Исследователи из Сэнфордского университета разработали самообучающийся алгоритм, который способен ставить диагноз по медицинским снимкам (рентгенография грудной клетки). Эта программная платформа специализируются лишь на пневмонии, но свою задачу она выполняет лучше, чем профессиональные радиологи.
Пневмония бывает разной, и нейросеть отличает 14 ее разновидностей по рентгеновскому снимку. Результаты своей работы ученые опубликовали в открытом доступе на arXiv. «Анализ медицинских снимков — сложная задача, и мы знаем об этом», — говорит один из разработчиков программной платформы. «Мы решили разработать самообучающиеся алгоритмы, проведя „тренировку“ на основе сотен тысяч медицинских снимков».
В работе используется набор данных, предоставленный NIH Clinical Center. Это огромная база данных, куда входит более 112 тысяч фронтальных изображений грудной клетки человека, полученных при помощи рентгеноскопии. На этих снимках можно различить 14 различных патологий. Эта информация и дала возможность «натаскать» программную платформу на диагностирование этих патологий.
После того, как обучение было завершено, ученые решили проверить, насколько качественно система ставит диагноз. После того, как свой диагноз поставила машина, исследователи попросили сделать то же медиков. Врачи проанализировали 420 изображений и поставили собственные диагнозы по каждому из них. Как оказалось, компьютерная система смогла диагностировать пневмонию более точно, чем человек.
Пневмония — опасное и распространенное заболевание. Только в США с воспалением легких в больницы каждый год попадает около 1 миллиона человек. Некоторые патологии крайне сложно обнаружить на рентгеновских снимках — слишком уж неявные признаки у некоторых разновидностей этого заболевания. В то же время, машинное обучение может помочь врачам справиться с этой проблемой.
Основная опасность для пациента здесь в том, что если врач неправильно поставит диагноз, то это может привести к назначению неправильного лечения. В результате пациента будут лечить, но его/ее состояние станет ухудшаться. Ситуация усугубляется тем, что врачам приходится анализировать сотни снимков такого рода в день, в результате чего внимание притупляется. А машина, при условии качественного ее обучения, могла бы работать круглосуточно, практически не совершая ошибок. Более того, компьютерная система может выделять на фото малейшие детали, важные для установки правильного диагноза, но незаметные для человека.
Разработчики «научили» свою систему создавать при анализе снимков нечто вроде тепловой карты тела человека. Только вместо демонстрации температуры, разными цветами помечаются части легких, где машина «увидела» признаки воспаления легких. После обработки снимки осматривает уже человек, обращая внимание, в первую очередь, на те области, которые машина пометила, как самые «горячие».
Исследователи считают, что подобные системы вскоре станут общепринятыми и распространенными. «Мы собираемся продолжать создавать и совершенствовать медицинские алгоритмы, подсобное обнаружить отклонения от нормы. Мы надеемся также на то, что вскоре сможем выложить в общий доступ деперсонализированные наборы медицинских данных, которые смогут использовать другие специалисты, работающие над схожими или другими проблемами», — заявил Джереми Ирвин, представитель исследовательской группы.
Рентгеновские снимки в медицине — важнейший источник данных о состоянии здоровья пациента. Многие врачи просто завалены подобными снимками. После нескольких часов работы с ними способность врача концентрироваться падает, снижается внимание, поэтому высока вероятность ошибки. Автоматизация процесса могла бы помочь решить проблему, что снизило бы количество врачебных ошибок.
Работа, проводимая учеными, не уникальна. Сейчас схожими разработками занимаются многие стартапы и крупные корпорации вроде IBM и Google. Кроме пневмонии, компьютерные системы уже умеют обнаруживать на рентгеновских снимках и других медицинских изображениях признаки наличия опухолей, проблемы сердечно-сосудистой системы и другие отклонения от нормы.
