В ПГУ создали веб-приложение для диагностики коронавирусной пневмонии с применением технологий искусственного интеллекта
В подведомственном Минобрнауки России Пензенском государственном университете создали веб-приложение IDoctor, предназначенное для врачей-рентгенологов. Теперь медики смогут с высокой точностью обнаружить признаки вирусной пневмонии, вызванной COVID-19, на рентгеновских снимках грудной клетки. Веб-приложение интегрировано с искусственной нейронной сетью, обученной на 1240 рентгеновских снимках грудной клетки. На разработанную программу получено государственное свидетельство. Об этом сообщило ТАСС.
Одна из наиболее опасных для человека болезней — пневмония (воспаление легких). Заболевание характеризуется острым воспалительным инфекционным процессом, поражающим легочную ткань. При неправильном лечении или запущенной форме течения заболевания недуг может привести к смерти человека.
Начиная с 2019 года, об пневмонии заговорил весь мир, так как отягощающим фактором лечения и выздоровления пациентов от коронавирусной инфекции стало воспаление легких.
Вирусная пневмония развивается приблизительно у каждого пятого зараженного ковидом. На начальной стадии коронавирусная пневмония зачастую развивается бессимптомно. При крепком иммунитете организм сам способен справиться с болезнью. Проблемы начинаются при слабой иммунной системе. В таких случаях важно своевременно обнаружить пневмонию.
Вирусная пневмония, вызванная COVID-19, и классическая бактериальная пневмония имеют принципиальные различия. Коронавирусная пневмония провоцируется вирусами SARS-CoV-2, а классическая — бактериями. Есть разница также в степени течения пневмонии, ее лечении, пораженных структурах легких.
Наибольшей чувствительностью в выявлении изменений в легких, присущих COVID-19, имеет компьютерная томография (КТ). Стандартная рентгенография (РГ) не является таким высокочувствительным методом, но позволяет обнаружить основные признаки ковидной пневмонии. А также оценить степень поражения легких и риск ряда осложнений.
«Существует ряд доводов в пользу применения рентгенографии в качестве альтернативы КТ при выявлении изменений в легких, характерных для COVID-19», — рассказал один из разработчиков — д-р техн. наук, профессор кафедры «Медицинская кибернетика и информатика» ПГУ Леонид Кривоногов.
Отметим, КТ — дорогостоящий метод обследования. Компьютерными томографами оснащены не все медицинские учреждения (в России их всего несколько тысяч). А самый большой недостаток — высокая лучевая нагрузка. Доза облучения выше, чем при рентгенографии, в несколько десятков и сотен раз.
«Поэтому некоторые эксперты считают, что рентгенография грудной клетки с последующей интеллектуальной классификацией изображений может быть основным инструментом для скрининга COVID-19 во время пандемий», — уверен Леонид Кривоногов.
По его словам, выявить пневмонию на начальном этапе поможет веб-приложение IDoctor со встроенным искусственным интеллектом. Благодаря нейросети, обученной на более чем 1200 рентгеновских снимках грудной клетки, станет возможным за несколько секунд выявлять ковидную пневмонию, не прибегая к КТ-обследованию. Отметим, материалом для обучения послужили рентгеновские снимки из открытых источников.
Научный коллектив Пензенского госуниверситета — д-р техн. наук, профессор кафедры «Медицинская кибернетика и информатика» Леонид Кривоногов, студент Медицинского института Илхомджон Иномбоев — разработал «Программу для обнаружения признаков пневмонии, вызванной COVID-19, на рентгеновских снимках грудной клетки».
«Нам удалось доработать и обучить нейросеть так, что наше предложение стало неким уникальным продуктом», — рассказал Леонид Кривоногов.
Разработчики предполагают, что веб-приложение станет «правой рукой» врачей-рентгенологов. В нем — автоматизированная классификация рентгеновских снимков грудной клетки пациентов с вирусной пневмонией и здоровых.
«Наше предложение позволяет „разгрузить” врача и его подстраховать. Разумеется, решение всегда остается за человеком, но убедиться в правильности поставленного диагноза или же наоборот усомниться поможет искусственный интеллект. Так, диагноз будет ставиться точнее», — уверен Леонид Кривоногов.
Кроме того, веб-приложение IDoctor может стать дополнением к региональным медицинским информационным системам. Разработанная демоверсия простая в использовании. Перейти к приложению можно по ссылке. Далее врачу предложат загрузить интересующие рентгеновские снимки для анализа. В течение нескольких секунд IDoctor выдаст пользователю заключение: «наличие признаков вирусной пневмонии» или «отсутствие признаков вирусной пневмонии».
Программа со встроенным искусственным интеллектом в 90–95% случаев указывает на признаки вирусной пневмонии. К тому же искусственный интеллект будет обучаться на постоянной основе. Материалом послужат снимки, которые будут обследовать медики.
В настоящее время ученые работают в нескольких направлениях: дорабатывают пользовательский интерфейс и расширяют рамки исследования.
В планах — обучить нейросеть распознавать также и бактериальную пневмонию.
«Мы уверены, что в современном мире медицины такое веб-приложение необходимо. Диагностика станет точнее и доступнее. Ковид до сих пор присутствует в нашей жизни. С ним бороться можно и с помощью машинного обучения», — сказал Леонид Кривоногов.
На «Программу для обнаружения признаков пневмонии, вызванной COVID-19, на рентгеновских снимках грудной клетки» получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Ведутся переговоры о тестовом внедрении изобретения.