Cerebra — это программное обеспечение для диагностики инсульта на ранней стадии по снимкам КТ. В его основе лежат нейросети — математические модели, обученные распознавать определенные болезни и дефекты на медицинских изображениях без участия человека. Поэтому подобный софт также называют искусственным интеллектом (ИИ).
За восемь месяцев тестового периода ИИ проанализировал более 7000 снимков. Сегодня проект действует в 11 инсультных центрах по всему Казахстану и до конца 2021 года появится в крупнейшем госпитале Южной Кореи. Стартап получил финансирование от главы Freedom Holding Corp, бизнесмена Тимура Турлова в размере $1 млн. Ранее он также привлек инвестиции от сингапурского фонда Quest Ventures, став финалистом программы Kazakhstan Digital Accelerator 2020.
Почему это важно?
Инсульт — довольно распространенное заболевание, которое встречается не только у пожилых, но и у молодых людей. Ежегодно в Казахстане более 40 тысяч человек переносят инсульт, и 5 тысяч из них умирает в течение первых 10 дней. В диагностике инсульта самый важный ресурс — это время. Чем быстрее и точнее будет поставлен диагноз, тем больше шансов спасти человека с минимальными потерями для здоровья. Критичными считаются первые 4,5 часа после начала проявления симптоматики инсульта.
Если диагноз будет поставлен позже, необратимые процессы в мозге могут привести к тяжелым формам инвалидности и даже летальным исходам. Поэтому система Cerebra сосредоточена на том, чтобы быстрее выявить инсульт и поставить точный диагноз.
КАК РАСПОЗНАТЬ ИНСУЛЬТ — ЭКСПРЕСС ТЕСТ
Самый первый тревожный знак при инсульте — ассиметрия. Если вы чувствуете, что с человеком что то не так попросите его улыбнуться, при инсульте у человека одна часть лица будет поражена. Это происходит, потому что тромб блокирует кровообращение только в одном из полушарий. Если поражено правое полушарие, то будет парализована левая часть лица, и наоборот.
Еще один способ — попросите человека поднять руки, при инсульте одна рука будет опускаться или уходить в сторону. Тревожный знак, если человек не может внятно произнести слова и гримасничает. Если вы видите хоть один из этих симптомов нужно незамедлительно обратиться за медицинской помощью.
Что не так с ранней диагностикой инсульта в Казахстане?
Инсульт бывает двух видов — ишемический и геморрагический. Ишемические инсульты составляют 70-75% от всех случаев, частая причина такого инсульта — это тромбоэмболия, когда тромб закупоривает кровообращение к мозгу. Чем дольше в сосудах стоит тромб, тем большая часть мозга не получает питание и отмирает.
При геморрагическом инсульте происходит разрыв сосуда головного мозга, образуется гематома – сгусток, который давит на окружающие ткани и вызывает некроз. В такой ситуации очень важно поставить правильный диагноз, так как лечение, приемлемое при ишемическом инсульте, может только усугубить положение пациента при геморрагическом инсульте.
«Проблема ранней диагностики болезни в специалистах, а точнее в их отсутствии. Человеческому глазу трудно увидеть формирующийся цитотоксический отёк на снимке КТ (компьютерной томографии). Инсульт на ранней стадии по снимкам КТ могут выявить только опытные специалисты нейрорадиологи. В Казахстане, особенно в регионах, таких специалистов можно пересчитать по пальцам», — отмечает Жулдыз-жан Сагимбаев.
Как обучали ИИ?
Определение пораженных зон на снимках с помощью ИИ включает математический попиксельный расчёт изменения плотности ткани. Разработчики обучили нейронные сети находить закономерности по множеству снимков КТ, где были отмечены поражения либо какие-то несоответствия. Первоначальные данные для обучения модели предоставили казахстанские больницы-партнеры из Алматы, Усть-Каменогорска и Караганды. После запуска пилотного проекта на сервер начали поступать новые снимки из больниц, подключенных к системе.
