Роль програмного забезпечення в автоматизації медичної діагностики: просування у напрямку точності та ефективності
Реалізація та просування технологій штучного інтелекту у сфері медицини, на сьогоднішній день, один з головних трендів в системі охорони здоров’я. Нейромережі та системи ШІ істотно змінили не лише нашу щоденну реальність, але й в корені змінюють сучасну світову медицину. ШІ активно бере участь у розробці нових лікарських препаратів, підвищує якість медичної діагностики, поліпшує якість догляду за пацієнтами та медичних послуг в цілому, здатен істотно мінімізувати витрати у сфері охорони здоров’я. У осяжній перспективі можливості штучного інтелекту практично безмежні.
Перш ніж більш поглиблено розглянути особливості впровадження сучасних технології у сфері охорони здоров’я, необхідно розібратися в тому, що ж в принципі представляє з себе ШІ.
Що таке штучний інтелект
Сам термін – Штучний Інтелект був запропонований в 1956 в Стендфортському університет на семінарі з автоматизації рішення логічних завдань, а у 1981 році вчені в області теорії обчислень, Файгенбаум та Барр сформулювали визначення ШІ, яке ніхто не оспорює й зараз:
ШІ – це область інформатики, яка займається безпосередньо розробкою інтелектуальних комп’ютерних систем, а саме таких систем, які мають можливості, які традиційно пов’язують з людським розумом – здатністю до міркування, розуміння та розпізнавання змісту мови, здатністю до аналізу та вирішенню проблем.
На сьогоднішній день ми відносимо до ШІ програмне забезпечення із певним набором методів та алгоритмів, які здатні вирішувати інтелектуальні завдання таким чином, як це б зробила людина. Слід зауважити, що при цьому машина не може поки що змоделювати складніші процеси вищих функцій нервової системи людини – комп’ютеру недоступні емоції, творче начало, уява, але усе це цілком може розвинутися в процесі розвитку систем ШІ.
Чим відрізняється штучний інтелект від звичного програмного забезпечення
Сучасні нейромережі все частіше є задіяними у медичній сфері, надаючи відчутну допомогу фахівцям. Як саме їх застосовують та у чому їх переваги розглянемо у нашій статті. Звичне нам ПЗ побудовано на чітких формулах та алгоритмах, його створюють айтішники, яким при цьому не потрібно володіти інформацією щодо взаємозв’язків між вхідними параметрами та отриманим результатом. Таке ПЗ добре зарекомендувало себе для різних систем розрахунків і медичної статистики, для формування облікових реєстрів, автоматизації сповіщень та ведення електронних карток пацієнтів, переходу від аналогових знімків до цифрових і вирішення багатьох інших завдань, що потребують механічної автоматизації.
Системи штучного інтелекту застосовують у тих випадках, де стандартні чіткі алгоритми просто не спрацьовують ― наприклад, для виявлення патологічних змін на рентгенівському знімку хворого органу. Застосовуючи велику кількість вхідних емпіричних даних, ШІ самостійно може розробити необхідний алгоритм та визначити можливе захворювання. На основі нейромереж створюються інноваційні медичні технології, багато з яких успішно використовується в різних країнах світу.
Телемедицина та селфідіагностика
Особливу популярність під час пандемії COVID – 19 набула телемедицина, адже для консультації із лікарем та постановки діагнозу пацієнти тепер можуть не виходити з хати, а просто скористатися послугами нейромережі – спеціальне ПЗ для телемедицини повністю імітує візит до лікаря. Наші смартфони відтворюють зображення, придатне для аналізу за допомогою алгоритмів ШІ. Ці фото використовуються як інструмент для виявлення захворювань в дерматології, офтальмології і навіть в педіатрії.
Деякі застосунки дозволяють віддалено стежити за фізичним та психічним станом пацієнта. Такі застосунки встановлюються на смартфон або ноутбук, а камера гаджета несе функції медичного оглядового приладу. Додатки із використанням ШІ можуть отримувати аналізи за допомогою смартфонів та зберігати їх, використовуючи хмарні технології. Використовуючи збережені дані, ШІ може формувати прогноз за перебігом хвороби та загального стану здоров’я пацієнта, програма може складати та коригувати харчування, рекомендувати фізичні навантаження або зміну режиму дня. Телемедицина оптимізує робочий час лікарів, дозволяють зробити доступ до електронної медичної карти пацієнта максимально швидким та простим з будь-якої точки світу без прив’язки до місця проживання. Впровадження технологій з використання штучного інтелекту в медицині може бути корисним для країн, що розвиваються, та віддалених областей, де є нестача лікарів вузьких спеціалізацій.
