Уфимские ученые разработали медицинское приложение по диагностике пневмонии

Ученые из Уфы разработали мобильное приложение по диагностике пневмонии. Приложение, созданное университетом Евразийского НОЦ — УГАТУ в рамках нацпроекта «Наука и университеты», основано на анализе снимков компьютерной томографии и рентгенографии. Оно использует методы искусственного интеллекта, машинного обучения и глубоких нейронных сетей.

«С развитием цифровизации, методов искусственного интеллекта и машинного обучения у специалистов УГАТУ появилась возможность создавать приложения, которые помогут медикам сохранять человеческие жизни — наши разработки способствуют принятию решений. Они востребованы медиками, и интерес к продолжению нашей работы в этом направлении огромен. Сейчас цифровизация находится на таком уровне, когда мы может создавать приложения для распознавания самых разных заболеваний, а также предсказания течения заболеваний при наличии данных в динамике», — прокомментировал ректор УГАТУ Сергей Новиков.

Искусственная нейронная сеть сначала обучается на наборе с известными диагнозами, а затем уже самостоятельно диагностирует наличие пневмонии, вызванной коронавирусной инфекцией, и объем поражения легких. Исходные данные для машинного обучения брались из открытых источников и предоставлялись медиками в обезличенном виде (без указания личных данных).

В приложение введены элементы объяснимого искусственного интеллекта, когда система распознавания дает пояснение о принятии того или иного решения.

Основное преимущество новой разработки — высокая точность распознавания, и это является несомненным достоинством для молодых специалистов. Все разработанные приложения могут быть использованы также при обучении студентов медицинских специальностей.

Работа по созданию медицинских приложений ведется в сотрудничестве с кафедрой пропедевтики внутренних болезней БГМУ, доктором медицинских наук профессором Рустэмом Зулкарнеевым, который выступает экспертом предметной области.

Разработка поможет автоматизировать рутинную работу и снизить нагрузку на врачей. При этом окончательный диагноз определяет специалист: приложения не заменяют врача и рассматриваются как второе мнение. «Наша задача — помочь врачу, а не заменить его», — отмечают разработчики.

С 2018 по 2021 год группа ученых и исследователей факультета информатики и робототехники под руководством Гюзель Шахмаметовой разработала несколько десятков приложений, работающих на основе искусственного интеллекта и машинного обучения. Только в рамках работы по диагностике состояния легких появились программный симулятор при обучении аускультации легких; приложения по распознаванию и интерпретации экспираторной кривой «поток-объем» (спирометрия) при диагностике бронхолегочных заболеваний, для мобильного устройства при первичной диагностике пропускной способности дыхательных путей пациента на основе анализа звуковой информации, по распознаванию узлов в легких по снимкам КТ, по распознаванию пневмоний по R-снимкам и других болезней органов дыхания; телемедицинские сервисы для выявления и классификации типов пневмоний и распознавания очагов негомогенности легких по КТ-снимкам и другие.

В УГАТУ отмечают, что все приложения разработаны по запросу медиков, есть значительный интерес и со стороны рынка, и со стороны международных партнеров вуза. Исследования поддержаны грантом РФФИ «Технологии обработки биомедицинских данных с применением машинного обучения» (2019–2021 годы, руководитель — Гюзель Шахмаметова).

В ближайшем будущем специалисты университета планируют представить систему поддержки принятия клинических решений при диагностике болезней органов дыхания; персонифицированную комплексную систему сопровождения процесса реабилитации, в том числе после перенесенной коронавирусной инфекции; систему поддержки принятия решений для профилактики и лечения бронхолегочных заболеваний и оценки рисков заболеваний, осложнений и их лечения в рамках персонализированной медицины.

Решением президента России Владимира Путина 2021 год признан Годом науки и технологий. Задача — привлечь талантливую молодежь в сферу науки, повысить вовлеченность исследователей в реализацию стратегии научно-технологического развития, а также сформировать у граждан страны представление о реализуемых сегодня государством и бизнесом инициативах в области науки.