«Это изменит подход к лечению». Как белорусы создают проект, определяющий болезнь по фото глаз
В последнее время ряд организаций, в том числе такие крупные игроки, как Google, стали разрабатывать решения на стыке медицины и искусственного интеллекта, которые позволяют определить заболевания на ранней стадии. Один из таких проектов — Deepdee — нацелен на раннюю диагностику болезней по фотографиям глазного дна. Стартап был основан тремя белорусами. 42.TUT.BY встретился с одним из них — сооснователем и CEO компании Ярославом Лихачевским — и поговорил о будущем медицины и настоящем офтальмологии.
Официально компания Deepdee была зарегистрирована в мае 2018 года. Среди ее достижений есть победа на конкурсе социальных стартапов от немецкой корпорации Bayer, приз на Emerging Europe Award в категории Social Impact Startup of the Year и акселерация в голландском Rockstart.
Сейчас Deepdee базируется в двух странах: в Голландии находятся три сооснователя проекта — Ярослав, Ольга Лихачевская и Алексей Кузьменков. А в Беларуси трудятся разработчики и научно-медицинская команда. Кроме того, компания прибегает к помощи голландских ученых.
— Да, сейчас есть тренд на использование искусственного интеллекта для ранней диагностики заболеваний. Он начался в радиологии, за ней последовали дерматология и офтальмология, — поясняет Ярослав. — Все, что мы делаем, — это автоматизируем процессы, которые уже выполняют врачи.
В офтальмологии давно используется «вспомогательный софт» — то же оборудование для снимка сетчатки выделяет зоны с кровоизлиянием и другие биомаркеры, то есть использует примитивные алгоритмы computer vision, чтобы обратить внимание врача на проблему. Следующий шаг — внедрение инструментов ИИ-диагностики, которые помогут врачу оптимизировать рутину.
— О том, что искусственный интеллект заберет у врачей контроль над процессом, пока речь не идет, — продолжает Ярослав. — Человек будет исключен из процесса только тогда, когда диагнозы будет ставить автоматизированная коробочка, а оперировать — автоматизированная рука. Но до того очевидно еще далеко.
Определить глаукому всего по одному снимку
ВОЗ уже несколько лет предупреждает о серьезной проблеме: продолжительность жизни растет, и количество хронических заболеваний возрастает. То есть пациентов становится все больше при том же количестве врачей. Например, уже сегодня во Франции, чтобы попасть к офтальмологу, придется прождать до девяти месяцев.
— Наша разработка — это словно предварительное сито, которое позволяет определить приоритет для пациентов: кому стоит обратиться к специалисту срочно, а кому можно подождать, — говорит Ярослав. — Можно сказать, что мы «достаем» пациентов из клиник. Сейчас идет глобальный тренд на телемедицину и промежуточные этапы медицины. Например, в Голландии есть три линии медпомощи: домашний врач, аналог нашего терапевта, врачи в клиниках и профессора, которые занимаются самыми сложными случаями. Между первой и второй линией есть промежуток — 1,5 line of care. Это более квалифицированная помощь, чем у терапевта, но все еще не помощь узкого специалиста. В нашем случае это магазины оптики, куда можно прийти за очками и линзами. Там стоят специализированные камеры, которые фотографируют сетчатку. Показания считывают оптометристы — люди, которые могут поставить диагноз по снимку и, если понадобится, направить к узкому специалисту.
Наш инструмент как раз-таки очень хорошо вписывается в схему «полуторной линии помощи», поскольку позволяет автоматизировать диагностику и выявить заболевания на ранних стадиях. В этой ситуации все довольны: пациенты, что им не придется ждать постановки диагноза месяцами, врачи — что могут уделить больше внимания нуждающимся в лечении пациентам, и оптики, так как для них это дополнительный источник доходов и способ привлечь новых клиентов.
— Почему вы выбрали для работы именно глазное дно?
— С ним связана наиболее большая и интересная часть проблем в офтальмологии.
Если говорить по-простому, то в этой сфере есть три вида проблем: с рефракцией (близорукость, дальнозоркость), с передним отрезком глаза (например, помутнение роговицы, хрусталика) и связанные с сетчаткой, когда «матрица» глаза просто не воспринимает изображение. Здесь можно применять алгоритмы компьютерного зрения и нейросети, что мы и используем.
В этой области большой потенциал, так как это касается не только глазных заболеваний. На глазном дне расположено большое количество сосудов. По их состоянию можно говорить о состоянии сердечно-сосудистой системы в целом. Плюс там есть пучок нервных окончаний — диск зрительного нерва, по которому можно судить о неврологических состояниях. То есть снимок глазного дна — это суперинформативная картинка. Чем больше заболеваний ты можешь определить при помощи одного теста, тем большему количеству пациентов удастся помочь.
Ярослав рассказал, что сейчас Deepdee сосредоточился на диагностике трех заболеваний. Первое — это диабетическая ретинопатия: осложнение при сахарном диабете, когда сосуды становятся слабыми и ломкими и на глазном дне образуются кровоизлияния, что может привести к слепоте. Каждый человек с диабетом должен дважды в год (в Беларуси — один раз в год, по показаниям чаще) проверяться у офтальмолога. При этом в 2014 году уровень заболеваемости диабетом составил 8,5% среди взрослого населения 18 лет и старше. То есть регулярный скрининг оказывает большую нагрузку на специалистов.
Второе заболевание — это глаукома.
— В этом случае нам помогает абсолютно уникальный профессор из Роттердама — Ханс Лемай, который в диагностике глаукомы — словно Месси в футболе, — говорит Ярослав. — Он умеет выявлять это заболевание на первой стадии при помощи всего одного снимка, при этом точность постановки диагноза у него составляет 96%. Эти золотые знания мы используем для тренировки наших нейросетей.
