ШІ допомагає виявляти ураження легень

Понад 2,2 млн працівників у США під час роботи зазнають впливу небезпечного пилу. Серед них – шахтарі, будівельники, працівники ливарних виробництв, підприємств із виготовлення стільниць зі штучного каменю та інших виробництв, де в повітря потрапляють дрібнодисперсні частинки каменю, піску чи вугілля. Тривале вдихання такого пилу може призвести до незворотних уражень легень. Частинки осідають у легеневій тканині, спричиняючи її рубцювання. Серед можливих наслідків – силікоз і пневмоконіоз шахтарів.

Проблема в тому, що професійні захворювання легень часто розвиваються повільно, іноді протягом 10–20 років. Людина може довго не відчувати серйозних симптомів і звернути увагу на стан здоров’я лише тоді, коли виникають проблеми з диханням. А рубцеві зміни, що вже виникли в легенях, повністю усунути неможливо. Тому в боротьбі з такими захворюваннями особливого значення набуває раннє виявлення.

Регулярні рентгенологічні обстеження дають змогу виявити зміни в легенях ще до появи виражених симптомів. Якщо захворювання виявлено на ранній стадії, працівника можна перевести на роботу, де він більше не зазнаватиме впливу небезпечного пилу. Результати медичного нагляду водночас можуть сигналізувати роботодавцю про необхідність перевірити ефективність вентиляції, пиловидалення та інших інженерних засобів контролю безпосередньо в місцях утворення пилу. Раннє виявлення також дає змогу своєчасно надати медичну допомогу, контролювати симптоми та зменшити ризик ускладнень, зокрема небезпечних легеневих інфекцій.

Річ у тім, що фахівців, здатних якісно аналізувати такі знімки, недостатньо. У США рентгенограми працівників, які зазнають впливу небезпечного пилу, аналізують спеціально підготовлені й сертифіковані National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) лікарі, так звані B Readers. Таких спеціалістів у країні лише близько 200, тоді як професійному впливу небезпечного пилу піддаються понад 2,2 млн працівників. До того ж приблизно 95% знімків, отриманих під час планових професійних обстежень шахтарів, не містять ознак захворювання. Отже, значна частина часу фахівців витрачається на аналіз нормальних рентгенограм. Є й складніший аспект. Ранні ознаки ураження легенів можуть бути дуже малопомітними. Через це навіть досвідчені лікарі іноді по-різному оцінюють один і той самий знімок.

Зважаючи на ці обставини, дослідники Michigan State University (MSU) вирішили залучити штучний інтелект. Команда MSU сформувала спеціалізований набір рентгенівських знімків американських працівників і використала його для навчання системи ШІ. Проєкт отримав грант у розмірі 600 тис. доларів США від NIOSH. За інформацією університету, це перший подібний інструмент, спеціально навчений на рентгенівських знімках працівників зі США. Розробники підкреслюють: система не повинна замінювати лікаря. Її роль – бути своєрідною «другою думкою».

Алгоритм попередньо аналізує рентгенограму, звертає увагу фахівця на ділянки, де можуть бути патологічні зміни, і допомагає швидше опрацювати велику кількість знімків. Під час дослідження система змогла правильно визначити та відсіяти приблизно половину нормальних рентгенограм. Потенційно це дає змогу швидше відсіяти знімки без ознак захворювання та спрямувати увагу лікаря на випадки, які потребують детальнішого аналізу.

Особливо цікавими виявилися результати щодо найперших ознак рубцювання легеневої тканини. За даними дослідників, точність алгоритму під час їх розпізнавання становила 91%, тоді як середній показник фахівців, з якими його порівнювали, – 77%. Щоб полегшити роботу лікаря, система може накладати на рентгенограму спеціальну карту, яка виділяє ділянки, де алгоритм виявив можливі ранні ознаки ураження. Тобто ШІ не встановлює остаточного діагнозу – він допомагає лікарю побачити те, на що варто звернути особливу увагу.

Користь такої технології не обмежується медичною діагностикою. Рентгенівський знімок фактично може стати сигналом для всієї системи управління професійними ризиками. Якщо у працівників виявляють ознаки ураження легень, це привід не лише надати їм необхідну медичну допомогу, а й поставити запитання, наприклад:

• чому небезпечний пил продовжує потрапляти в зону дихання?
• чи достатньо ефективно працює вентиляція?
• чи правильно організовано пиловидалення?
• чи справді інженерні засоби контролю працюють безпосередньо в місці утворення пилу?
• чи не настав час переглянути оцінювання професійних ризиків?

Отже, медичний нагляд може працювати у двох напрямах одночасно: допомагати своєчасно виявляти наслідки впливу небезпечного фактора та показувати, наскільки ефективними є профілактичні заходи на робочому місці. Команда MSU нині співпрацює з NIOSH, щоб перетворити розроблену технологію на прикладний програмний продукт, придатний для ширшого використання.

Дослідження опубліковано в науковому журналі Occupational and Environmental Medicine