Цифровые технологии и здоровье Искусственный интеллект в медицинской практике

Финансовое давление, дефицит времени и нехватка специалистов — все эти проблемы имеют место в медицинской практике. Инновационные приложения с искусственным интеллектом (ИИ) могут помочь в борьбе с этими и другими проблемами. ИИ может коренным образом изменить здравоохранение, улучшив качество медицинской помощи пациентам и снизив нагрузку на сестринский персонал и врачей. 

В будущем ИИ может упростить пациентам доступ к индивидуальной медицинской информации. С помощью чат-ботов, таких как ChatGPT, можно, например, ознакомиться с информацией о своем заболевании. Симптомчекеры на основе ИИ могут помочь проанализировать симптомы и определить, требуется ли человеку немедленная помощь или будет достаточно посещения врача в течение следующего дня.

Медицинские работники могут использовать ИИ в качестве вспомогательного средства при решении сложных задач. Некоторые диагностические приложения на основе ИИ уже применяются в клинической практике и могут способствовать более точному выявлению заболевания, которым страдает пациент. Системы помощи в принятии решений могут учитывать очень большой объем данных при разработке своих рекомендаций, тем самым помогая в важных процессах принятия решений. В некоторых исследованиях использование приложений на основе искусственного интеллекта в повседневной клинической практике позволило избежать ошибок. Кроме того, рутинные задачи могут выполняться быстрее и частично автоматически с помощью приложений на основе искусственного интеллекта, что снижает нагрузку на врачей и сестринский персонал.

Выявление заболеваний, то есть диагностика, относится к ключевым врачебным задачам. Жалобы пациентов, полученная от них информация и результаты обследований позволяют предположить, какое заболевание может присутствовать. При подозрении на конкретное заболевание медицинские работники и пациенты должны совместно принимать решение о дальнейших действиях. В ходе этого процесса могут применяться разнообразные приложения с искусственным интеллектом (ИИ), способные помочь медицинскому персоналу.

Помощь в принятии решений

Для постановки правильного диагноза необходимо учитывать большое количество факторов. Помимо симптомов, к ним также относятся персональные характеристики, такие как профессия или возраст пациента. Растущее количество новых медицинских знаний и новые результаты научных исследований также должны приниматься во внимание при принятии всех решений в рамках клинической практики. При этом врачам может быть трудно держать в поле зрения всю необходимую информацию.

Системы на основе ИИ, помогающие принимать решения, могут оказывать помощь в постановке диагноза или выборе лечения. Такие системы способны учитывать специальные знания в области медицины, результаты научных исследований, актуальные рекомендации по лечению, а также индивидуальные особенности пациентов. На основании этих данных они выдают наиболее вероятный диагноз или рекомендации по лечению. Исследования показали, что сочетание использования таких систем помощи в принятии решений и навыков врачей способствовало уменьшению количества ошибок и повышению точности диагнозов.

Помимо этого, ИИ может помогать медицинскому персоналу принимать решения за счет предоставления подходящей узкоспециальной информации. Для этого существуют специальные поисковые машины на основе ИИ для врачей, предназначенные для предоставления узкоспециализированной информации. Такие приложения опираются, например, на материалы специализированных медицинских журналов или баз данных и сопровождают свои ответы сведениями об использованных источниках. 

Анализ изображений

Наиболее заметен прогресс в разработке систем на основе ИИ, предназначенных для анализа изображений. Приложения на основе ИИ анализируют рентгеновские снимки, снимки компьютерной томографии (КТ) или снимки, полученные в ходе эндоскопии кишечника. Уже получили допуск к применению приложения на основе ИИ, позволяющие выявлять следующее: 

• разные онкологические заболевания, например рак молочной железы, рак кожи или рак легких;
• кровоизлияния в мозг;
• переломы костей.