И третье — возрастная макулодистрофия: в зоне риска все население старше 55 лет.
— Здесь нам помогают два профессора: из Erasmus Medical Centre в Роттердаме и Radboud University Medical Center из Неймегена. Они участвуют в разработке генных лекарств для предотвращения возрастной макулодистрофии и сейчас ищут технического партнера, который поможет им реализовать автоматизацию выявления этого заболевания.
«Нам очень повезло сделать свой проект за пару лет практически своими силами»
Сейчас в команде Deepdee пять инженеров и двенадцать врачей — огромная роскошь по меркам дорогой голландской медицины.
Процесс диагностики состоит из двух частей. Первая — сделать снимок сетчатки при помощи фундус-камеры. В Беларуси они стоят в основном в больницах, но в Западной Европе, где стремятся сократить число пациентов в клиниках, подобную аппаратуру можно увидеть и в магазинах оптики.
Из оптики или больницы снимок глазного дна поступает в reading-центр для постановки диагноза. Но чтобы нейросеть верно поставила диагноз, ее нужно обучить. И вот здесь вступают в дело врачи и ученые.
— Как обучаются нейронные сети? Ты показываешь им сотни тысяч картинок по кругу, и сеть учится реагировать на определенные паттерны, — поясняет Ярослав. — Есть такой принцип, как garbage in garbage out. Если ты плохо разметил данные, то нейросеть плохо натренируется и будет выдавать «мусор». Вот почему нужна лаборатория, где высококвалифицированные специалисты делают основную часть магии. Всю «работу руками» у нас выполняют белорусские врачи.
На вопрос о конкурентах Ярослав отвечает:
— Наш основной конкурент — старый способ диагностирования и скрининга. Вместе с тем на разных континентах активны около пяти компаний с аналогичным рабочим продуктом. На это у них ушло десяток лет и от 15 до 50 миллионов долларов. Нам же очень повезло сделать свой проект за пару лет практически своими силами, используя наших врачей и знания нашей команды.
Сооснователь считает, что компания Bayer помогла не только грантом на 20 тысяч евро, но и придала авторитет неизвестному на тот момент проекту.
— Когда мы приехали в Голландию, нам пришлось нарабатывать «социальный капитал» с нуля. И здесь название Bayer, безусловно, помогло. Недавно у нас в партнерах появилось и Nvidia — стало еще легче. Любая поддержка помогает, — говорит Ярослав. — В Беларуси нас поддерживают специалисты из ведущих офтальмологических клиник. И в Голландии наш первый и главный партнер — офтальмологическая клиника Роттердама (The Rotterdam Eye Hospital), главное академическое офтальмологическое учреждение в стране, которое очень помогает с научной экспертизой и научными исследованиями. Плюс уже упомянутые профессора из Роттердама и и Неймегена.
До сих пор это была в основном научная деятельность. Но этой осенью мы запустим пилот на живых пациентах в Роттердаме. Если пройдет хорошо, то сделаем скрининговую программу на базе reading-центра в том же Роттердаме и будем обрабатывать снимки глазного дна на постоянной основе.
Сейчас у проекта, по сути, нет выручки — она развивается благодаря инвестициям. Но до конца года сооснователи планируют все же получить первый доход. Цифры по понятным причинам пока не озвучиваются.
— В медицине это нескорый процесс. Чтобы нормально «продаваться», нужна медицинская сертификация, которая подтвердит — твой продукт как минимум не навредит. Планируем, что получим ее в начале 2020 года. Но уже сейчас мы активно используем возможность продавать услуги без сертификации. Те же сети оптики, страховые и фармацевтические компании могут себе позволить платить за «пилот», так как это их инвестиции в продукт, которым они потом смогут воспользоваться, — отвечает сооснователь.
«Никто не может себе позволить упустить такой сладкий кусок, как сетчатка»
Если все пройдет удачно, то компания сможет выйти на рынок и инвестировать в более редкие заболевания и даже свою мечту — реализацию решения на мобильных устройствах.
— В случае с дерматологией все довольно просто: кожу можно сфотографировать. Нам же придется что-то придумать, чтобы запечатлеть сетчатку. Это довольно интересный технический вызов, — поясняет Ярослав. — Необязательно, что все получится реализовать, как задумано. Но если получится, это изменит сам подход к лечению и диагностике.
Сейчас мы лечим, условно говоря, ногу отдельно от головы, а глаз отдельно от почки. Любой врач вам скажет, что в человеческом организме все взаимосвязано, но найти эти связи очень сложно. Если мы сможем запустить мобильное решение, это позволит собирать данные о нашем здоровье без дополнительных усилий, просто при помощи «умных часов», колонок и других устройств повседневного использования. Агрегируя эти данные, нейросети смогут найти корреляции, о которых человек не в состоянии догадаться. Таким образом мы сможем выявлять те самые связи, перестанем лечить симптомы и будем предотвращать заболевания. Качество нашей жизни коренным образом изменится.
— Как именно это можно сделать?
— Можно, например, мониторить сетчатку при помощи фронтальной камеры. Не буду рассказывать в подробностях, но идеи, как это реализовать, есть. А главное, есть и интерес от крупных компаний, таких как Apple, Google, Huawei, Samsung и других, потому что они все в гонке за здравоохранением и никто не может себе позволить упустить такой сладкий кусок, как сетчатка.
Мы трезво оцениваем свои силы и понимаем, что выполнить это силами нашей небольшой команды очень проблематично. Но сделать свой блок, причем сделать его очень хорошо, встроиться в глобальное решение — вот то, к чему мы стремимся и во что верим.
