Преимущества и возможности цифровой медицины

1

Преимущества и возможности цифровой медицины (на примере информационно-аналитической системы диагностики заболеваний печени)

В последние годы развернулась широкая дискуссия по поводу развития так называемой цифровой медицины (Digital Medicine), цифрового здравоохранения (Digital Health), Интернет-медицины (Internet Medicine), цифровых медицинских технологий (Digital Medical Technologies) и др.

Все это является продолжением тренда трансформации медицины на основе использования передовых технологических достижений. Развитие компьютерной техники в последние годы закономерно дало толчок появлению сегодняшних цифровых разработок, которые позволяют усовершенствовать диагностическое, лабораторное и терапевтическое оборудование, а также выводят на новый уровень методы диагностики, классификации и лечения заболеваний.

Цифровые технологии позволяют обрабатывать и проводить анализ больших объемов данных и информации. В основе этого лежит большой потенциал современных компьютеров, а также интеллектуальных методов обработки данных, в частности, методов Data Mining. Основные преимущества применения цифровых технологий в медицине, как и в других областях, связаны с: 1) высокой точностью обработки массивов разнообразных данных, распознавания признаков (визуальных, звуковых и др.) и оценки числовых изменений; 2) быстротой получения результата и принятия решений; 3) экономичностью, которая важна при массовом обслуживании пациентов. В современных медицинских системах эти преимущества в совокупности формируют уровень качества медицинских услуг за счет предоставления информационных ресурсов и средств обработки данных. Тем более медицина становится персонифицированной и предполагает расширение возможностей для всех желающих получать первичную диагностику.

Это подтверждается мировым опытом применения медицинских экспертных (аналитических) систем, которые применяются в медицинской диагностике и лечении. Говоря о возможностях, мы закономерно затрагиваем потенциал компьютерной техники и качество интеллектуального компонента – методов анализа данных (логических, эвристических, математических), формируемых баз знаний и алгоритмов, лежащих в основе экспертных систем.  

В дискуссии, посвященной цифровой медицине, естественно, много скептицизма, порой необоснованного. Его подпитывают часто появляющиеся псевдоинновации, разного рода «пузыри» и мошенники, ищущие инвестиций. Мы не утверждаем, что цифровые технологии решат все проблемы, однако нельзя не использовать возможности компьютера, относясь к ним реалистично.

В данной статье, хотелось бы кратко остановиться на первом примере – информационно-аналитическом подходе к ранней диагностике заболеваний печени по группе показателей, включенных в общий и биохимический анализ крови. Командой Science Hunter разработана компьютерная система ранней диагностики основных заболеваний печени по показателям общего анализа крови и биохимического анализа крови как вспомогательное средство для практикующих врачей, студентов-медиков и пациентов. Ее главная цель – облегчить выявление заболеваний печени на начальных стадиях, пользуясь результатами основных анализов крови.

Система охватывает девять наиболее распространенных видов заболеваний:

– алкогольный гепатит;

– альфа-1 антитрипсиновая недостаточность;

– аутоиммунный гепатит;

– болезнь Коновалова-Вильсона;

– вирусный гепатит;

– гемохроматоз;

– гепатоцеллюлярная карцинома;

– первичный билиарный цироз;

– первичный склерозирующий холангит.

Работа системы построена на анализе 10 показателей общего и биохимического (печеночный комплекс) анализа крови:

  • скорость оседания эритроцитов (СОЭ);
  • количество лейкоцитов;
  • количество тромбоцитов;
  • уровень гемоглобина;
  • билирубин общий;
  • щелочная фозфотаза;
  • аланинаминотрансфераза (АлАт, АЛТ);
  • аспартатаминотрансфераза (АсАт, АСТ);
  • альбумин;
  • гамма-глобулин.

Компьютерная система была разработана на основе моделей, полученных с помощью методов машинного обучения (Machine Learning) и анализа значений вышеперечисленных показателей, полученных у более, чем 1500 пациентов, страдающих вышеперечисленными заболеваниями печени. Состав показателей определялся ведущими врачами на основе их большого личного опыта, а также анализа медицинской литературы.

Полученная после обработки выборки распознающая функция позволяет сделать вывод о наличии у пациента того или иного заболевания (из числа перечисленных выше) на основании анализа его значений у вышеперечисленных показателей. Система была проверена на независимой тестовой выборке (более 500 объектов) и показала близкое к 98% значение точности распознавания рассматриваемых заболеваний.

Для оценки качества выборки и ее структуры, предварительно вся выборка оценивалась с помощью методов визуализации, в частности, использовался метод многомерного шкалирования, при котором многомерная таблица «сворачивается» в двумерную или трехмерную картинку. Для этого использовался сервис.

В настоящее время момент ранняя диагностика основных заболеваний печени оформлена в виде веб-приложения и открыта для свободного доступа.

Им могут пользоваться:

– врачи при постановке диагноза;

– студенты медицинских специальностей в процессе обучения;

– все желающие для получения самостоятельно первичного диагноза и самоконтроля состояния печени.

На основании проведенной обработки данных и полученных решений специалист получает возможность углубиться в исследование причин и хода заболеваний, обратить внимание на отдельные сочетания значений показателей, приводящих к тому или иному диагнозу для более углубленного изучения причин развития патологических процессов в печени в связи с такими сочетаниями значений показателей крови.

В настоящее время ведется работа по расширению спектра заболеваний печени, диагностируемых при помощи нашего инструмента (согласно Международной классификации болезней, МКБ-10).

Диагностика дополнена протоколами, а также другими необходимыми в врачебной практике атрибутами, как-то: а) учетом жалоб; б) результатами объективного осмотра; в) лабораторным обследованием; г) инструментальным обследованием; д) списком симптомов, е) справочниками – болезней, лекарств, медицинских центров. Все вместе взятое оформлено в в  веб-приложении в виде отдельного кабинета врача. В дальнейшем предполагается создание отдельного сайта для диагностики не только заболеваний печени, но и других органов человека.