В ходе исследований многие из этих приложений распознавали подозрительные аномалии на снимках даже лучше, чем эксперты. Кроме того, некоторые программы на основе ИИ способствовали предотвращению человеческих ошибок, которые могли возникать из-за снижения концентрации внимания. Исследования, которые проводились до настоящего момента, указывают на то, что анализ изображений в целом может стать более точным и достоверным, если врачи будут использовать ИИ.

В будущем при определенных заболеваниях и в определенных ситуациях приложения с искусственным интеллектом (ИИ) могут также помогать в ходе лечения. Это касается, в частности, таких видов терапии, которые индивидуально адаптируются к ситуации отдельного пациента.

Искусственный интеллект в лечении сахарного диабета

При сахарном диабете ИИ может оптимизировать лечение инсулином. Если значение уровня сахара в крови постоянно измеряется с помощью датчика, ИИ позволяет рассчитать необходимое количество инсулина, исходя из полученного значения, чтобы оптимально регулировать содержание сахара в крови. При расчете количества инсулина также учитываются значения уровня сахара в крови, полученные ранее, что позволяет системе на основе ИИ постоянно адаптироваться к индивидуальным потребностям пациентов с диабетом.

Системы, которые не только измеряют уровень сахара в крови, но и рассчитывают и назначают необходимое количество инсулина, обозначаются как системы замкнутого цикла. Исследования показали, что системы замкнутого цикла на основе ИИ способствовали более точному регулированию уровня сахара в крови, чем другие средства. 

Искусственный интеллект в хирургических операциях

Искусственный интеллект может использоваться как для планирования операции, так и в ходе ее проведения. При планировании операции по замене сустава приложение на основе ИИ может на основе рентгеновских снимков спрогнозировать этапы работы в ходе операции. Помимо этого, программа определяет вероятный размер необходимого суставного протеза. 

Во многих больницах для лечения используются хирургические роботизированные системы. В настоящее время такие роботы полностью управляются врачом. Однако можно предположить, что в будущем хирургические роботизированные системы на основе ИИ будут самостоятельно выполнять отдельные этапы работ или проводить операции полностью. Один из роботов, разработанных в США, в ходе испытания на животных уже самостоятельно накладывал сложные швы на кишечнике. При этом результаты его работы были лучше, чем результаты работы людей.

Персонализированная медицина

Приложения на основе ИИ могут внести свой вклад в дальнейшее развитие персонализированной медицины, то есть все большей адаптации медицинской помощи к индивидуальным потребностям пациентов. Приложения на основе ИИ могут учитывать большой объем информации из различных источников, в том числе индивидуальную историю болезни, схему медикаментозного лечения и при необходимости также результаты генетических исследований. Это позволит подбирать лекарства и дальнейшие этапы лечения, подходящие конкретному человеку. 

Кроме того, в таком случае обследования для раннего выявления определенных заболеваний можно будет назначать именно пациентам с наиболее высоким риском. Приложения на основе ИИ позволяют более точно, чем когда-либо прежде прогнозировать индивидуальный риск, учитывая множество различных факторов риска, таких как образ жизни человека или наличие заболеваний в семье.

Нейрокомпьютерные интерфейсы

Развитие нейрокомпьютерных интерфейсов может способствовать появлению совершенно новых возможностей для лечения и реабилитации. Нейрокомпьютерные интерфейсы, в англоязычной версии brain-computer interfaces, представляют собой средство установления прямой связи между головным мозгом и компьютером или машиной. За счет такой связи появляется возможность управлять компьютером с помощью мысли. Для расшифровки мозговой активности исследователи используют искусственные нейронные сети. 

В одном исследовании с помощью нейрокомпьютерного интерфейса парализованный пациент смог двигать виртуальной рукой и даже управлять виртуальным дроном. В некоторых других исследованиях люди, потерявшие вследствие паралича способность говорить, смогли самостоятельно производить речь с помощью нейрокомпьютерных интерфейсов. Однако эта технология в настоящее время еще недостаточно зрелая для того, чтобы ее можно было использовать в работе с пациентами вне научных исследований.

