2023 год стал настоящим прорывом для искусственного интеллекта (ИИ). С появлением генеративного ИИ инновации начали расти по экспоненте. Нигде это не проявляется так ярко, как в здравоохранении, где ИИ открывает многообещающие перспективы. Врачам достаточно взглянуть на ультразвуковые исследования (УЗИ), чтобы увидеть, какое влияние ИИ оказывает на медицину: от оценки состояния и диагностики до лечения и восстановления.
Новые технологии совершенствуют проверенный метод
Ультразвуковая диагностика как технология сейчас сама по себе переживает период инноваций. Внедрение портативных систем УЗИ по месту лечения (PoCUS) снизило потребность в традиционно громоздком оборудовании для диагностической визуализации, а емкостные микромеханические ультразвуковые преобразователи (CMUT) значительно повысили качество УЗ-снимков.
Наряду с этими достижениями, УЗИ получило огромные преимущества от внедрения ИИ, в том числе:
- Автоматизация диагностики. ИИ может автоматизировать оценку состояния пациента посредством анализа изображений, проведения измерений и составления отчетов. Это позволяет специалистам по УЗИ сосредоточиться на других аспектах ухода за пациентом, а также ускоряет анализ результатов сканирования.
- Повышение точности. Машинное обучение способно повысить точность диагностики, выявляя на УЗ-изображениях закономерности и признаки, которые человеку часто трудно заметить. Это особенно полезно при диагностике сложных заболеваний, включая некоторые виды рака.
- Комплексный анализ. ИИ используется для анализа УЗ-изображений в сочетании с другими источниками данных, такими как история болезни и результаты лабораторных анализов. Это помогает врачам выявлять факторы риска заболеваний, отслеживать динамику состояния пациентов и принимать более взвешенные и важные решения.
Важно отметить, что во многих случаях сценарии использования ИИ пока разрознены. Однако по мере того, как УЗИ с поддержкой ИИ будет становиться все более распространенной практикой, у врачей появятся мощные автоматизированные рабочие процессы, и они смогут быстрее и эффективнее применять УЗИ для диагностики и лечения.
Почему именно УЗИ становится полем для ИИ
- УЗИ остаётся самым массовым и недорогим видом визуализации, но его качество зависит от опыта оператора и интерпретатора.
- Аппараты теперь генерируют cine-петли, 3-D/4-D и доплеровские данные, объём которых превышает возможности ручного анализа.
- Нейросети способны компенсировать варьируемость изображений и мгновенно обрабатывать поток данных, предоставляя врачу «второе мнение» и пошаговые подсказки.
Что уже умеют алгоритмы: примеры по клиническим направлениям
| Область | Алгоритм / Платформа | Функция | Результат |
|---|---|---|---|
| Лёгкие | ULTR-AI | Сортировка больных туберкулёзом по УЗИ лёгких | 93% чувствит., 81% специфич. |
| Лёгкие | TD-CNNLSTM-LungNet | Дифференциация пневмонии, COVID-19 и др. | 96,5% точности |
| Сердце | EchoNet-Dynamic | Автоматическая фракция выброса | > опытных сонографистов в рандом. исследовании |
| Сердце | LVivo SAX | Сегментарная кинетика ЛЖ | Выявляет микродвижения стенки до клиники |
| Сердце | UltraSight AI Guidance | Наведение датчика неспециалистом | 10 стандартных срезов сердца диагностич. качества |
| Акушерство | GE SonoLyst AI | Распознавание 20 стандартных срезов плода | −80% кликов, +99% точность контуров |
| Акушерство | Clarius OB AI | Автобиометрия плода на портативном сканере | Тренировка на 30 000 изображений; ускоряет скрининг |
| Акушерство | ScanNav | Подсветка «правильных» ракурсов в реальном времени | 350 000 обучающих кадров, снижает пропуск дефектов |
| Щитовидная железа | Российский EU-TIRADS-ассистент | Категоризация узлов | Повышение точности и сокращение времени исследования |
| Молочная железа | AI-анализ BI-RADS | Классификация очагов | −49% времени чтения, −14% ложноположит. |
| Внутрисосудистый УЗИ | CNN-сегментация бляшек | Автоопределение стеноза | До 95% точности в реальном времени |
| Роботика | RoboScan | Полностью автоматическое сканирование | Разделяет получение и анализ данных, патент РФ |
Преимущества ИИ для пациентов и врачей
Учитывая огромный скачок, который совершил генеративный ИИ в 2023 году, разработчики технологий стоят на пороге создания еще более инновационных применений УЗИ. Это несет преимущества как для пациентов, так и для врачей.
Для пациентов повышенная точность визуализации означает большую уверенность в диагнозе и назначенном плане лечения. Благодаря более быстрым и точным решениям со стороны врачей, это также открывает путь к персонализированной медицине по более низкой цене. А поскольку требуется меньше повторных сканирований, пациенты экономят время, деньги и избавляются от лишнего беспокойства.
Для врачей возможность быстро поставить диагноз и начать лечение улучшает прогнозы для пациентов. Кроме того, ИИ упрощает обучение медицинского персонала как использованию ультразвукового оборудования, так и интерпретации снимков, что придает им уверенности в своих диагнозах и вмешательствах, основанных на УЗИ.
Проще говоря, ИИ и УЗИ эффективно устраняют разрыв между состоянием пациента и врачебным вмешательством.
Основные области применения ИИ и УЗИ
По мере того, как ультразвуковая диагностика становится одним из центральных методов в здравоохранении, растет и число ее приложений с использованием ИИ. Врачи от отделений неотложной помощи до родильных домов превозносят достоинства решений на базе ИИ и ту важнейшую информацию, которую дает УЗИ. Вот несколько примеров:
- Кардиология: ИИ используется для диагностики состояния сердца, оценки тяжести сердечно-сосудистых заболеваний и контроля установки кардиостимуляторов и дефибрилляторов.
- Онкология: ИИ может обнаруживать и характеризовать опухоли, оценивать реакцию на лечение и прогнозировать риск рецидива на основе анализа снимков и наборов данных.
- Акушерство и гинекология: ИИ способен автоматически выявлять аномалии развития плода, измерять его рост и прогнозировать преждевременные роды.
Что дальше?
И это только начало. По мере развития технологий можно ожидать появления еще большего числа сценариев использования и практических возможностей для объединения ИИ и УЗИ с целью улучшения диагностики и лечения заболеваний.
Производители УЗИ-аппаратов, таких как Esaote Mylab X7 уже активно и по-новому интегрируют ИИ в свои технологии. Например, серия LOGIQ™ от GE разработана с использованием ИИ-технологий, чтобы помочь диагностам повысить качество сканирования. А Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) недавно выдало разрешение 510(k) для Sonio Detect — облачной программной платформы (SaaS) для фетального УЗИ, которая использует ИИ для улучшения оценки структур сердца и мозга плода.
Что нас ждет впереди? Уже существуют предположения, что УЗИ-аппараты на базе ИИ скоро смогут самостоятельно проводить обследования, выявлять патологии и мгновенно ставить диагноз с той же точностью, что и врач-диагност, но уже без участия специалиста по УЗИ.
Хотя никто не может с уверенностью сказать, что ждет нас в будущем, все указывает на появление мощных комбинаций ИИ и УЗИ. Если это так, ультразвуковая диагностика с поддержкой ИИ, скорее всего, кардинально изменит здравоохранение и жизнь пациентов, которым мы помогаем.