Фото © Laeneco
Трудности, связанные с лечением заболеваний легких
По данным Всемирной организации здравоохранения, на респираторные заболевания приходится 10% периода нетрудоспособных лет. И это одна из самых частых причин обращения людей в поликлиники (после сердечно-сосудистых заболеваний).
Самый распространенный метод выявления болезней легких — аускультация. Он заключается в прослушивании звуков, вызванных деятельностью внутренних органов. Аускультация известна еще с 1816 года. Первым, кто применил её на практике, был французский врач и анатом Рене Лаэннек. Он же является изобретателем стетоскопа и автором научного труда с описанием основных аускультативных феноменов — шумов, хрипов, крепитаций.
В XXI веке в распоряжении врачей имеются аппараты УЗИ, которые позволяют не просто услышать, но увидеть внутренние органы. Несмотря на это метод аускультации до сих пор остается одним из основных врачебных инструментов. К примеру, важность аускультации в медицинской практике подчеркивает доктор медицинских наук Валентин Фустер (Valentin Fuster). В своем исследовании он привел шесть случаев (все они произошли в течение 48 часов), когда диагностика со стетоскопом помогла поставить точный диагноз, неочевидный на снимках.
Но все же метод имеет свои недостатки. В частности, у врачей нет средств объективного контроля результатов аускультативного исследования. Звуки, которые слышит доктор, нигде не фиксируются, а качество оценки зависит исключительно от его опыта. По различным оценкам, точность, с которой врач способен выявить патологию, составляет приблизительно 67%.
За решение этих проблем взялись инженеры из Laeneco — стартапа, прошедшего через акселерационную программу Университета ИТМО. Они разработали умный стетоскоп, использующий алгоритмы машинного обучения для выявления заболеваний легких по аудиозаписи.
Возможности и перспективы решения
Электронный стетоскоп имеет чувствительный микрофон, который улавливает более широкий диапазон частот, чем человеческое ухо. При этом врачи получают возможность увеличивать громкость слышимых шумов. Это важно при работе с полными пациентами, так как звук хуже проникает сквозь толстые ткани человека. Плюс функция актуальна для медработников в возрасте, у которых острота слуха уже не та, что в молодости.
Выявлять звуки, свидетельствующие о наличии заболевания, помогают глубокие нейронные сети. Сейчас точность их работы составляет 83%, но в теории этот показатель можно увеличить до 98%. Команда стартапа уже собирает новые данные для расширения обучающей выборки.
Фото: Pixino / PD
Умный стетоскоп работает в паре со смартфоном. Приложение дает пользователям рекомендации, касающиеся проведения диагностики, сохраняет и обрабатывает записи, отображает результаты измерений. Благодаря этому устройством могут пользоваться люди, не имеющие медицинского образования.
Команда Laeneco убеждена, что умный стетоскоп поможет снизить вероятность появления хронических заболеваний легких, и планирует расширить возможности инструмента. Одна из главных задач — разработать функциональность для выявления сердечных патологий.
О Laeneco
Команда Laeneco состоит из трех человек: Евгения Путина, Сергея Чухонцева и Ильи Скоробогатова.
Евгений работает программистом-инженером в Лаборатории «Компьютерные Технологии» Университета ИТМО и ведет кружок Kaggle Club по решению практических задач машинного обучения. Он также является автором ресурса Aging.ai, способного предсказать возраст пациента по анализу крови.
Второй член команды — Сергей — окончил Институт права в Удмуртском госуниверситете и является одним из авторов концепции сетевого завода. Она предназначена для управления множеством независимых производств.
Что касается Ильи, то он выпускник Университета ИТМО по специальности «Информационные технологии и программирование», который долгое время занимался вопросами автоматизации производства и документооборота. Идея создать умный стетоскоп пришла именно ему, когда он разрабатывал датчик для анализа звуков, издаваемых машинными станками.
