Как ИИ помогает в медицине

Хирургия

Чтобы стать полноценным ассистентом хирурга во время операции, искусственному интеллекту нужно «тело», и здесь на помощь приходят роботы. Чаще они работают совместно с человеком: так устроена, например, система da Vinci. «Руки» робота воспроизводят движения врача за пультом управления. За счёт небольшого размера робот может совершать более мелкие движения, чем человеческие пальцы. Это открывает возможности для операций на крохотных участках тела и органах, которые раньше казались недоступными.

Например, с помощью da Vinci российские хирурги удалили грыжу межпозвонкового диска, а в Канаде робот ассистировал врачам при удалении двух раковых опухолей с почек. Обе операции очень сложные, но da Vinci способствовал их успешному исходу, а в последнем случае помог пациенту избежать удаления органа.

Есть системы, которые работают и без человеческого вмешательства. Например, миниатюрный робот HeartLander сам передвигается и совершает простые операции на работающем сердце. При этом он не задевает лёгкие и другие органы, находящиеся рядом, что заметно снижает болезненность операции для пациента. А STAR, Smart Tissue Autonomous Robot, самостоятельно проводит лапароскопию, позволяющую «заглянуть» внутрь человеческого организма через небольшой разрез. Обе разработки прошли испытания на животных, но ещё не используются в медицинской практике. Их главные преимущества в том, что хирургам не нужно вскрывать большие участки тела для операций и медицинское вмешательство практически не оставляет следов на коже.

Ещё ИИ помогает студентам-медикам практиковаться. Нейросеть SAIS оценивает работу хирургов по видеозаписям проведённых ими операций. С ней начинающие специалисты смогут мгновенно получать фидбэк о своей работе и заниматься без наставников. А российская компания «Нейроспутник», входящая в Сколково, разрабатывает тренажёр для безопасного обучения будущих медиков: он заменит тела животных и людей, на которых обычно тренируются студенты.

Тренажёр — один из трёх элементов экосистемы «Левша». В неё также входит 3D-симулятор, который имитирует архитектуру сосудов конкретного пациента и позволяет подготовиться к операции, и робот-хирург на дистанционном управлении — он защищает врачей от рентгена и корректирует тремор в их движениях, минимизируя риски для пациента.

Диагностика заболеваний

Цифровые решения на базе искусственного интеллекта полезны для медицины не меньше роботов. Алгоритмы научились анализировать медицинские изображения и выявлять по ним заболевания — от плоскостопия до инсульта. На этом поле ИИ проявил себя ещё в период пандемии, когда с его помощью врачи прогнозировали ход болезни у пациентов с COVID-19. Сегодня ИИ анализирует МРТ мозга, КТ брюшной полости, маммограммы и рентгенограммы, снимки зубов и глазного дна. Основные преимущества таких разработок — скорость и точность. Они оптимизируют работу докторов, снижают вероятность ошибки и сокращают время получения результатов, что может спасти не одну жизнь.

Разработчики СберМедИИ шагнули ещё дальше и научили искусственный интеллект ставить диагноз не по снимкам, а по словам. Так появились ТОП-3 и AIDA. Они используются во всех взрослых поликлиниках Москвы и постепенно проникают в другие субъекты России. ТОП-3 предлагает три наиболее вероятных диагноза по Международной классификации болезней на основе жалоб пациента. AIDA использует для постановки диагноза данные электронной медицинской карты за последние два года. Эти сервисы не вытесняют врачей, как может показаться, — наоборот, они помогают не упустить важные детали и вынести наиболее подходящее для пациента решение.

Уход за больными

В больницах искусственный интеллект активно помогает медсёстрам и медбратьям. Российская компания «Третье мнение» создала умную видеоаналитику на базе компьютерного зрения — области искусственного интеллекта, которая может обнаружить, отследить и проанализировать увиденное. ИИ-мониторинг уже работает в частных и государственных клиниках: он распознаёт движения пациентов и предупреждает медперсонал в случае угрозы, например падения. Так работникам поликлиник не нужно постоянно следить за видеокамерами, чтобы быть в курсе состояния больных. Видеоаналитика также делает наблюдение менее навязчивым. Сейчас компания развивает технологию для ухода на дому.