Розробка і створення лікарських препаратів
Створення нових ліків дуже тривалий, складний та дороговартісний процес, результат якого має високий ступінь невизначеності, адже щодо ефективності препарату можна буде говорити тільки через багато років. Використання штучного інтелекту в процесі клінічних досліджень та розробці лікарських препаратів дозволяють скоротити час їх виходу на ринок, спрогнозувати ефективність та понизити їх кінцеву вартість.
ШІ у боротьбі з вірусами та запобіганню ним
Спираючись на інформацію про вже знайомі людству віруси, нейромережі можуть передбачити поведінку вже існуючих вірусів та появу нових. Крім того, ШІ може допомогти спрогнозувати вірогідність епідемії та запропонувати найбільш ефективні превентивні заходи для запобіганню масовій пандемії та мінімізації числа випадків із несприятливим результатом.
Сучасна хірургія з елементами ШІ
Візуалізація, навігація та хірургічна робототехніка міняють практику роботи у цьому напряму. Використання штучного інтелекту та високоточна хірургічна робототехніка забезпечують надійність, безпеку і автоматизацію навіть найскладнішої хірургічної операції. Медичні роботи з елементами ШІ здатні самостійно контролювати напрям, інтенсивність та швидкість свого руху, що підвищує точність і ефективність інвазійних втручань та полегшує післяопераційну реабілітацію.
Нейропротезування і штучний інтелект
Нейронне протезування – революційний напрям у біомедичній інженерії, який дозволяє апаратам не лише виконувати певну функцію, а і відновити чутливість органу. Одним з найвідоміших нейропротезів – кохлеарний імплант не просто дозволяє чути, але і здатні компенсувати втрату слуху, впливаючи безпосередньо на сам слуховий нерв. Кохлеарний імплант встановлюється один раз та розрахований на повноцінну роботу протягом усього життя пацієнта, на відміну від слухових апаратів, які мають обмежений термін експлуатації.
Застосування ШІ в інтенсивній терапії
Лікарі відділень інтенсивної терапії несуть велике навантаження, оскільки їм необхідно швидко та точно аналізувати великі об’єми даних по анамнезу багатьох пацієнтів і оперативно приймати рішення, від яких часто залежить не лише здоров’я, але і життя їх підопічних. Застосування програмного забезпечення з елементами ШІ полегшує роботу медпрацівників та дозволяє ефективно використовувати їх лікарський досвід у поєднанні з аналізом даних за допомогою ШІ.
Наприклад, постійний моніторинг данних електрокардіограм, що безперервно триває для пацієнтів відділень інтенсивної терапії, дозволяє миттєво виявити щонайменші відхилення і попередити небезпечні для життя пацієнта наслідки.
Персоналізована медицина
Особова або точна медицина – сучасний світовий тренд та максимально ефективний підхід до лікування з урахуванням генетичних особливостей пацієнта. Так, аналіз зразка слини або іншого біоматеріалу допомагає спрогнозувати як відреагує пацієнт на призначені ліки або терапію. Кардинальною відмінністю персоналізованої медицини від традиційної є кореляція лікувального процесу, з урахуванням особливостей способу життя/місця проживання пацієнта та його генетичної карти.
Такий підхід має величезний потенціал при лікуванні онкологічних захворювань, адже згідно із статистикою, 10% випадків мають спадковий характер, причому успадковується не сама хвороба, а певні генні мутації, які визначають схильність людини до утворення ракових клітин.
Інші рішення в медицині з використанням ШІ
Існує безліч інших варіантів використання штучного інтелекту в системі охороні здоров’я. Якщо розмірковувати про осяжні перспективи їх впровадження, то на сьогоднішній день, реалізація програмного забезпечення з елементами ШІ добре зарекомендували себе в тих областях, де доступна велика кількість даних для навчання машини та можлива чітка постановка необхідних завдань. Ось лише деякі області, де програмне забезпечення на основі штучного інтелекту вже успішно використовується і приносить відчутну користь лікарям і пацієнтам:
- Ведення вагітності. Систематичний контроль та спостереження за здоров’ям матері і плоду в пренатальний період потрібний для можливості ранньої діагностики можливих патологій у жінки і дитини.