В 2017 году команда в составе Laeneco прошла акселерационную программу Future Technologies ITMO. Участники сформировали бизнес-модель и разработали MVP умного стетоскопа. Систему презентовали на стартап-фестивале *SHIP-2017 в Финляндии и питерском форуме ПМЭФ’18. Также в 2018 году проект стал победителем питч-сессии «Япония — страна восходящих стартапов», организованной Технопарком Университета ИТМО совместно с экспертами из Азии. Тогда же Laeneco получили предложение вывести свой продукт на японский рынок.
Другие хабрапосты Университета ИТМО:
- Дайджест исследований Университета ИТМО: тренды и новые достижения ученых
- Механизированные руки и манипуляторы — о нашей лаборатории робототехники
- Как работает Университет ИТМО: экскурсия по лаборатории киберфизических систем
- Фаблаб Университета ИТМО: DIY-коворкинг для творческих людей
P.S. Если вы имеете отношение к Университету ИТМО и хотели бы рассказать о своем проекте или научной работе в нашем блоге на Хабре, присылайте потенциальные темы itmo в ЛС.
Комментарии (17)
avia07
24.03.2019 10:45Я не понял: проект в какой стадии реализации? Из статьи я даже нормальной презентации не увидел, кроме того что в 2017 г
участники сформировали бизнес-модель и разработали MVP
умного стетоскопа а также сделали две презентации за два года. Даже для «Я пиарюсь» пока маловато. Но идея зачетная. Спасибо.
motpac
24.03.2019 11:49Там если по ссылочке пройти laeneco.ru, то его даже купить можно.
avia07
24.03.2019 14:39То есть это оказывается гаджет для смартфона. А я надеялся что в каждой поликлинике у врачей будет.
А по ссылке информации ноль.
Все что есть это цитатаЧТО ТАКОЕ LAENECO?
Электронный стетоскоп с приложением на телефон позволяет вам самостоятельно прослушивать лёгкие без врача и определять, есть ли патологические звуки в дыхательных путях или нет. Своевременное обнаружение патологий и незамедлительное обращение к врачу предупредит появление серьезных заболеваний.
Zmiy666
24.03.2019 15:03Это хороший пример того, как средства диагностики становятся доступны каждому. Просто прослушал свои легкие и легкие всей семьи с помощью этого агрегата и сразу узнал, все ли в порядке, или требуется к врачу. Это очень удобно, точность выше чем у врача и после предъявления ему найденной агрегатом проблемы — позволит сразу назначить более качественную диагностику. Думаю при расширении базы можно будет выявить разные проблемы до того, как они станут вызывать дискомфорт… а обычно именно он заставляет человека пойти к врачу.
Вот интересно, эта штука может еще и сердце проверять? Оно создает определенный шум и вполне возможно при нормальной базе можно будет выявить патологии так же как с легкими… конечно есть специальные приборы для этого, но ведь тут можно просто допилить к уже существующему приложению функцию с минимальными затратами и делать две проверки сразу, легких и сердца.
furtaev
24.03.2019 14:19Позиционирование девайса непонятно: в статье говорится о том, что он для врачей, а на сайте производителя — что это устройство для домашнего использования самими пациентами.
ru_vlad
24.03.2019 16:20+1Если бы было так все просто, то и врачи были не нужны.
Надо не просто записать звук, данное, электронный стетоскопы делают давно, НАДО правильно записать звук и его проанализировать. Например если у человека повышенная "лохматость" звуки будут совершенно другие, если подкашливает или одышка это вообще другое. Поэтому только на месте врач и обязательно с опытом может разобраться что и как.
