Независимо от того, насколько совершенствуются технологии, ничто не заменит регулярные визиты к дерматологу. Некоторые предраковые состояния и рак кожи можно определить по текстуре, а также по опыту и интуиции врача.
Диагностика рака кожи — это визуальный процесс. Опытный взгляд дерматолога долгое время считался передовым методом. Но технологические достижения показывают, что цифровые инструменты открывают многообещающие перспективы, помогая врачам ставить более ранние и точные диагнозы рака кожи, а также вовлекая пациентов в более активное участие в собственном лечении. В первой части мы рассмотрели сканеры всего тела. Во второй части мы увидим, как технологии развиваются, помогая диагностировать рак кожи на самых ранних и наиболее излечимых стадиях. В третьей части мы рассмотрим виртуальные визиты и способы защиты ваших ценных медицинских данных.
Дэн Фербер
На протяжении десятилетий дальновидные дерматологи мечтали об использовании компьютерного зрения и искусственного интеллекта (ИИ) для диагностики и мониторинга потенциально смертельных видов рака кожи. Но пока ИИ не справлялся с этой задачей. Когда-то компьютеры «мыслили» механически, линейно, «как простые программируемые системы, которые до сих пор стоят в вашем холодильнике», — говорит Харальд Киттлер, доктор медицинских наук, профессор дерматологии Венского медицинского университета, чьи исследования сосредоточены на цифровых технологиях. дерматоскопия и пигментные поражения.
Но начиная примерно с 2012 года компьютеры начали осваивать сложные навыки, которыми они никогда не владели раньше, благодаря лавине достижений (некоторые из индустрии видеоигр). Это привело к прорыву в нейронных сетях — компьютерных программах, смоделированных по принципу работы человеческого мозга. Сегодня эти сети учатся на собственном опыте, как это делают дети. «Раньше мы говорили компьютеру, что делать, но давать ему правила не очень хорошо», — говорит Аллан С. Халперн, доктор медицинских наук, руководитель службы дерматологии в Мемориальном центре имени Слоана Кеттеринга в Нью-Йорке. «Теперь мы обучаем ИИ так же, как обучаем детей».
Когда дети учатся методом проб и ошибок, нейроны в мозгу соединяются друг с другом, образуя цепи. Схемы, дающие правильные или полезные ответы, усиливаются, а те, которые приводят к неправильным или бесполезным ответам, ослабевают. Во время обучения наш мозг перестраивается. Нейронные сети машин, которые обучаются таким образом, могут обучаться без помощи человека, распознавая закономерности в наборах данных реального мира. По мере своего развития они становились быстрее и лучше. Они побеждали мастеров мирового класса в таких сложных играх, как абстрактная настольная игра Го. Они распознавали голоса и расшифровывали человеческую речь. И они сделали компьютерное зрение и распознавание лиц достаточно надежными, чтобы их можно было использовать в правоохранительных органах и даже в смартфонах.
Воодушевленные этими достижениями, в 2015 году д-р Халперн и группа сотрудников создали проект под названием «Международное сотрудничество в области визуализации кожи» (ISIC) в качестве всемирных усилий по снижению смертности от меланомы за счет новых способов использования цифровых изображений кожи.
Бросая вызов миру, чтобы помочь диагностировать меланому
Задача номер один для ISIC заключалась в сборе большого общедоступного набора дерматоскопических изображений поражений кожи с контролируемым качеством, которые можно было бы использовать для обучения как людей, так и программного обеспечения. Это была непростая задача. Под эгидой Международного общества цифровой визуализации кожи д-р Халперн привлек ведущих дерматологов, в том числе Харальда Киттлера, доктора медицинских наук, профессора дерматологии Венского медицинского университета, чьи исследования были сосредоточены на цифровой дерматоскопии и пигментных поражениях. а также другие в Австралии, Испании, Колумбии и других странах. Вместе они собрали более 12,000 XNUMX изображений крупным планом как безвредных родинок, так и меланом, которые были получены в ходе клинических исследований. «Просто создать архив изображений и сделать его общедоступным было огромным достижением», — говорит доктор Халперн. Затем он и его коллеги выступили и провели семинары на ведущих конференциях по медицинской визуализации, чтобы привлечь сообщество компьютерных наук. «Это был еще один огромный вызов».