- Додатки для контролю здоров’я. Інноваційні технології IoMT (Internet of Medical Things або Інтернету медичних речей) з елементами штучного інтелекту на сьогодні дозволяють випускати смарт-застосунки для контролю важливих показників організму, що допомагає контролювати стан здоров’я людини. Основним завданням цих застосунків є оперативне виявлення порушень в роботі різних органів і систем нашого організму, яких можна уникнути, скоректувати самостійно або без регулярних візитів до лікаря.
- Чат-боти для обслуговування клієнтів. Такі чат-боти дозволяють пацієнтам швидко отримувати відповіді на технічні питання, які стосуються оплати послуг, дати та часу подальших візитів, медичних призначень або навіть наявності необхідних лікарських препаратів близько дому.
- Генна аналітика. Алгоритми ШІ дозволяють спрогнозувати, як може вплинути на організм зміна генома в кожному окремо взятому випадку.
- Аналіз ефективності медичного устаткування та лікарських препаратів. Технології роботи з великими об’ємами інформації (BigData) і глибинного навчання можуть бути використані для вилучення важливої інформації з наявної бази зображень та відео для допомоги при виборі медичного устаткування і ліків, залежно від потреб тієї або іншої медичної галузі.
- Маркетингові дослідження ринку медичних послуг. Штучний інтелект допомагає оцінити глибину ринку, розрахувати оптимальні ціни на діагностику та лікування у конкурентних умовах, що дуже важливо для приватних кабінетів і клінік, які можуть моніторити ринок без залучення у команду маркетологів. Популярними також є і маркетингові дослідження на ринку фармацевтичної продукції та у системі охорони здоров’я.
- Аналіз етіології захворювань. На ринку вже є програмні продукти, які аналізуючи терабайти інформації, допомагають медикам та вченим краще розібратися в причинах та умовах виникнення тих або інших хвороб.
- Документообіг за допомогою ШІ. Спеціальні застосунки для ведення документації та звітності в медустановах на основі ШІ істотно спрощують та автоматизують цей трудомісткий процес, допомагають понизити навантаження на персонал і заощадити кошти.
Можливі ризики та мінуси використання програмного забезпечення з елементами ШІ
Хоча штучний інтелект на сьогодні є однією з провідних технологій в системі охорони здоров’я та персоніфікованої медицини, у багатьох виникає питання: а які мінуси є у впровадження ШІ в медичну галузь?
Можливі помилки штучного інтелекту
У разі неправильно побудованих алгоритмів машина може не розпізнати хворобу або навіть згенерувати неправдивий діагноз.
Конфіденційність
Поняття “Лікарської таємниці” має на увазі, що дані про пацієнтів є надійно захищені та не розголошуються. Ніхто не хоче, щоб його особисті дані стали загальновідомими, але у зв’язку із стрімким розвитком технологій проблема конфіденційності постає все гостріше – дані про наші пристрасті, інтереси, історія в пошукових системах – усе це надійно зберігатися в хмарних сховищах, а система ШІ сама здатна зібрати інформацію про пацієнта, навіть якщо алгоритм не був завантажений подібними даними.
Об’єктивність
Є думка, що алгоритми, які управляються штучним інтелектом, можуть бути упередженими по відношенню до користувачів. Така дискримінація може бути наслідком обмеженої вибірки даних або погано прописаних алгоритмів.
Кадрове питання
А чи може штучний інтелект замінити лікаря? З таким питанням ми можемо зіткнутися вже у найближчому майбутньому, якщо технології з використанням штучного інтелекту активно впроваджуватимуться. Експерти стверджують, що нейромережі не зможуть повністю замінити кваліфікованих фахівців, але їх спільна робота зможе підвищити якість діагностики і лікування.
Медична етика
Хто несе відповідальність за неправильний діагноз, поставлений за допомогою ШІ?
Етичні та соціальні аспекти використання технологій на базі штучного інтелекту підлягають серйозному нормативно-правовому регулюванню. Вже зараз багато авторитетних міжнародних організацій, такі як FDA або Єврокомісія, випустили свої рекомендації, що торкаються регулювання використання ШІ у сфері охорони здоров’я. Вони покликані побудувати правильний баланс між технологіями і людиною для того, щоб стрімкий розвиток штучного інтелекту не мав негативних наслідків для усього людства.
Розробка систем та застосунків ШІ на сьогодні є пріоритетним завданням для айті-спеціалистів у багатьох країнах. Якщо говорити щодо застосування розумного програмного забезпечення в медичній сфері, то в першу чергу ці розробки спрямовані на підвищення точності діагностики різних захворювань.