Комментарии (35)
DeggerZed
20.11.2017 19:47Как я понимаю обучить нейросеть по базе фотографий уже не такая сложная задача а вот получить лицензию на ее использование в мед целях это проблема, кто-нибудь знает подобные работы у нас в стране есть? При тотальной не хватке хороших врачей это выход для нашей медицины
robert_ayrapetyan
20.11.2017 20:51Это если вам повезет и вас пропустят на рентген. Я впервые за 25 лет пошел ко врачу, кашель в конец замучал. Именно в стендфордское отделение. Я точно знал, что у меня воспаление. Врач долго слушал в стетоскоп и заключил: вы совершенно здоровы. Потребовалось немало усилий выбить направление на рентген (просто так в рентген-кабинет тут не пускают). В итоге ожидаемый диагноз подтвердился. Врач не моргнув глазом прислал счет на 300 за прием и примерно столько же за рентген. Вот такая вот тут система здравоохранения.
BlackMokona
21.11.2017 00:12Таки сразу идете в суд и требуете компенсацию за неправильный диагноз. Быстро окупаете все мед расходы и покупаете новый дом.
ankh1989
21.11.2017 06:48Как доказывать будете? Судья на слово не поверит.
Valerij56
21.11.2017 07:04Если диагноз был задокументирован, то доказать можно. Но вообще это причина для жалобы в страховую компанию, как минимум, если визит к врачу и рентген хотя бы частично оплачивались ими, и они разберутся, врачу мало не достанется.
pashkov
20.11.2017 21:07На западе внедрили то, на западе внедрили это…
А в РФ что-то подобное, за исключением самой элитной клиники для самой самой элиты, подобное используют?
NeoCode
20.11.2017 22:55Хорошо бы все эти разработки (вот такие нейросети, или например знаменитый суперкомпьютер Watson с огромной базой знаний по медицине) стали доступны через Веб. Чтобы можно было загрузить свои результаты исследований, ввести в какую-то форум симптомы, и получить вероятностный диагноз.
Там наверное множество бюрократических и этических аспектов, но все-же пользы будет гораздо больше.Valerij56
21.11.2017 04:51В конечном счёте так и будет, но сначала нужно сертифицировать технологию, и доказать (на законодательном уровне), что нейросети делают это лучше врачей, а потом — придётся платить.
binarydao
21.11.2017 12:37Но процесс вообще обнадёживающий. Я бы с радостью доверил диагностику своего здоровья нейросети, потому что она не бывает невыспавшейся, больной, уставшей и ко мне она относится точно так же, как к любому другому пациенту. А уж опыта у диагностической нейросети (у того же Ватсона) будет побольше, чем любой диагност может за жизнь накопить.
alex4321
21.11.2017 16:28Зато у неё могут быть весьма нелогичные ошибки, из-за сочетания алгоритма и обучающей выборки.
з.ы. а вот ещё один диагностический инструмент — скорее хорошо, даже если инструмент не идеален, да.
darthmaul
21.11.2017 19:21Без врача толку от нейросети немного т.к главное — собрать симптомы. Только живой врач (ну или разумный ИИ в далеком будущем) может отличить симптом от самовнушения. Как известно, начав гуглить болезни всегда можно диагностировать у себя несколько смертельных заболеваний.
Valerij56
21.11.2017 19:42т.к главное — собрать симптомы.
В данном случае нейросеть не собирает симптомы, а анализирует рентгеновские снимки. Да и для Ватсона симптомы — подспорье, главное — анализы и объективные данные.
gagmaker
21.11.2017 01:17Пока государство регулирует здравоохранение, подобные технологии вряд ли будут применяться практикующими докторами — им страховые компании просто не разрешат этого делать.
Хорошо финансируюмые проекты в AI, к сожалению, это вотчина facebook-ов, google-ов, и пр. Ну а как они используют эти разработки мы все знаем…Valerij56
21.11.2017 04:54Пока государство регулирует здравоохранение, подобные технологии вряд ли будут применяться
Враньё. Да, сертификация замедляет процесс, но служит защитой от ошибок.
это вотчина facebook-ов, google-ов, и пр. Ну а как они используют эти разработки мы все знаем…
и пользуемся. Будут решены юридические вопросы — будем пользоваться и этим.gagmaker
22.11.2017 21:35Враньё...
