Анна Хоружая – Применение медицинских изделий на основе технологий искусственного интеллекта в лучевой диагностике. Компьютерная томография головного мозга, компьютерная томография и рентгенография органов грудной клетки, маммография. Учебное пособие (страница 2)
– основные показатели диагностической точности медицинских изделий с технологиями искусственного интеллекта, применяемых в работе врача-рентгенолога;
– интерпретировать и анализировать полученные при рентгенологическом исследовании результаты, выявлять рентгенологические симптомы и синдромы предполагаемого заболевания с применением медицинских изделий на основе технологий искусственного интеллекта;
– выполнять измерения при анализе изображений с применением медицинских изделий на основе технологий искусственного интеллекта;
– использовать МИ с ТИИ, интегрированные на платформу «МосМедИИ» и/или в информационные системы в сфере здравоохранения субъектов Российской Федерации;
– навыками использования автоматизированных систем на основе технологий искусственного интеллекта для анализа, интерпретации и описания результатов лучевых исследования;
– навыками документирования результатов применения медицинских изделий на основе ТИИ.
Изучение материала рассчитано на 12 академических часов самостоятельной работы. Для успешного освоения материала рекомендуется наличие доступа: к радиологической информационной системе (предпочтительно использовать систему, развернутую в учебном компьютерном классе, или макет автоматизированного рабочего места врача-рентгенолога); сети Интернет для ознакомления со ссылками на цитируемые материалы. В целях проверки усвоения информации предусмотрены ответы на вопросы для самоконтроля.
Глава 1. Базовые принципы применения технологий искусственного интеллекта в лучевой диагностике
Национальная стратегия развития искусственного интеллекта в Российской Федерации на период до 2030 г.3 устанавливает цели и основные задачи такого развития, а также меры, направленные на использование искусственного интеллекта для обеспечения национальных интересов и реализации стратегических национальных приоритетов, в том числе в области научно-технологического развития.
Стратегия предусматривает следующее определение: искусственный интеллект (ИИ) – комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые с результатами интеллектуальной деятельности человека или превосходящие их. Комплекс технологических решений включает в себя информационно-коммуникационную инфраструктуру, программное обеспечение (в том числе то, в котором используются методы машинного обучения), процессы и сервисы по обработке данных и поиску решений.
В октябре 2019 г. Национальная стратегия прямо установила, что использование ТИИ в социальной сфере поспособствует созданию условий для улучшения уровня жизни населения, в том числе за счет повышения качества услуг в сфере здравоохранения, включая профилактические обследования, диагностику, основанную на анализе изображений, прогнозирование возникновения и развития заболеваний, подбор оптимальных дозировок лекарственных препаратов, сокращение угроз пандемий, автоматизацию и точность хирургических вмешательств.
Из этого следует, что именно лучевая диагностика – одна из ключевых сфер для внедрения и масштабного применения ТИИ. Базовые принципы такого применения систематизированы в предварительном национальном стандарте ПНСТ 873—2023 «Системы искусственного интеллекта в лучевой диагностике. Основные положения»4, который и цитируется далее.
В лучевой диагностике ТИИ предназначены для:
1) повышения доступности, безопасности и качества оказания медицинской помощи;
2) автоматизации рутинных операций, связанных с интерпретацией медицинских изображений;
3) повышения производительности труда и эффективности использования ресурсов, в первую очередь – кадровых.
Перечисленные положения можно считать
– прием (ввод данных), обработка и передача медицинских изображений, содержащих в том числе метаинформацию об объектах и параметрах изображений;
– интерпретация медицинских изображений;
– сортировка медицинских изображений по вероятному наличию патологии с целью оптимизации работы врача;
– формирование текстового описания результатов анализа;
– формирование графической разметки/дополнительных изображений с результатами анализа;
– формирование системного сообщения с целью маршрутизации на основании результатов анализа.
Приведенные цели и задачи зафиксированы в ПНСТ 873—2023.