Уход

В настоящее время в рамках исследовательских проектов разрабатываются специальные приложения на основе ИИ, предназначенные для сферы ухода. К ним относятся приложения, призванные помочь:

• классифицировать тип раны и лучше лечить раны;
• лучше лечить синдром диабетической стопы;
• устанавливать индивидуальный риск делирия;
• рассчитывать риск падений.

Обеспечение бесперебойной работы всех процессов во врачебной практике или в больнице требует выполнения множества организационных задач. К ним относятся такие задачи, как например:

• планирование приема и запись пациентов на прием;
• заказ лекарств и материалов;
• документирование бесед, результатов обследований и течения болезни;
• составление врачебных заключений;
• проведение расчетов с больничными кассами за лечение и обследования;
• составление штатного расписания и графиков работы персонала.

Организационные задачи отнимают примерно четвертую часть рабочего времени медицинского персонала. Приложения с искусственным интеллектом могут помочь быстрее выполнять эти задачи, чтобы в идеальном случае у персонала оставалось больше времени для личного контакта с пациентами.

Искусственный интеллект в составлении расписаний

Для общения с врачебной практикой могут использоваться телефонные ассистенты на основе ИИ. С их помощью пациентам становится легче дозваниваться до врачебной практики, а также согласовывать, переносить или отменять запись на прием. Если телефонные ассистенты принимают звонки и самостоятельно обрабатывают определенные запросы клиентов, то сотрудники практики могут, не прерываясь, заниматься другими своими задачами. Помимо телефонных ассистентов при составлении расписаний также могут быть полезны чат-боты. 

Использование приложений на основе ИИ при планировании расписаний призвано, в частности, сократить время ожидания для пациентов, а также снизить расходы. 

Искусственный интеллект для документирования

Вся важная информация документируется медицинским персоналом, например, в цифровой карте пациента. В будущем программы на основе ИИ могут помочь в ведении документации. 

В настоящее время тестируются и уже применяются на практике ИИ-ассистенты, которые воспринимают информацию на слух и автоматически делают заметки во время бесед врачей и пациентов. Исследование с участием одного из таких ИИ-ассистентов показало, что можно сэкономить время, которое в противном случае было бы потрачено на документирование разговора. Тем не менее в некоторых случаях заметки ИИ-ассистента были неверны и отчасти казались врачам слишком подробными.

Искусственный интеллект для составления врачебных заключений

По завершении пребывания в больнице врачи составляют врачебное заключение. В этом заключении кратко излагается течение заболевания для специалистов, которые будут вести последующее наблюдение. 

Составление врачебных заключений часто отнимает много времени. Для ускорения этого процесса можно использовать приложения на основе ИИ. Например, в университетской клинике Гамбурга применяется программа, которая составляет часть врачебного заключения на основе результатов обследования и записей из карты пациента. Далее текст, написанный ИИ, проверяется врачом, при необходимости корректируется и после этого выдается. 

Чат-боты — это компьютерные программы, с которыми можно общаться как с реальными собеседниками. Чат-боты, созданные на основе искусственного интеллекта (ИИ), например ChatGPT, могут отвечать на все возможные вопросы и предоставлять информацию практически на любую тему. 

Если человек заботится о своем здоровье, у него часто появляются вопросы, например: насколько срочная помощь мне необходима? Что мне следует делать, чтобы выздороветь? Чего мне следует избегать? Даже после визита к врачу иногда остаются нерешенные вопросы, поскольку из-за волнения информация легко забывается, а в письменном заключении, как правило, преобладают сложные для понимания специальные термины. Поэтому возникает желание задать вопрос на тему здоровья чат-боту.

Преимущество такого подхода состоит в том, что чат-боты отвечают на вопросы пользователей в индивидуальном порядке. Они также могут задавать встречные вопросы. Этим чат-боты на основе ИИ отличаются от порталов системы здравоохранения, других веб-сайтов или специализированной литературы. По сравнению с поисковыми запросами на тему здоровья в Google чат-боты дают более качественные и объемные ответы. Поэтому чат-боты в целом могут облегчать доступ к информации о здоровье.