в чем же я соврал? :) как можно соврать, предоложив что-либо? вот к примеру:
Будут решены юридические вопросы — будем пользоваться и этим.
А Вы не врете ли, уважаемый?..Valerij56
23.11.2017 01:39как можно соврать, предоложив что-либо?
Можно, используя формальное предположение, подозрение, как установленный факт.
А Вы не врете ли, уважаемый?..
А зачем? Я (в основном бесплатно) пользуюсь сервисами Гугла и Фейсбука, понимая, что на мне они делают свой бизнес, и я не против. И понимаю, что эти работы делаются не просто так, а с целью встроить их в коммерческие проекты и поиметь денег. Поэтому я уверен, что, как только будут решены все, прежде всего, юридические, а потом технические и технологические вопросы, мы будем пользоваться новыми сервисами. Не вижу препятствий.gagmaker
23.11.2017 08:22Можно, используя формальное предположение, подозрение, как установленный факт.
(1) Где именно формальное предположение или подозрение было представление в виде установленного факта?
(2) А зачем? :)
(3) И нет ли у вас проблем с пониманием текста ;))
Я вам лично поясню. (1) Здравоохранение зарегулировано по самое нехочу. И не факт, что количество предотвращеных ошибок перевешивает количество упущенных возможностей помочь, спасти. (2) Я всего лишь сокрушаюсь, что AI сегодня используется в основном для более качественного впендюривания нам совершенно не нужных вещей, а не в здравоохранении, например; вероятно это изменится с развитием технологий, но я совершенно не уверен, что эти две компании будут иметь к этому какое-либо отношение; (3) Меня аболютно не волнует будете ли вы, после решения юридических вопросов, закачивать на facebook свои имтимные фотографии. Не вижу для этого никаких препятствий.Valerij56
23.11.2017 10:021) Вот здесь:
Пока государство регулирует здравоохранение, подобные технологии вряд ли будут применяться практикующими докторами — им страховые компании просто не разрешат этого делать.
Если бы там было написано «Пока государство не отрегулирует применение подобных технологий в здравоохранении, они вряд ли будут широко применяться практикующими врачами» — то и предмета для спора не было бы. У вас получилось, что государство в принципе против применения передовых технологий. В том, что здравоохранение зарегулировано «по самое нехочу» я с вами согласен, и, да, иногда это мешает врачам оказать помощь больным. Но отмена всех ограничений тоже не выход.
2) Это потому, что там проще его внедрить. Например, иногда нет проблемы с ответственностью за принятые решения.
3) Я отлично понял ваш текст.
Zmiy666
21.11.2017 03:29Давно пора. У меня от этой хрени умер дед — причем в хорошей, платной больнице — тупо не смогли диагностировать вовремя. У жены сестра с воспалением ходила несколько месяцев — на рентгене все хорошо, врач тупо не видел проблемы… диагностировали чисто случайно, по характерной позе сидения больного.
Вообще должен быть единый госсервер, куда и буду грузить все фото с рентгена. А там уже ИИ будет выдавать заключения и накапливать статистику. Думаю после 10 миллионов фоток ИИ научится не только ВЛ находить но и еще вагон разных заболеваний. Да и рентгенолог станет ненужен в большинстве больниц — достаточно санитара, который правильно разместит пациента и нажмет на кнопку.Valerij56
21.11.2017 05:05Вообще должен быть единый госсервер, куда и буду грузить все фото с рентгена.
Хотя соболезную, и в принципе согласен, о с момента «единого госсервера» возникает проблема. Именно конкуренция движет прогресс, без неё доступ на госсервер будет работать с девяти до десяти и только по четвергам после дождичка. Смотрите пенсионный фонд, например. Я не возражаю, если будет госсервер, но это должно быть опцией, а оперативной диагностикой пусть займутся коммерсанты. они обеспечат простой и круглосуточный доступ и достаточную мощность сервера. Врач (поликлиника, больница) заведёт у них аккаунт, загрузит снимок и получит результат через пять минут. С указанием всех обнаруженных признаков всех заболеваний.
