Три минуты — и диагноз!

Систему поддержки принятия врачебных решений для диагностики гипертонии по состоянию сосудов глазного дна разработали ученые Института персонализированной кардиологии Сеченовского университета Минздрава России совместно со специалистами Института конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН). Система RetinAIcheck представляет собой специальное ПО для анализа цифровых снимков глазного дна, которые могут быть получены при помощи любой стандартной фундус-камеры.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Диагностика занимает около трех минут и позволяет определить, насколько далеко зашла болезнь. Разработка велась в рамках программы создания и развития НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение».

Гипертоническая ретинопатия — это повреждение сосудов сетчатки из-за повышенного давления. Ее появление указывает на то, что пациент имеет более высокие риски сердечно-сосудистых осложнений (инфаркт миокарда, инсульт и т. д.). Оценка сосудов глазного дна входит в комплексное обследование при подозрении на гипертонию, однако она также может применяться и в качестве скрининга, который позволит определить пациентов из группы повышенного риска и назначить им необходимое обследование и лечение.

«Более 40% пациентов с гипертонической болезнью не обследуются и не получают своевременного лечения. Состояние микрососудистого русла — это очень яркий маркер сердечно-сосудистого риска. А глазное дно — это единственное место в нашем организме, где мы можем неинвазивно изучить сосуды мелкого калибра: их извитость, толщину и другие параметры микрососудистого русла. Собрав необходимые сведения, мы можем построить достаточно надежную модель сердечно-сосудистых рисков для пациента»,— рассказал директор Института персонализированной кардиологии профессор Филипп Копылов.

Ускорить процедуру и сделать ее более удобной для пациентов и врачей ученые смогли с помощью алгоритмов компьютерного зрения. Для обучения нейросетей исследователи использовали около 60 тыс. снимков глазного дна как пациентов с гипертонией или диабетом, так и здоровых добровольцев. Затем систему протестировали на новом наборе из более 5 тыс. снимков. Она оказалась способна выявлять опасные изменения сосудов с точностью до 83%.

«Этот комплекс можно использовать как стационарно в поликлиниках и больницах, так и для популяционного скрининга на практически любой площадке. Доступ к ПО можно получить через облачную платформу или же установить его на отдельный компьютер, что может быть важно для закрытых учреждений. ПО можно интегрировать в медицинские информационные системы, включая ЕМИАС. Это очень пластичный диагностический комплекс, который можно адаптировать под любые условия»,— пояснила старший научный сотрудник Института персонализированной кардиологии Дарья Гогниева.

Использование технологии позволит сделать диагностику более объективной и точной, снизив при этом нагрузку на врачей: даже у опытного офтальмолога в процессе изучения снимков накапливается усталость и повышается риск не заметить патологию. Нейросеть же лишена этого недостатка. Также система обеспечит качественную диагностику в отдаленных регионах, где может не оказаться достаточно квалифицированного специалиста.

Сейчас система способна оценивать вероятность наличия гипертонии у пациента и определять стадию заболевания. В ближайших планах исследователей — научить ее рассчитывать риски последствий гипертонии и определять, с какой вероятностью пациент в ближайшие десять лет погибнет от инфаркта или инсульта.

Технология готовится к техническим и клиническим испытаниям.

Филипп Копылов, профессор, д.м.н., директор Института персонализированной кардиологии НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» Сеченовского университета, ответил на вопросы «Ъ Науки»:

— Что такое глазное дно?

— Глазное дно — видимая при офтальмологическом обследовании (офтальмоскопии) внутренняя часть поверхности глазного яблока, являющаяся единственной в организме человека структурой, где сосуды не прикрыты кожей, следовательно, их состояние может быть оценено врачом визуально.

При осмотре глазного дна можно увидеть изменения сосудов и нервов, связанные не только с патологией глаз, но и с такими широко распространенными и социально значимыми заболеваниями, как артериальная гипертензия и сахарный диабет, кроме того, по характеру изменений можно оценить тяжесть их течения.

Офтальмологическое обследование с оценкой состояния глазного дна является обязательным у пациентов, страдающих артериальной гипертензией. Связано это с тем, что регулярное и длительное повышение артериального давления рано или поздно неминуемо приводит к изменению сосудистой стенки, а в еще более запущенных случаях — к изменениям зрительного нерва с последующей стойкой утратой зрительной функции. Исследование глазного дна у людей, страдающих повышением артериального давления, может помочь определить тяжесть течения заболевания, а также отследить эффективность терапии, понижающей артериальное давление.

— Что обычно входит в систему компьютерного зрения?

— Для получения цифровых изображений глазного дна могут быть использованы стационарные и портативные фундус-камеры. Разработанная нами диагностическая система компьютерного зрения RetinAIcheck представляет собой программное обеспечение для детектирования гипертонической ретинопатии по цифровым изображениям глазного дна пациентов с применением методов нейросетевого моделирования. Помимо того что программа может быть установлена на сервер медицинской организации, интегрирована в локальную медицинскую информационную систему и функционировать стационарно, она может применяться и в форме облачного сервиса.

Алгоритм компьютерного зрения основан на работе сверточной нейронной сети. При помощи специального интерфейса фото глазного дна пациента загружается и обрабатывается программой, далее врач получает рекомендацию с указанием на наличие или отсутствие у пациента изменений, характерных для гипертонической ретинопатии. При наличии изменений глазного дна алгоритм определяет их тяжесть и также указывает данную информацию в заключении. Заключение не является диагнозом, методика представляет собой систему поддержки принятия врачебных решений. Средняя точность алгоритма составляет 85%, а для тяжелой гипертонической ретинопатии может достигать 99%.

— Как будет развиваться эта технология в дальнейшем?

— Дальнейшая работа будет направлена на повышение показателей диагностической точности существующего алгоритма. Кроме того, планируется совершенствование алгоритма в направлении диагностики сочетанной патологии, например, когда помимо артериальной гипертензии пациент страдает сахарным диабетом, патологией почек и иными заболеваниями.

Подготовлено при поддержке национального проекта «Наука и университеты»