Юрий Васильев – Искусственный интеллект в лучевой диагностике: Per Aspera Ad Astra (страница 2)

Национальная стратегия прямо установила, что использование технологий искусственного интеллекта в социальной сфере поспособствует созданию условий для улучшения уровня жизни населения, в том числе за счет повышения качества услуг в области 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.

Спустя месяц после утверждения национальной стратегии Правительство города Москвы издало Постановление о проведении эксперимента по использованию инновационных технологий в области компьютерного зрения для анализа медицинских изображений и дальнейшего применения в системе здравоохранения города Москвы (далее – Московский эксперимент)2.

De jure целью Московского эксперимента стало «исследование возможности использования в системе здравоохранения города Москвы методов поддержки принятия решений на основе результатов анализа данных с применением передовых инновационных технологий»3.

De facto основной целью явилось исследование применимости, безопасности и качества технологий искусственного интеллекта (компьютерного зрения) в лучевой диагностике, а дополнительной – создание нового рынка в области цифровых технологий.

Московский эксперимент стал своеобразным «эпицентром», в котором сошлись:

– утверждение стратегической важности сквозного развития и внедрения технологий искусственного интеллекта;

– необходимость системного повышения производительности, доступности и качества лучевых исследований;

– научный подход в соответствии с принципами доказательной медицины, требовавший многоцентрового проспективного клинического исследования неограниченного числа алгоритмов искусственного интеллекта в условиях реального лечебно-диагностического процесса;

– экономическая целесообразность в виде создания новых сегментов рынка;

– необходимость создания условий для эффективного взаимодействия государства, организаций, в том числе научных, и граждан в сфере развития искусственного интеллекта.

Вместе с тем важно отметить, что Московский эксперимент был организован «не на пустом месте». Основанием его проведения стали результаты многолетней комплексной деятельности Научно-практического клинического центра диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы (НПКЦ ДиТ ДЗМ) – ведущего учреждения в области лучевой, инструментальной диагностики и цифровизации практической медицины.

Здесь очень важно подчеркнуть историческую преемственность. История развития технологий искусственного интеллекта – как составной части кибернетики, информатики, инженерии, компьютерных и биомедицинских наук – в России насчитывает около двух столетий. Точкой старта этого процесса можно считать издание в 1832 году научного труда Семена Николаевича Корсакова (1787—1853), содержащего описание конструкций пяти «машин, сравнивающих идеи», перфокарт, метода многокритерального поиска с использованием весовых коэффициентов, а также фактически первого способа обработки больших данных4. В ХХ веке научное развитие соответствующей предметной области связано с плеядой выдающихся отечественных ученых, среди которых можно особо отметить А. И. Берга, В. М. Глушкова, А. И. Китова, С. А. Лебедева, А. А. Ляпунова, Н. С. Мисюка, И. А. Полетаева. В сфере здравоохранения становление и уникальный прогресс биологической и медицинской кибернетики, автоматизированного анализа биомедицинских данных связан с именами Н. М. Амосова, П. К. Анохина, Н. А. Белова, Н. А. Берштейна, А. А. Богданова, М. Л. Быховского, М. П. Вилянского, А. А. Вишневского, С. А. Гаспаряна, М. С. Гельфанда, М. М. Завадовского, А. С. Кронрода, А. П. Матусовой, Ю. И. Неймарка, Э. Ш. Халфена, Д. С. Чернавского и многих-многих других замечательных врачей, организаторов здравоохранения, инженеров, математиков5. Научные знания и практический опыт, обобщенные в трудах этих выдающихся ученых, служат фундаментальной основой современных научных исследований в области технологий искусственного интеллекта в здравоохранении.

Деятельность НПКЦ ДиТ ДЗМ по изучению проблематики искусственного интеллекта (ИИ) в здравоохранении можно условно разделить на два этапа.

I. Научные и аналитические исследования в области искусственного интеллекта. В начале ХХI в. лучевая диагностика окончательно заняла лидирующие позиции среди прочих дисциплин в области цифровизации. В силу революционных преобразований парка диагностических устройств (перехода от «аналоговых» приборов к «цифровым») именно в рентгенологии и радиологии внедрялись самые передовые информационные и телекоммуникационные технологий. Отмечалась высокая готовность соответствующего врачебного сообщества к цифровым инновациям.

