере, на данный момент - крайне маловероятно.
Основной целью использования искусственного интеллекта в медицине является, в первую очередь, поддержка медицинского персонала Разрабатываемые алгоритмы должны поддерживать врачей в их повседневной деятельности - от оформления первичной документации до постановки диагноза, затем непрерывного наблюдения и, при необходимости, соответствующего лечения в кратчайшие сроки. Искусственный интеллект поэтому должен не побеждать врачей, а помогать им, чтобы у них действительно было как можно больше времени для ухода за пациентом. И вот что такое СОТРУДНИЧЕСТВО между цифровыми технологиями и людьми - как врачами, так и пациентами - чрезвычайно важный шаг в развитии медицины.