Голосовой помощник Яндекса Алиса тоже стремится помогать больным. В Йошкар-Оле для неё разработали медсестёр Алсу и Снежану: при их запуске можно узнать расписание приёма врачей в двух больницах города. Американская компания IBM предлагает клиникам аналогичное решение — чат-бота watsonx Assistant для записи к врачу. Как и навыки Алисы, он снимает административную нагрузку с медработников и позволяет больным записаться на приём не выходя из дома.

Помощь людям с особенностями здоровья

Искусственный интеллект даёт возможность видеть, слышать и даже двигаться. Компания Intel создала инвалидные кресла, которые управляются при помощи мимики. За каждым из выражений лица владелец может закрепить ту или иную команду, а встроенные камеры будут их распознавать. Эта разработка решила проблему людей с параличом выше пояса, которые не могли управлять обычными колясками с рычагом.

А учёные из Швейцарии разработали ПО на базе ИИ для имплантатов, с помощью которых парализованные пациенты смогут самостоятельно передвигаться. Для этого им нужно выбрать интенсивность движения на планшете, который передаст сигналы кардиостимуляторам и вживлённым в спинной мозг электродам. Технология находится на стадии доработки и тестирований. Она не сможет излечить человека от паралича, так как не восстанавливает повреждённые участки спинного мозга, но значительно расширит возможности парализованного в передвижении и сделает его жизнь более насыщенной.

Лечение рака

Искусственный интеллект оказался незаменим в исследованиях ДНК — там, где машинное зрение может распознать объекты, недоступные человеческому глазу. Это особенно важно для лечения онкологических заболеваний. В 2018 году врачи из больницы «Шарите» в Берлине провели эксперимент, в котором ИИ определял злокачественные образования на основе изучения ДНК их клеток. Результаты были более точными, чем у патологоанатомов. Если врачи воспользуются этой точностью и доверят диагностику раковых опухолей искусственному интеллекту, то прогноз хода болезни и выбор тактики лечения станут точнее и смогут спасти большее количество больных.

В этом году искусственный интеллект помог исследователям из Университета Торонто найти возможное лекарство от рака печени. Учёные использовали программу для построения структуры белка AlphaFold и платформу для поиска лекарств Pharma.AI. За 30 дней ИИ обнаружил в ДНК раковой клетки уязвимые места и предложил вариант новой молекулы, которая смогла бы их поразить. Сейчас лекарство находится на стадии испытаний. Его успех не только вылечит кого-то, но и утвердит возможность поиска лекарств с помощью искусственного интеллекта. С ним создание и производство препаратов ускорится в несколько раз.

Что будет дальше

Последний тренд искусственного интеллекта в медицине — коллаборации:

• Американская компания Aitia подписала с Charles River Laboratories договор, по которому сможет использовать их ИИ-платформу по разработке лекарств от болезней Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона. Если всё пройдёт успешно, искусственный интеллект сможет лечить ещё больше заболеваний и спасёт ещё больше жизней.

• Гиганты фармацевтики Bayer и AstraZeneca будут тестировать свои лекарственные препараты на «цифровых двойниках» от Altis — симуляторах человеческого организма на базе искусственного интеллекта. Эта разработка не только ускорит клинические испытания — и, следовательно, получение готового лекарства, — но и сделает их более этичными.

Тенденция, которая будет продолжаться, — снятие с медперсонала груза административных обязанностей. Стартап Phare Health заявил о создании ИИ-системы по контролю финансов и денежных потоков для медучреждений. С ней, по задумке авторов, у медработников должно появиться больше времени на общение с пациентами, пока искусственный интеллект будет выполнять бухгалтерскую работу.

ИИ может стать помощником и для беременных. Intelligent Ultrasound представили ScanNav FetalCheck — ПО для определения срока беременности. Оно, по заявлению компании, станет заменой дорогостоящему и сложному для использования УЗИ-оборудованию. Это должно облегчить уход за беременными в развивающихся странах, где не хватает опытных медработников для проведения привычных УЗИ. Разработка ещё не разрешена для клинического применения, но в скором времени будет протестирована в Африке.