Ученые петербургского Политеха и Санкт–Петербургского клинического научно–практического центра специализированных видов медицинской помощи (онкологического) создали первую в стране интеллектуальную систему распознавания опухоли легких на снимках КТ.
Разработчики нарекли ее Doctor AIzimov — объединили заслуги перед роботехникой писателя–фантаста Айзека Азимова с аббревиатурой AI, скрывающей artificial intelligence (англ. — искусственный интеллект). Разработка алгоритма осуществлялась на грант от Российского научного фонда размером 15 млн рублей, рассчитанных на 3 года.
Система внимательно "читает" загруженный снимок и выдает результат: выделяет на нем патологию и предоставляет врачам информацию в виде понятных гистограмм, которые обозначают форму и структуру опухоли в легких. За каких–то 20 секунд Doctor AIzimov может найти опухоль размером 2 мм. Таких навыков программа достигла самостоятельно — благодаря заложенному алгоритму самообучения. "Цифровой доктор" уже успешно сдал первичный экзамен на профпригодность, проанализировав снимки 60 пациентов онкоцентра. Новую технологию сразу же поспешили запатентовать.
К разработке системы ученые приступили в мае прошлого года. Как рассказал заведующий Научно–исследовательской лабораторией нейросетевых технологий и искусственного интеллекта СПбПУ Лев Уткин, программа требует очень тонкой настройки для выдачи оптимального результата: "Ошибки, конечно, у системы есть, она небезупречна. Все зависит от того, какой порог принятия решений мы выставляем. Если мы его занижаем для того, чтобы не пропускать даже самых мельчайших опухолей и метастазов, то мы повышаем количество ложноположительных случаев: когда выбирается лишнее с предположением, что это опухоль. Далее врач должен самостоятельно посмотреть на снимок и определить, что именно обнаружила система".
Алгоритму предстоит пройти также серию закрытых и открытых испытаний, после чего его можно будет использовать на практике. Разработчики надеются завершить все проверки за 2 месяца. Со временем Doctor AIzimov научат анализировать УЗИ и рентгеновские снимки других внутренних органов. Все данные будет обрабатывать суперкомпьютер Политеха, затем результаты отправят врачам.
По словам заведующей отделением лучевой диагностики онкоцентра Анны Мелдо, у разработки есть скептики: "Все новое воспринимается вначале с неким сопротивлением. У нашего алгоритма есть свои преимущества, которые отличают его от аналогов. Конечно, система создана в качестве помощника, чтобы врачу было комфортнее и проще работать".
Киндер–сюрприз для злой клетки
После обнаружения злокачественной опухоли необходимо взяться за ее уничтожение. Медицине известно множество разных способов, но ученые продолжают изобретать все новые пути. Так, в борьбу с карциномой вступили "карлики" размером в одну миллиардную — наночастицы–эндометаллофуллерены. Их изучением занимаются в Петербургском институте ядерной физики. Частицы способны накапливаться в раковых клетках, после чего их можно облучить нейтронами, что замедлит рост опухоли. По задумке ученых, частицы будут поступать в кровь пациента через инъекции. "Если это вводится в опухоль, то замечена рецессия, то есть уменьшение размеров опухоли, потому что эти частицы — эндометаллофуллерены углеродных оболочек образуют специальные структуры, блокирующие поступление в опухоль питательных веществ", — говорит заведующий лабораторией нейтронных физико–химических исследований Петербургского института ядерной физики Василий Лебедев.
Не многие с ходу выговорят "эндометаллофуллерены". Однако их структура несложна: фуллерен — это углеродная оболочка, полая внутри. Эндофуллерен уже содержит в себе атом или их группы. Получается, что эндометаллофуллерен — углеродная оболочка с атомом металла внутри. Этакий киндер–сюрприз, который получают раковые клетки, — но вовсе не к их радости. Попадая в организм человека, наночастицы могут концентрироваться вокруг опухоли, обнаруживая ее положение, а затем препятствовать ее росту — после нейтронного облучения.
Из трубки по опухоли
Разработки проводят и ученые из ЛЭТИ. В прошлом году институт подписал с АО "Светлана–Рентген", клинической больницей № 122 им. Л. Г. Соколова и венчурным фондом Euro Venture соглашение о совместной разработке серийного аппарата для лучевой терапии раковых опухолей.
"Сердце" изобретения — малогабаритная рентгеновская трубка, которая будет вводиться в тело пациента через разрез диаметром до 20 мм. Это позволит подбираться близко к опухоли и облучать ее с малого расстояния. Такой метод называется "брахитерапия", и именно для него специалисты завода "Светлана–Рентген" совместно с учеными и студентами ЛЭТИ первыми в России разработали эту трубку.
"Первая в РФ установка для интраоперационной лучевой терапии онкологических заболеваний находится в стадии разработки, сегодня создан действующий макет источника рентгеновского излучения. Его ждут технические испытания, которые мы закончим к лету. Потом начнется конструирование медицинской установки. В настоящее время широко используется методика внешнего облучения, при которой воздействию ионизирующего излучения подвергаются также и окружающие очаг заболевания здоровые ткани. Разработанная установка позволит облучать опухоль локально, минимально травмируя соседние органы и максимально высаживая дозу облучения точно в цель", — отметил заведующий кафедрой электронных приборов и устройств ЛЭТИ Николай Потрахов.
У зарубежных коллег есть свой прибор — Papillon 50. Это генератор рентгеновского излучения слабого напряжения (50 кВ) и высокой скорости (15 Гр/мин.), который применяется для лечения рака прямой кишки. Российский прибор пока разрабатывается для лечения рака легких, но, по словам Николая Потрахова, в будущем его планируют использовать для борьбы с другими видами карциномы, что пока недоступно западным врачам.
“
При выявлении многих видов рака на ранней стадии возможно эффективное лечение и полное выздоровление пациента. Уже более 10 лет мы занимаемся изучением методов ранней диагностики рака кишечника. Признанным в мире первым этапом скрининга рака кишечника считается выявление скрытой крови в кале количественным иммунохимическим методом. Многолетний опыт Японии и других стран мира, в том числе и России, показал, что скрининг обеспечивается наиболее эффективно количественной автоматизированной методикой.
Практика применения автоматизированной методики иммунохимического теста на скрытую кровь в кале в разных регионах РФ показала, что применение данной технологии позволяет проводить массовые централизованные исследования и определять вероятность и локализацию рака кишечника на ранней стадии, что дает возможность создать и вести статистику для отображения истинного положения дел в регионе по данному виду новообразований.
При правильной организации ранней диагностики можно добиться выявления до 70% рака кишечника на I стадии. Мы глубоко убеждены, что данный диагностический метод позволит сохранить здоровье, работоспособность и качество жизни людей, попадающих в группу риска развития колоректального рака.
Станислав Коновалов
генеральный директор «АГРОС–ИНТЕРНЕЙШНЛ»
“
Могу отметить, что недостаточно использован потенциал частной медицины в сфере диагностики и выявления онкологических заболеваний. У частных клиник для этого есть все возможности: и оборудование, и врачи. Здравоохранение и граждане Петербурга только выиграют, если будет увеличено финансирование диагностики за счет средств ОМС частных медицинских организаций и у пациентов появятся более широкие возможности для своевременного обращения. Сейчас со стороны государства очень пристальное внимание к онкологическим программам, и мы ожидаем, что территориальный ФОМС и комитет по здравоохранению будут в этом году активно использовать возможности и потенциал частной медицины.
Александр Солонин
генеральный директор СРО «Ассоциация частных клиник Санкт–Петербурга»
