Искусственный интеллект в медицине: технологии, тенденции и перспективы

Искусственный интеллект в медицине играет значимую роль, обеспечивая новые технологии, определяя тенденции и открывая огромные перспективы. С каждым годом разработки науки и техники становятся все более продвинутыми, что позволяет применять искусственный интеллект для улучшения диагностики и лечения.

Применение и польза ИИ

Искусственный интеллект представляет собой программы, способные решать задачи, аналогичные тем, что выполняет человеческий мозг. Они могут прогнозировать развитие ситуации, проводить анализ и обнаруживать скрытые закономерности, вместо того чтобы просто следовать предустановленным алгоритмам.

Отличие заключается в том, что искусственный интеллект поддается обучению. Например, обычная программа не способна обнаружить заболевание на рентгенограмме, а интеллектуальные системы можно этому научить. Если искусственный интеллект выдает неверные результаты, его переобучают для исправления ошибок и повышения качества выполнения задач.

Чем больше информации доступно, тем более точно он работает. Это обусловлено тем, что больший объем информации помогает лучше постигать контекст, предоставлять максимально обоснованную информацию. Более подробно рассматриваются вопросы применения передовых технологий во всех сферах здравоохранения, в научной работе Карпова О. Э. и Храмова А. Е. «Информационные технологии, вычислительные системы и искусственный интеллект в медицине».

Сферы использования

Технологии активно применяются в управлении здравоохранением, помогая оптимизировать рабочий процесс медучреждений и улучшать качество обслуживания. Используют их и в различных областях медицины.

Хирургия

Теперь в паре с квалифицированным специалистом в ходе оперативного вмешательства работает робот, рука которого повторяет движения врача, а он, в свою очередь, управляет им с помощью пульта. Благодаря своим компактным размерам, машина способна выполнять более точные движения, чем человек. Это открывает новые возможности для операций на мельчайших участках тела, доступ к которым ранее казался невозможным.

Существуют и системы, способные функционировать без вмешательства хирурга. Например, миниатюрный робот может самостоятельно перемещаться и выполнять простые операции на сердце. При этом он избегает контакта с легкими и другими соседними органами. Также было разработано устройство, способное автономно проводить лапароскопию. Обе разработки успешно прошли тестирование на животных, но еще не внедрены в практику. Их основные преимущества заключаются в том, что хирургам не требуется делать крупные разрезы, а оперативное вмешательство, в свою очередь, оставляет незначительные следы на кожном покрове больного.

ИИ также помогает учащимся мединститутов в прохождении практики. Нейросеть оценивает работу по записям проведенных ими операций. Это позволяет студентам мгновенно получать обратную связь о своей деятельности и заниматься без посторонней помощи.

Тренажер является одним из трех компонентов экосистемы «Левша». В нее входит 3D-симулятор, воссоздающий анатомию сосудов и помогающий подготовиться к операции. Робот-хирург, который управляется дистанционно, защищает врачей от воздействия рентгеновского излучения и корректирует дрожание рук, тем самым минимизируя риски для больного.

Диагностика

Использование цифровых решений не уступает значимости роботизированным технологиям. Алгоритмы теперь способны анализировать снимки и выявлять на них различные болезни. В период пандемии искусственный интеллект активно применялся в медицине для прогнозирования течения заболевания у пациентов с COVID-19.

На сегодняшний день технологии используются для анализа:

• магнитно-резонансной томографии головного мозга;
• КТ брюшины;
• рентгенограмм;
• снимков зубов, молочной железы и глазного дна.

Основные плюсы таких инноваций – скорость и точность. Они оптимизируют труд врачей, снижают риск ошибок и ускоряют получение результатов.

Недавно искусственный интеллект также был обучен постановке диагноза, опираясь не на изображения, а на текстовое описание симптоматики. Это привело к появлению AIDA, который уже активно используется в различных медучреждениях столицы России и начинает постепенно распространяться по всей России. Он анализирует данные из электронной медкарты за последние пару лет. Сервис не заменяет врачей, а скорее помогает им не упустить важные аспекты и назначить более эффективное лечение в каждом конкретном случае.

