Технологии на службе медицины: аналитика и искусственный интеллект против рака  

Что противопоставить раку? 

Многие, говоря об искусственном интеллекте в контексте онкологии, представляют себе совершенные технологии из области фантастики, благодаря которым проводятся микрооперации, опухоль и метастазы удаляются без следа, и не затрагивая здоровые клетки. Действительно, роботизированная хирургия уже существует и используется, в том числе в лечении рака, но это скорее сложный хирургический инструмент, чем искусственный интеллект, как таковой. ИИ в этой области решает другие задачи – в первую очередь, связанные с диагностикой. 

Мало поставить диагноз вовремя – необходимо установить его правильно: определить, действительно ли это рак и его тип. Согласно статистике, большая часть впервые выявленных злокачественных новообразований в России имеют III-IV стадии. Если будет допущена ошибка, то на кону может стоять жизнь пациента: по данным Общества по улучшению диагностики в медицине SIDM (Society to Improve Diagnosis in Medicine), в США из-за ошибок в диагностике ежегодно умирает от 40 до 80 тыс. человек, при этом рак входит в тройку главных причин наряду с инфекциями и сосудистыми осложнениями. И метод перестраховки здесь не работает – онкотерапия слишком сложна, дорога и чрезвычайно тяжела (высокотоксична) для пациента, чтобы ставить диагноз «рак» при малейшем подозрении. Повысить точность диагностики и снизить вероятность ошибки как раз и призван искусственный интеллект. 

Главное преимущество использования технологий ИИ для помощи в диагностике и раннем выявлении новообразований заключается в том, что благодаря этим технологиям можно аккумулировать опыт и знания лучших врачей и применять их на весь объем данных о пациентах и историях болезней (включая простые анализы, данные электронных медицинских карт и снимки/изображения полученные во время обследований). При этом нужно понимать, что технологии ИИ призваны не заменить человека, а помочь ему. Обратить дополнительное внимание на те области, где специалисту проблема может быть не очевидна, перейти на охват всей доступной информации и свести к минимуму возможность развития неблагоприятных ситуаций. 

Обнаружить своевременно 

Искусственный интеллект начал активно использоваться для диагностики онкозаболеваний в последние несколько лет. Согласно исследованию агентства Frost & Sullivan, применение технологий ИИ повышает точность диагностики на 30–40%. Прогнозы еще оптимистичнее – например, доктор Энди Бек (Andy Beck) из Гарвардской медицинской школы считает, что в будущем аналитические инструменты на основе ИИ помогут снизить количество диагностических ошибок на 85%. 

Такой оптимизм подтверждают реальные результаты, полученные медицинскими учреждениями разных стран. Например, в Великобритании в 2016 г. был создан стартап Optellum с целью усовершенствовать диагностику рака легких – по данным Американского онкологического общества, в 2018 г. этот тип рака был самым смертоносным: выживаемость составила 17% для мужчин и 24% для женщин. Диагностировать это заболевание важно как можно раньше в силу его агрессивности, и для этого, в рамках упомянутого стартапа, были разработаны автоматизированные диагностические инструменты на базе ИИ. Обучение алгоритмов проводилось на специально собранной базе пациентов с опухолевыми узлами, которая стала самой крупной в мире. 

Врачи, видя такие узлы на результатах томографии, не имеют возможности определить сразу со 100%-ной вероятностью, что это за образования, и вынуждены наблюдать за их развитием. У ИИ такая возможность есть – он анализирует внутреннюю структуру утолщений, сравнивает ее с моделями и сигнализирует об опасном диагноз намного раньше. Благодаря системе, рак легких на ранних стадиях диагностируется у 4000 пациентов в год, что значительно повышает вероятность благополучного излечения. 

Впечатляющие результаты получены в Японии в ходе применения искусственного интеллекта для диагностики рака кишечника. В 2017 г. команда доктора Юити Мори (Yuichi Mori) из Университета Сёва, разработала систему на базе ИИ, которая может диагностировать это заболевание в режиме реального времени менее чем за минуту. Снимки пациентов система сравнивает с 30 тыс. прецедентных снимков колоректальных аденом – доброкачественных опухолей, которые могут превратиться в рак. В результате она с точностью 94% может определить, раковая ли это опухоль или неопухолевый полип, при этом компетентность врача не играет роли – все делается в автономном режиме. Похожие системы используются и в Южной Корее, где также достигнуты выдающиеся результаты в диагностике рака кишечника.  

Ведутся разработки по применению ИИ для диагностики различных видов рака и в других странах, в том числе в России, и результаты их обнадеживают. И если онкозаболеваемость в ближайшие годы продолжит расти, не стоит впадать в панику, надо иметь в виду, что рак стали точнее и раньше диагностировать. 

Диагностируем вовремя, лечим эффективно 

Аналитика служит медицине уже более 40 лет, но в последнее десятилетие ее использование в здравоохранении вышло на новый уровень – появились мощные инструменты, в том числе на основе технологий ИИ, способные в режиме реального времени анализировать данные и получать заключения на основе ранее созданных моделей. Это связано, в том числе, с появлением больших данных как таковых – чтобы аналитика и искусственный интеллект работали в полную силу, нужны данные. И они помогают не только в диагностике, но и в лечении заболеваний. Порой эти перемены можно без преувеличения назвать революционными. 

Так, недавнее исследование, которое проводила команда под руководством онколога Говарда Шера (Howard Scher) из Мемориального онкологического центра имени Слоуна-Кеттеринга (США), показало, что благодаря аналитическим инструментам простой анализ крови может показать эффективность проводимой терапии рака простаты. 

В рамках некоммерческой программы Project Data Sphere ряд фармкомпаний и медорганизаций договорились об обезличенном обмене данными о клинических исследованиях терапии рака, а также ретроспективными данными о пациентах. Эти обезличенные данные доктор Шер с помощью аналитических инструментов сравнивал с образцами в ходе лечения больных в рамках собственного исследования. В итоге удалось выявить клетки специфического типа с очень характерным паттерном, который прослеживается в крови и может служить маркером восприимчивости к терапии рака. Иными словами, по наличию или отсутствию этого маркера в простом анализе крови можно судить, насколько эффективна терапия, еще до того, как будет заметно внешнее улучшение или ухудшение состояния пациента. 

Это серьезный шаг вперед в терапии рака – новый метод избавляет от необходимости проводить дорогостоящие сканирования в поисках внешних улучшений. К тому же аналитика помогает выиграть гонку со временем: если терапия неэффективна, то это видно сразу, и врач может оперативно поменять схему лечения, что очень важно при онкозаболеваниях, когда даже один упущенный день – это много. 

Сфера применения аналитических инструментов на базе ИИ не ограничивается диагностикой и лечением – они способны помочь и в профилактике. Анализируя образ жизни пациентов, можно своевременно увидеть факторы, которые могут способствовать заболеванию в будущем. А такие факторы не всегда столь очевидны, как, например, курение. Разработка новых методов лечения, медицинские исследования – все это обширное поле деятельности для ИИ, и можно не сомневаться, что в ближайшие годы будет появляться все больше успешных кейсов на эту тему.