В исследованиях, которые проводились до настоящего времени, ответы чат-ботов на вопросы о здоровье во многих случаях были правильными. Тем не менее в ходе исследований чат-боты также давали ответы, которые расценивались врачами как неполные, отчасти неверные или даже опасные. 

Чат-боты не разрабатывались специально для ответов на вопросы на тему здоровья и поэтому не имеют представления о том, что верно, а что нет. Они могут давать неправильные, устаревшие или новоизобретенные ответы. Критическая проверка информации о здоровье представляет собой трудную задачу для людей без медицинского образования, кроме того, в случае с некоторыми чат-ботами ситуация осложняется отсутствием указаний об источниках или предоставлением неверной информации о них.

Симптомчекеры

Средства помощи в принятии решений в области клинической практики для людей, не обладающих специальными знаниями, также называемые симптомчекерами, существуют в формате мобильных приложений или веб-сайтов. Они призваны помогать классифицировать симптомы и определять потребность в принятии каких-либо мер, например в посещении врача. С этой целью такие приложения опрашивают пользователя о предшествующих заболеваниях и симптомах. На основании этой информации симптомчекеры делают вывод о том, каким заболеванием, вероятнее всего, обусловлены симптомы. 

Такие организации, как Kassenärztliche Bundesvereinigung (Федеральное объединение врачей больничных касс) или больничные кассы также применяют симптомчекеры. Они позволяют пациентам получить первую оценку симптомов, а также предлагают подходящее дальнейшее лечение. 

Для предоставления результатов некоторые симптомчекеры используют ИИ. Такие программы показали в ходе одного из исследований более надежные результаты в постановке диагноза, чем симптомчекеры без ИИ. Тем не менее их рекомендации также могут быть ошибочны. Например, в ходе одного из исследований симптомчекер не выявил потребность в срочном лечении. В существенно большем количестве случаев симптомчекер, наоборот, расценивал потребность в лечении как более срочную, чем на самом деле. Подобная неверная оценка может привести к ненужным визитам к врачу.

Искусственный интеллект (ИИ) обладает большим потенциалом для улучшения медицинского обслуживания. Тем не менее для ответственного использования ИИ в медицинской сфере необходимо также преодолеть некоторые трудности. 

Потеря личного контакта и внимательного отношения

Некоторые исследования показали, что в ходе общения в письменном формате медицинские рекомендации от чат-ботов на основе ИИ воспринимались как более чуткие, чем ответы, подготовленные медицинским персоналом. Чат-боты могут подробно и понятно объяснять медицинские факты, поскольку они обладают необходимой производительностью, которой зачастую недостает медицинскому персоналу. 

Однако ИИ не может заменить межличностный контакт. Личное внимание способно даже ускорять процесс выздоровления. 

Потеря компетенций

Использование ИИ может изменить процессы обучения и человеческие навыки. С одной стороны, предполагается, что за счет использования ИИ люди смогут выполнять задачи, с которыми они не справились бы без ИИ. С другой стороны, это может привести к тому, что люди незаметно потеряют определенные навыки, если постоянно будут полагаться на ИИ. 

Другие проблемы

По мере расширения применения ИИ появляются и другие существенные проблемы. Приложения на основе ИИ должны тренироваться на большом количестве подходящих данных. Для обеспечения разработки надежных приложений на основе ИИ эти данные должны предоставляться в высоком качестве. 

Для обслуживания приложений на основе ИИ, как правило, требуются крупные центры обработки данных. Если использование приложений на основе ИИ растет, центры обработки данных тратят большое количество электроэнергии, воды и других ресурсов. 

Дополнительную информацию о необходимых условиях, которые должны выполняться для использования приложений на основе ИИ, вы найдете в нашей вводной статье на тему искусственного интеллекта в медицине.