Вклад лучевой диагностики в скрининг, диагностику, стадирование, контроль динамики и результативности лечения множества нозологий постоянно и стремительно возрастает. В период 2014—2019 гг. в России отмечался ежегодный прирост абсолютного количества лучевых исследований на 2,5—3,0%, а в 2019—2020 гг. и в период пандемии COVID-19 – на 4,6—8,2%. Столь же интенсивно меняется структура исследований. Постоянно нарастает количество сложных современных методов – компьютерной и магнитно-резонансной томографии – причем во многом за счет исследований, выполняемых в амбулаторных условиях, в первичном звене здравоохранения. Относительно пропорционально сокращается число рентгенологических исследований, однако здесь есть свои особенности6.

На востребованность и количество рентген-исследований критично влияет профилактическое направление медицины, ведь именно рентгенография, флюорография и маммография служат основными инструментами скрининга онкологических заболеваний, туберкулеза и иных социально значимых заболеваний. В интересах обеспечения общественного здоровья требуется наращивание объемов их проведения.

Рост количества исследований взаимосвязан с характеристиками парка оборудования. На фоне интенсивного его увеличения и цифровизации во всей стране все более значительным становится вопрос эффективного и одновременно бережливого использования оборудования лучевой диагностики. Хорошо известна проблематика дисбаланса оснащенности аппаратурой, ее загрузки и доступности исследований. В условиях внедрения все большего количества современных аппаратов еще сильнее обостряется вопрос назначения и применения соответствующих современных методов исследований, прежде всего с контрастным усилением.

На основе сказанного следует заключить, что в современном здравоохранении существенным образом изменились условия и требования к работе врачей-рентгенологов. Теперь эти специалисты трудятся с колоссальной и постоянно увеличивающейся нагрузкой, на фоне непрерывно возрастающих требований к качеству и точности, а в контексте массовых профилактических осмотров населения – еще и в условиях высокой рутинности, можно сказать, механистичности. Именно профилактические рентгенография (флюорография) и маммография занимают до 30,0% в структуре всех лучевых исследований – это гигантская цифра. При интерпретации их результатов врачи-рентгенологи сталкиваются с однотипными описаниями преимущественно нормальных состояний. Эта масштабная, стереотипная работа крайне негативно сказывается как на отдельных профессиональных траекториях (то самое пресловутое «выгорание»), так и на доступности сложных диагностических методов для населения (ведь колоссальный кадровый ресурс занят шаблонными описаниями нормальной рентгенологической картины).

С одной стороны, и трудоемкость работы, и риск ошибки у врачей-рентгенологов чрезвычайно высоки, а с другой – все более нарастает дефицит таких специалистов. Отметим, что текущее состояние – рост востребованности, количества исследований и парка оборудования на фоне неустранимого кадрового дефицита – полностью характерно не только для России, но и для всех стран с развитой экономикой. Дело в том, что темпы роста парка оборудования и потребности в лучевых исследованиях (включая профилактические) уже навсегда превзошли все возможные темпы наращивания физического количества врачей-рентгенологов.

Осознание сказанного уже привело к существенным изменениям в привычной (или, точнее сказать, безнадежно устаревшей) организационной модели, в рамках которой у каждого диагностического аппарата обязательно находился врач-рентгенолог. Централизация лучевой диагностики успешно реализована во многих странах мира, в ряде субъектов РФ, в том числе в г. Москве. Благодаря цифровизации и развитию телемедицинских технологий врачей-рентгенологов физически «отделили» от аппаратов и собрали в крупных референс-центрах. Такая новая организационная модель уже убедительно доказала свою значимость и эффективность, минимизировав проблему кадрового дефицита, повысив доступность и качество лучевых исследований. Но в ближайшие 5—10 лет и ее возможности будут исчерпаны.

С точки зрения физической организации кадрового ресурса новые подходы вряд ли появятся. Следовательно, нужно развивать инструментарий врача-рентгенолога. Лучевой диагностике нужен принципиально новый уровень автоматизации процессов анализа, интерпретации и описаний результатов исследований. Здесь на сцену и выходит искусственный интеллект…