Bangybug
24.03.2019 19:42Начинал делать такое, есть проблема с тем, что звуки поступают разные, громкие и тихие. Это не всегда вмещается в динамический диапазон. Следующий шаг — встроить два микрофона, один чуть задавить для записи более громких звуков, другой — наоборот. Только и с этим не всё гладко, ведь сам микрофон тоже может перегрузиться от громкого звука, и это может требовать какое-то время на восстановление, микрофон ненадолго «глохнет». Если кто-то, из врачей, профессоров, заинтересуется, можно попробовать набрать данные, чтобы попытаться сделать классификатор.
Stas911
24.03.2019 21:51Ну, натренеровать сетку — не особо большая проблема сейчас. А выдает ли система данные ПОЧЕМУ она считает так или иначе и можно ли по этим данным как-то валидировать правильность результата? А то ведь цена ошибки высока.
Zmiy666
25.03.2019 08:40вроде это не особо то и нужно да и не обязательно, ибо просто дополнение — вот если бы сетка ставила диагноз и назначала лечение/доп анализ — тогда да, нужно было знать как именно она это делает. А так это именно что вспомогательный агрегат, который может подсказать врачу, что надо бы внимательнее посмотреть на пациента и возможно назначить доп анализы, а пациенту — что надо бы посетить врача — чтоб узнать, не гонит ли прибор. В конечном итоге все равно все решения принимает врач.
fragile
24.03.2019 23:46ПатАлогический шумы в заголовке на сайте порадовали. Ждем заключения психиатОров.
Wandy
25.03.2019 05:50А как с исходными данными? Отличить везикулярное дыхание от бронхиального — два занятия по пропедевтике и человек 10-20 послушать на обходе. С известными диагнозами и ожидаемой аускультативной картиной. Нормально слушать пациента — пара лет тренировки (шум трения плевры, хрипы, которые тоже делятся...) И анализ того, что слышится — это не главное. Главное — научиться задать правильные вопросы во время исследования. Допустим, система распознала мелкопузырчатые хрипы. Она распознает одновременно акцент второго тона на аорте? Она спросит про образ жизни, привычки, усталость и данные последнего ЭКГ? Любая система для «домашней» диагностики — это палка о двух концах. Не зря FDA к этим штукам относится очень настороженно.
C4ET4uK
25.03.2019 07:42Ну я думаю она как минимум сможет разделить «тут все ок», и «а сходи все-таки к доктору».
Wandy
25.03.2019 08:07Ну… У меня приличный «Литцман», купленный на заре моей студенческой юности за 80$. Эта штука будет стоить долларов 200. Не для аптечки так-то. Таким образом основной потребитель — люди, больные ХОБЛ. И штука должна знать текущую картину с индивидуальными особенностями и уметь определять осложнения. То есть быть в постоянном контакте с врачом, который наблюдает пациента. Это не сложно, но ограничивает рынок, хотя и запускает на рынок очень дорогих медицинских устройств, оплачиваемых некоторыми страховыми компаниями (мы не говорим о РФ). И разделение здесь не «ОК» и «к доктору», а «пешком к доктору» и «бегом к доктору».
furtaev
25.03.2019 21:58Стоит девайс в России $90, а для англоязычной аудитории уже 200 ))) Такой вот финт разработчиков.
piligrim130
25.03.2019 08:39Ну да просто дорогая игрушка — врач в больнице не будет покупать такое — там есть куча другого оборудования а поликлиника или скорая обойдутся и обычным. Тем более стетоскоп скорее аксессуар модный чем средство диагностики.
Zmiy666
забавно, что никто этого раньше не сделал… казалось бы решение валяется на поверхности и реализуется с полпинка…
А у меня был небольшой, похожий проектик со звуком, когда по звуку мотора машины можно было бы понять неисправность и степень износа двигателя, типа раз это может автомеханик — то и нейросеть сможет… но там все куда сложнее было и условностей гораздо больше… народ не стал преодолевать трудности и разбежался. А так было бы удобно — любой мог бы записать звук мотора на смартфон и получить отчет о состоянии двигателя… сильно помогло бы тем кто в машинах вообще ноль. С удовольствием бы возобновил его, но…