«Когда мы первый раз представили нашу систему врачам, нам сказали, что она определяет только хронический инсульт, который может увидеть любой радиолог. Как оказалось, врачи нуждались в инструменте, способном распознавать случаи острого инсульта. Его бывает сложно заметить с первого раза», — рассказывают в Cerebra.
Поэтому среди архивных данных были отобраны сложные случаи для дальнейшего обучения ИИ. В команде Cerebra работает опытный врач-нейрорадиолог Меруерт Сайфуллақызы. Она участвовала в разметке данных, определяя типа инсульта на снимках, местоположение патологий, а также их различные параметры. Анализируя разметку данных специалиста, система запоминает закономерности, благодаря чему «учится» различать инсульт по характерным признакам.
Каждый случай уникален. Мозг одного человека отличается от другого, и нужно, чтобы машина улавливала эти колебания и самостоятельно делала заключение. База данных регулярно пополняется новыми образцами разной сложности и вариациями сочетаний с другими патологиями ЦНС. Это позволяет нейронным сетям распознавать все возможные варианты изучаемой болезни.
Сегодня система может работать на уровне среднего специалиста. В любом случае разметкой данных занимается нейрорадиолог, поэтому максимум, чего может достичь машина, это приблизиться в точности диагностики к этому специалисту. Но в будущем, когда у нас будет больше кейсов, машина, возможно, придет к чему-то большему, — объясняет Жулдыз-Жан Сагимбаев.
Может ли искусственный интеллект заменить радиолога?
По словам разработчика, преимущество софта в том, что он работает быстрее врача. Чтобы поставить диагноз, радиологу нужно просмотреть все снимки, а это занимает время. Система анализирует все снимки за несколько минут, облегчая процесс принятие решения и назначения лечения. При этом система не призвана заменить врача. Возможности программы пока ограничены, и она скорее выполняет вспомогательную функцию.
Представьте больницу где-нибудь в регионе, где есть только один терапевт, который и акушер и хирург и т.д. У него много функций, но ни в какой из них нет точной специализации. В таком случае наш софт выступает шпаргалкой и направлен объединить врачебную экспертизу для помощи тем, у кого ее пока не хватает, — рассуждает разработчик.
Все КТ-аппараты, подключенные к Cerebra, автоматически загружают снимки на облачные сервера платформы. Все сервера хранятся в Казахстане, а данные защищены по протоколам, которые использует Amazon. На первом этапе происходит предобработка снимка. Система анализирует разные участки головного мозга на понижение плотности относительно здоровой ткани. В среднем, за день программа обрабатывает 20-40 КТ-снимков.
«Инсульт чаще всего случается в позднее время, и врачам приходится ехать ночью в больницу. Особенно, если это маленькая клиника, где всего один хирург. При этом вся переписка врачей сосредоточена в WhatsApp, а это не только занимает время, но и небезопасно с точки зрения конфиденциальности данных. Наше приложение дает возможность специалисту моментально увидеть снимок и оценить ситуацию в режиме онлайн», — рассказывает Жулдыз-Жан Сагимбаев.
После обработки данных результаты появляются в стационарных компьютерах клиники в web-версии и в специальном мобильном приложении, которое установлено на смартфонах врачей. По КТ-снимкам система может сразу определить разновидность инсульта. При геморрагическом инсульте, программа также показывает объем крови в области кровоизлияния.
Ценность автоматизации геморрагии заключается в том, что программа быстрее рассчитывает объем крови. На основе этих данных врачи принимают решение о типе проводимой операции.
Система также включает перечень рекомендаций для каждого случая, в том числе по шкале ASPECTS. Это признанный международный стандарт оценки ранних изменений на КТ, по которому инсульту назначается определенный балл. На основе этой оценки рекомендуется дальнейшее лечение. Система может оценить снимок по шкале, указать возможные последствия и способы лечения.
