Компьютеры диагностируют рак лучше врачей

Смогут ли когда-нибудь компьютеры заменить врачей? Вполне вероятно, и первые шаги в этом направлении сделаны. Профессия медика вполне алгоритмизированная - сначала несколько лет студентам “загружают” знания, потом какое-то время их закрепляют на практике, показывая методы применения теории на пациентах. Но всё тоже самое могут делать и современные суперкомпьютеры с искусственным интеллектом. И они это делают, например в диагностической лаборатории Ананта Мадабхуши (Anant Madabhushi) университета Кейс Вестерн резерв компьютеры регулярно побеждают своих живых прототипов - врачей. При диагностике сердечной недостаточности, обнаружении различных видов рака и в прогнозировании течения болезни.

Но смогут ли такие машины заменить патологов, радиологов и докторов других специализаций? Мадабхуши уверен, что в ближайшее время этого не произойдет, хотя многие его коллеги встревожены возможностью остаться без работы из-за программистов. Технологии обработки диагностических снимков превзошли человеческое зрение и опыт, в университетском центре после начала работы в 2012 году добились отличных результатов в компьютерных исследованиях сердечно-сосудистой системы, мозга, легких, груди и предстательной железы.

Машинный анализ не только дает ценные инструменты для диагностики заболеваний, но также помогает идентифицировать пациентов с менее агрессивными легкими формами, которые не требуют жестких методов лечения.

С 2016 года Мадабхуши и его команда получили от Национального онкологического института почти 10 миллионов долларов США для разработки вычислительных инструментов анализа цифровых снимков патологий молочной железы, легких, головы и шеи. Целью было определение, кому из пациентов нет необходимости применять агрессивную лучевую или химиотерапию.

Конечно, в этом случае компьютер не может заменить специалиста, но он дает ему уникальный инструмент поддержки принятия решений. И это делает лечение более эффективным и менее рискованным. Программа может помочь сократить время, затрачиваемое на пациентов, у которых есть сомнения в диагнозе - часто у них нет злокачественных опухолей. И наоборот врачи смогут сосредоточиться на более опасных случаях и выборе лучшей стратегии лечения.

Рассмотрим три недавних примера из лаборатории Мадабхуши.

Система компьютерной визуализации правильно предсказала сердечную недостаточность для 105 пациентов с 97-процентной точностью. Для сравнения, два живых специалиста - патолога показали точность прогноза в 74% и 73% соответственно. Результаты этого сравнительного исследования были недавно опубликованы в журнале “PLOS ONE”.
Лаборатория Мадабхуши при финансовой поддержке Министерства обороны США провела эксперимент в области радиологии по параллельному определению доброкачественных и злокачественных образований на снимках компьютерной томографии. Обычные, живые врачи могут отмечать до половины всех новообразований как подозрительные, однако около 98 процентов из них фактически оказываются доброкачественными. Компьютерный анализ показал результат на 5-8 процентов точнее, чем два радиолога-эксперта.
В международном исследовании (в США, Финляндии и Австралии) сканировались снимки пациентов с раком предстательной железы, и алгоритмы компьютерной визуализации опять превзошли обычных врачей. В более чем 70 процентах случаев, когда радиологи пропустили наличие клинически значимого рака предстательной железы при магнитно-резонансной томографии (МРТ), программный алгоритм вычислил его наличие. Также, в половине случаев, когда врачи ошибочно идентифицировали наличие рака, машина смогла правильно определить, что заболевания нет.

Эти исследования показали, что есть потенциальная возможность использовать программы диагностики для обследования пациентов, теперь нужно их проверить на больших группах больных, чтобы результаты сравнения с экспертными оценками людей были абсолютно достоверными. Если точность удастся сохранить, то компьютеры несомненно значительно повысят эффективность работы врачей.

За счет чего компьютеры диагностируют лучше? Машины работают намного быстрее и способны оперировать большим количеством данных. Диагностические системы могут считывать, регистрировать, сравнивать и сопоставлять сотни снимков образцов тканей в течение времени, которое патологи тратят всего лишь на один слайд.

Затем они быстро, точно и в полном объеме определяют характеристики тканей вокруг новообразований - плотность, форму и структуру клеток и т.д., для определения степени риска определенных заболеваний.

Из этих данных, сопоставляя и сравнивая по заданным алгоритмам множество снимков машина создает модель объекта - предсказывая насколько агрессивным будет процесс, является ли опухоль злокачественной.

Эта информация должна помочь патологам и радиологам интерпретировать сканирования пациентов, даст дополнительные данные для назначения того или иного лечения или дополнительных обследований для уточнения диагноза.

Ученые ставят в пример Ботсвану, где на население в два миллиона человек приходится только один патолог. Он физически не может рассмотреть всех пациентов, но если бы ему помогала компьютерная программа - это было бы сделать проще. Врач в симбиозе с компьютерными системами - вот модель будущего медицины.