И не стоит отказываться от рентгенолога — ему работы и без того хватит!terek_ambrosovich
21.11.2017 08:15Загрузку на госсервер нужно сделать обязательной, но отложенной по времени опцией. Т.е. снимок делается сразу, но есть обязательство медицинского учреждения в течении разумного времени (несколько дней) загрузить это на госсервер. Это не будет особо мешать оперативному процессу, и одновременно будет контроль и возможность независимого аудита.
RaphZak
21.11.2017 09:10Как я понял из статьи, программа не принимает решение есть пневмония или нет, она просто указывает на те места на рентгеновском снимке, на которые стоит обратить внимание. А уже врач ставит диагноз. Так что без рентгенолога не обойтись
Valerij56
21.11.2017 10:44Увы, на сто процентов мы этого не знаем, так как сейчас ответственность за диагноз всё равно несёт человек, имеющий соответствующую квалификацию и допуски. Программа пока не сертифицирована, и не решены юридические вопросы ответственности, страхования, и прочего, поэтому пока программа с юридической точки зрения, может только дать подсказку человеку.
pasetchnik
21.11.2017 13:00И это уже было бы отлично! Врач в спешке проверил снимок — ничего не увидел. Загрузил в базу. А вечером ему приходит уведомление: перепроверь-ка данные пациента за номером N. И он перепроверит. Более тщательно и последовательно. Если программа ошиблась — не велика потеря. Зато, если ошибся врач, это может спасти пациента.
А если перепроверкой по «звоночку» программы будет заниматься не врач, а какой-нибудь «НИИ Рентгенологии» — будет еще лучше.
Смысл в том, что не программа будет выносить диагноз, а значит юридически всё чисто.Valerij56
21.11.2017 19:46В любом случае ответственность будут нести люди. Но через некоторое время решения юридически будет принимать нейросеть, поэтому в случае ложноотрицательного или ошибочного диагноза штрафы будет платить фирма-владелец нейросети (или её страховая компания).
gagmaker
23.11.2017 08:27через некоторое время решения юридически будет принимать нейросеть… штрафы будет платить фирма-владелец нейросети
… формальное предположение,… как установленный факт.
;)Valerij56
23.11.2017 10:21Никакого «формального предположения», просто так это работает.
Предположим, что человек прошёл рентгеновское обследование, и нейросеть приняло решение о том, что он болен. Пациент и его снимок с пометками интересных мест поступают к врачу с рекомендациями нейросети по его лечению, и здесь всё понятно — ответственность за лечение несёт врач.
Если решение отрицательное и правильное — то всё в порядке.
Если решение ложноположительное, то врач, ведущий лечение, рано или поздно, по результатам анализов поймёт это, и отправит претензию фирме-владельцу нейросети. Хотя здесь тоже нужно юридическое решение, но объём потерь, как правило, будет небольшим при правильных действиях лечащего врача.
Но всё встаёт на дыбы в случае ложноотрицательного заключения нейросети. Возможно и вероятно, что высококвалифицированный врач этот снимок и не увидит. Поэтому в случае ложноотрицательного заключения владелец и производитель нейросети должны понести ответственность, обычно финансовую, так как нет злого умысла. Для того, чтобы денег на эти выплаты гарантированно хватило, фирмы застраховывают свою ответственность перед пациентами в страховых компаниях.
Так это работает, и у меня нет причин думать, что в данном случае это будет иначе.
runapa
21.11.2017 14:48Такие системы вероятно позволят снизить нагрузку на врачей?
Главное чтобы бюджеты не порезали…Valerij56
21.11.2017 19:48Успокойтесь, у нас в поликлиниках и больницах такой системы нет, и, вероятно, не будет. Зато частный врач заведёт аккаунт, и будет «консультироваться» у нейросети.
blik13
Насколько более точно? (прошу прощения, с английским совсем не дружен)