Технологии искусственного интеллекта служат основой программного обеспечения и аппаратно-программных комплексов, которые в обязательном порядке получают статус
Медицинские изделия на основе ТИИ для лучевой диагностики обязательно строго соответствуют требованиям качества, безопасности и эффективности, установленным нормативно-правовыми актами, клиническими рекомендациями, национальными стандартами и прочими релевантными документами.
Согласно ПНСТ 873—2023, программные продукты на основе ТИИ для лучевой диагностики разделяются на группы по:
– методам и методикам исследований, с использованием которых получены медицинские изображения (рентгенография, маммография, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, ультразвуковая диагностика и др.);
– назначению (сегментирование, классификация, идентификация и их комбинация, морфометрия, контроль качества выполнения исследования, мониторинг признака патологических изменений во времени, а также предсказание развития процесса);
– количеству анализируемых органов/тканей/анатомических областей на наличие патологических изменений (для распознавания (анализа) медицинских изображений на наличие патологических изменений одного органа; комплексные решения);
– видам патологических изменений/целевых патологий, выявляемых при одной обработке изображения;
– входным данным (одно исследование, серия исследований (в динамике) или исследование с клинической информацией);
– способам обучения производителем конкретного продукта в процессе эксплуатации (повторное или непрерывное);
– параметрам эффективности и точности;
– методам управления знаниями и методам обучения;
– производительности;
– системной совместимости.
Технически МИ на основе ТИИ подключаются и интегрируются с автоматизированными рабочими местами (системами архивирования и передачи изображений (т. н. PACS)), медицинскими информационными системами медицинских организаций, государственными информационными системами в сфере здравоохранения субъектов Российской Федерации (централизованными архивами медицинских изображений в их составе), с Единой государственной информационной системой в сфере здравоохранения (ЕГИСЗ).
Отдельным специальным техническим сценарием является интеграция медицинских изделий на основе ТИИ с платформой «МосМедИИ» (https://мосмедии.рф/), предназначенной для организации и предоставления доступа государственным медицинским организациям к лучшим решениям на основе ТИИ.
Между перечисленными информационными системами и МИ на основе ТИИ происходит обмен данными – безусловно, с учетом полного комплекса мер защиты информации, обеспечения конфиденциальности персональных данных, сохранения врачебной тайны.
На условный «вход» МИ на основе ТИИ поступают результаты лучевых исследований в стандарте DICOM, опционально – клинические данные из карты пациента, различные метаданные.
Условный «выход» содержит:
– системное сообщение для направления в информационную систему;
– текстовое заключение в формате DICOM Structured Report;
– дополнительную серию изображений с графическими и буквенно-числовыми результатами работы ТИИ (в частности, в формате DICOM Secondary Capture).
Текстовое заключение содержит детальное описание признаков аномалии и патологии, если применимо, то релевантных пороговых значений (например, максимальный размер сосудов, объем пораженной ткани и т.д.); информацию о наименовании, изготовителе и версии примененного МИ на основе ТИИ5. Описание в обязательном порядке формируется с использованием стандартизованных систем анализа и протоколирования результатов лучевых исследований (например, международной системы – Reporting and Data System (RADS) и прочих аналогов), в первую очередь тех, которые включены в клинические рекомендации.
В ходе применения ТИИ в обязательном порядке обеспечивается сохранение исходного изображения и всех исходных данных в неизмененном виде6.
Результаты работы МИ на основе ТИИ представляют собой электронные медицинские записи7, включаемые в электронную медицинскую карту пациента для возможного дальнейшего использования уполномоченным медицинским работником – специалистом в области лучевой диагностики.
Глава 2. Основные способы и модели применения технологий искусственного интеллекта в лучевой диагностике
Основные методические способы и организационные модели применения МИ на основе ТИИ в лучевой диагностике:
– автоматизированная морфометрия;
– контроль качества;
– поддержка принятия врачебных решений;
– оппортунистический скрининг;
– двойной просмотр;
– автономная сортировка.
NB! На практике границы между отдельными способами и моделями достаточно условны. Обычно имеют место комбинация и взаимное дополнение; например, автоматизированная морфометрия – это, по сути, базовая функция, так или иначе входящая в состав всех прочих способов применения ТИИ.