У здорового человека уровень ASPECTS равен десяти баллам. Чем больше зон мозга поражено, тем меньше баллов. У каждого уровня есть свой протокол действий. В одном случае достаточно ввести пациенту препарат, разжижающий тромбы. Но при слишком низком уровне ASPECTS то же лекарство может привести к кровоизлиянию в мозг.
Приложение — это также и соцсеть, где врачи могут обмениваться данными. По задумке разработчиков, софт должен стать посредником между специалистами, которые нуждаются в быстрой консультации с более опытными коллегами.
«К примеру, в Алматы много сильных нейрохирургов. Они иногда выезжают в регионы и дают мастер-классы, но работают только в своем городе. А что если возникнет ситуация, когда врачу в регионе нужна будет экстренная консультация? Сейчас врачи в больницах могут видеть только кейсы пациентов, которые к ним поступают. Мы же хотим создать такое врачебное комьюнити, где специалисты смогут дистанционно консультировать друг друга», — отмечают в Cerebra.
Чем казахстанский стартап отличается от аналогов?
В технологически развитых странах для диагностики инсульта чаще применяют магнитно-резонансную томографию (МРТ). Это современный и более дорогостоящий вид диагностики. В Казахстане, как и в большинстве развивающихся стран, чаще используют более доступные и распространенные КТ-аппараты. Снимок КТ уступает качеством тесту МРТ, и по нему сложнее определить инсульт на ранней стадии. Система Cerebra заточена на работу с КТ-снимками, помогая врачам точнее ставить диагнозы.
Еще одно преимущество казахстанского софта — его универсальность. В зависимости от страны и мед. учреждения компьютерные томографы отличаются, будь то немецкий Siemens, японский Toshiba и т.д. Чаще всего зарубежные аналоги приспособлены под конкретные томографы одной фирмы. В Казахстане представлены разные КТ-аппараты, так как не всегда есть возможность закупить более дорогое оборудование. Поэтому Cerebra может анализировать данные из разных устройств.
«Система работает в пилотном режиме, поэтому пока нельзя сказать, во сколько обойдется ее покупка. Стоимость КТ-исследований в Казахстане дешевле в несколько раз, чем, например, в США. За счет этого у нас дешевле собирать базу, благодаря чему отечественный продукт будет дешевле аналогов», — уверены в компании.
Что дальше?
За первые 8 месяцев разработчики бесплатно подключили к платформе 11 инсультных центров по всему Казахстану. Еще четыре учреждения присоединятся к тестированию в сентябре. Осенью специалисты поедут в Западный Казахстан и на восток — в город Алтай (Зыряновск). Это небольшой город, в котором есть областная больница, куда поступает большинство пациентов из ВКО. Также запланирована поездка в Шымкент.
Также компания будет тестировать софт за границей и в четвертом квартале 2021 года запустит пилотную версию проекта в Сеуле. Программное обеспечение будет установлено в отделении экстренной и интенсивной терапии в клинике Asan Medical Center.
«Это одна из крупнейших клиник Сеула, через который проходит четверть населения города. Наша система получит больше данных, а значит будет работать еще точнее», — считает Жулдыз-Жан Сагимбаев.
В Корее, по словам разработчика, несмотря на достаточное количество МРТ-аппаратов, пациентам с подозрением на инсульт изначально делают КТ-снимок. Это позволяет отличить геморрагический инсульт от ишемического. Также у Cerebra есть договоренности с Россией, Монголией и Узбекистаном, где сохраняется потребность в ИИ для диагностики инсульта на базе КТ-аппаратов.
Мы хотим показать всему миру, что Центральная Азия умеет бороться с инсультом, у нас есть такие технологии и возможности, — заявляют в Cerebra.
Кроме распознавания инсульта, компания ведет разработки в области неврологии и нейрорадиологии. Также в планах сфера нейрохирургия. Предполагается, что софт сможет определять вид тромба, вызвавшего инсульт, и, соответственно, предлагать оптимальный способ хирургического вмешательства.
Молодцы ! Дос Красава !