Затем ISIC организовала конкурс, который стартовал весной 2016 года. Они призвали компьютерных ученых со всего мира использовать изображения ISIC для разработки компьютерных моделей, которые могли бы помочь в диагностике меланомы. К апрелю в ISIC Challenge соревновались 25 команд ученых-компьютерщиков. Каждая команда создала приложение, а затем помогла ему «обучиться» с помощью обучающего набора из 900 изображений. После того, как приложения были обучены, конкурирующие команды оценили их на отдельной тестовой панели из 379 изображений. Восемь дерматологов, специализирующихся на раке кожи, проанализировали одну и ту же тестовую панель. Приложения компьютерного зрения оказались более точными, чем некоторые, но не все, дерматологи.
Воодушевленные, доктор Халперн и его коллеги повторили соревнование в 2017 и 2018 годах, каждый раз усложняя задачу. В мире информатики охватила конкурентная лихорадка. К сентябрю 2018 года 130 команд разработчиков приложений приняли участие в ISIC Challenge. Чтобы не отставать, в игру также вошли более 500 клиницистов. Алгоритмы работали лучше, чем когда-либо прежде, превосходя клиницистов в 96 процентах случаев при диагностике меланомы. Хотя эта технология еще не готова к использованию в кабинетах врачей по всей стране, «это было доказательством того, что компьютер определенно может помочь дерматологам в диагностической части их работы», — говорит д-р Халперн.
Человек против машины?
Поскольку цифровые изображения, автоматизация и машинный интеллект совершенствуются с головокружительной скоростью, некоторые дерматологи беспокоятся о том, как это повлияет на них и их практику. «Они чувствуют угрозу, но не должны», — говорит доктор Киттлер. Финал — это не матч людей против машин, объясняет он. Вместо этого цифровые инструменты улучшат способность дерматологов заботиться о своих пациентах. Они облегчат врачам постановку диагноза, помогут предотвратить ненужные процедуры и обогатят взаимодействие дерматолога с пациентом.
Независимо от того, приветствует их дерматология или нет, изменения грядут как часть более широкой волны инноваций, захлестнувшей всю медицинскую профессию. «Существующие парадигмы оказания медицинской помощи постоянно меняются, что является одновременно и проблемой, и возможностью», — говорит д-р Халперн.
«Пациенты получают больше информации и возможность общаться с нами с помощью изображений», — говорит он. Уход со стороны поставщиков передовой практики, таких как практикующие медсестры и помощники врачей, находится на подъеме. Так же как и использование телемедерматологии, которая представляет собой дистанционное взаимодействие с вашим врачом с использованием аудио-, визуальной связи и передачи данных. Аптечные сети начали предлагать клиники и конкурировать с частной медицинской практикой, как и телемедицинские компании, не связанные с конкретной системой здравоохранения.
Тем временем происходят экономические изменения, поскольку поставщики малых групп включаются в более крупные группы или крупные медицинские системы, которые сами скупаются венчурными капиталистами. Все эти изменения означают, что необходимость использования технологий для снижения затрат и увеличения прибыли будет возрастать.
Эти изменения не произойдут быстро или легко, и профессии предстоит много работы, говорит доктор Халперн. «Мы должны выяснить, как использовать цифровую визуализацию и мобильные технологии, пока медицина трансформируется, и определить наилучшие способы получения наибольшего преимущества. Если мы сделаем это оптимальным образом, мы сможем гораздо лучше оказывать медицинскую помощь. Мы довольно близки к переломному моменту, когда мы увидим реальные изменения.
Дэн Фербер — журналист, живущий недалеко от Нью-Йорка, и бывший редактор журнала Discover . Он пишет о науке, медицине и других темах для национальных изданий.
*Эта статья была впервые опубликована в номере журнала за 2019 год. Журнал Фонда рака кожи.