В британских больницах применяется технология ScanNav для проведения ультразвукового исследования беременных. Эта система анализирует изображения плода, опираясь на обширную базу данных, включающую более 350 тысяч снимков с разными патологиями. Благодаря этому врачи вовремя получают информацию о возможных дефектах развития плода.

Помощь людям с ограниченными возможностями

Применение искусственного интеллекта в медицине позволяет пациенту видеть, слышать и даже передвигаться. Компания Intel разработала инвалидные кресла, управляющиеся через мимику. Пользователь назначает определенную команду каждому выражению лица, и встроенные камеры автоматически распознают их. Данная технология решает проблему людей с параличом, которые ранее не могли управлять обычными инвалидными колясками. При этом система способна распознавать до 10 различных выражений лица, каждое пользователь может применять для передачи команд.

Швейцарские ученые также разработали ПО для имплантатов, позволяющее парализованным пациентам двигаться. Человеку нужно только выбрать уровень интенсивности движения на специальном планшете, который затем передаст сигналы кардиостимуляторам и имплантированным в спинном мозгу электродам. Эта технология находится на стадии доработки и испытаний. Важно отметить, что она не предназначена для полного излечения паралича, но значительно расширит возможности передвижения, сделав повседневную жизнь человека более полноценной.

Прочие области применения ИИ в медицине

В аналитическом докладе авторского коллектива (Толмачев И.В., Каверина И.С., Плешков М.О., Шавлохова А.А., Равочкин Н.Н., Бутина А.В., Мещерякова Н.Н., Галицкая В.А., Лаптев Н.В., Лаптев В.В.) освещены исследование по анализу применения различных методов, которое позволяет понять в каких областях их использование является наиболее перспективным и быстрореализуемым.

Компания Wellframe создала мобильное приложение, предназначенное для медсестер, чтобы помочь им в уходе за больными. Оно также улучшает качество жизни самих пациентов, предоставляя возможность получать напоминания о необходимости приема лекарств, консультации врача в режиме реального времени.

Применение искусственного интеллекта в медицине позволяет автоматизировать рутинные процессы работы с документацией в медучреждениях. Существуют специализированные системы, помогающие эффективно организовывать приемы, назначать анализы. Одно из таких инновационных решений – система Qventus, которая применяется для наблюдения за пациентами в стационаре, прогнозирования ухудшения их состояния, а также для оптимизации работы медперсонала.

В исследованиях ДНК ИИ также оказался незаменимым, поскольку способен обнаруживать объекты, недоступные для человеческого глаза, что особенно важно в борьбе с онкологическими недугами. В 2018 г. немецкие врачи провели эксперимент, в ходе которого ИИ определял наличие новообразований. Результаты оказались более точными, чем у специалистов. Полагаясь на них и поручая диагностику раковых опухолей ИИ, врачи вскоре смогут улучшить прогнозы и выбор методов терапии, что позволит спасти больше жизней.

Перспективы и тенденции

Предполагается, что к 2028 г. объем цифровизации здравоохранения составит около 280 млрд. долларов. Основное внимание будет уделено благополучию, качеству жизни и деятельности.

Одним из трендов является освобождение медицинского персонала от административных обязанностей. Компания Phare Health объявила о разработке системы для контроля финансов. Это позволит медработникам уделять больше времени общению с пациентами, в то время как ИИ будет заниматься бухгалтерской работой.

ИИ также вскоре станет полезным инструментом для будущих мам. Компания Intelligent Ultrasound продемонстрировала ПО для определения срока беременности, которое, по их заявлению, заменит дорогостоящее и сложное в использовании ультразвуковое оборудование. Хотя разработка еще не получила разрешение на клиническое применение, в ближайшее время она будет протестирована в странах Африки.