Новое приложение использует селфи для распознавания рака поджелудочной железы

Рак поджелудочной железы имеет один из худших прогнозов – 5-летняя выживаемость при нем составляет всего лишь 9% – отчасти потому, что при нем не появляется никаких выдающих его симптомов и нет неинвазивных инструментов скрининга, которые бы обнаружили опухоль прежде, чем она распространится.

Теперь исследователи из Университета Вашингтона разработали приложение, которое может позволить людям легко обнаружить рак поджелудочной железы и другие болезни – всего лишь щелкнув себя на камеру смартфона.

BiliScreen использует камеру смартфона, алгоритмы машинного распознавания образов и средства машинного обучения, чтобы обнаружить повышенные уровни билирубина в склере человека (белок глаза). Новое приложение описано в докладе, который будет представлен 13 сентября на Ubicomp 2017, Международной совместной конференции Association for Computing Machinery и Ubiquitous Computing.

 

Одним из самых ранних симптомов рака поджелудочной железы, а также других заболеваний, является желтуха – желтое окрашивание кожи и глаз, вызванное накоплением билирубина в крови. Способность обнаруживать признаки желтухи, когда уровни билирубина минимально повысились, но до того, как ее проявления будут видны невооруженным глазом, может позволить создать совершенно новую программу скрининга для лиц с повышенным риском.

В начальном клиническом исследовании, в котором приняло участие 70 человек, приложение BiliScreen – используемое в сочетании с напечатанной на трехмерном принтере коробкой, которая контролирует воздействие света на глаза – с 89,7% точностью идентифицировало случаи для беспокойства по сравнению с анализом крови, который используется для определения уровней билирубина в настоящее время.

«Проблема с раком поджелудочной железы заключается в том, что к тому времени, когда у вас появляются симптомы, часто бывает слишком поздно, – говорит ведущий автор исследования Алекс Мариакакис. – Надежда же состоит в том, что если люди смогут проводить этот простой тест один раз в месяц – у себя дома, в обычной обстановке, – некоторые из них смогут распознать болезнь достаточно рано, чтобы пройти лечение, которое может спасти их жизнь».

BiliScreen основывается на более ранних работах лаборатории Университета Вашингтона Ubiquitous Computing Lab, которая ранее разрабатывала приложение для смартфонов BiliCam, распознающее желтуху новорожденных посредством фотографирования кожи ребенка. Недавнее исследование, опубликованное в журнале «Pediatrics», показало, что BiliCam дало точные оценки уровня билирубина у 530 детей.

Сотрудничая с врачами Университета Вашингтон, лаборатория UbiComp специализируется на использовании камер, микрофонов и других компонентов обычных потребительских устройств, таких как смартфоны и планшеты, для скрининга болезней.

Анализ крови, который в настоящее время используют врачи для измерения уровня билирубина (он обычно не проводится у взрослых, если нет причин для беспокойства), требует доступа к специалисту здравоохранения и неудобен для частого скрининга. BiliScreen разработан как простой в использовании, неинвазивный инструмент, который может помочь определить, должен ли человек проконсультироваться с врачом для дальнейшего обследования. Помимо диагностики, BiliScreen также может потенциально облегчить тяжелое положение пациентов с раком поджелудочной железы, которым требуется частый мониторинг билирубина.

У взрослых белки глаз более чувствительны, чем кожа, к изменениям уровня билирубина, что может служить более ранним предупреждением о раке поджелудочной железы, гепатитах или о в целом безвредном синдроме Жильбера. В отличие от изменений цвета кожи, изменения в склере более стандартны у всех рас и этнических групп.

Тем не менее, к тому времени, как люди замечают желтоватое окрашивание склеры, уровни билирубина уже давно проходят отметку опасности. Команда из Университета Вашингтона задавалась вопросом, смогут ли машинное распознавание образов (так называемое «компьютерное зрение») и средства машинного обучения обнаружить эти изменения цвета в глазах прежде, чем они станут заметны для человека.

«Глаза – действительно интересные ворота тела: слезы могут рассказать, какой у вас уровень глюкозы, склера может рассказать, сколько билирубина в вашей крови, – говорит старший автор исследования Шветак Патель, профессор из фонда Washington Research Foundation Entrepreneurship. – Мы задались вопросом, можно ли зафиксировать некоторые из этих изменений, которые могут привести к раннему обнаружению патологии, с помощью простого селфи?»

BiliScreen использует встроенную камеру и флэш-память смартфона, чтобы собирать фотографии глаза, когда человек делает селфи. Команда ученых разработала систему компьютерного зрения, чтобы автоматически и эффективно изолировать склеры, цвет которых является ценным инструментом для медицинской диагностики. Затем приложение обсчитывает информацию о цвете склеры – основанную на длинах отраженных и поглощенных волн света – и сопоставляет ее с уровнями билирубина с использованием алгоритмов машинного обучения.

Чтобы учитывать различные условия освещения, команда проверила работу BiliScreen при помощи двух различных аксессуаров: бумажных очков, напечатанных цветными квадратами, чтобы помочь калибровать цвет, и напечатанную на трехмерном принтере коробку, которая блокирует окружающее освещение. Использование приложения вместе с коробкой, напоминающей гарнитуру Google Cardboard, привело к небольшому улучшению результатов.

Следующие шаги исследовательской группы включают тестирование приложения среди более широкого круга людей, у которых есть риски развития желтухи и приводящих к ее возникновению состояний, а также дальнейшее улучшение удобства использования, в том числе устранение необходимости таких принадлежностей, как коробка и очки.

«Это относительно небольшое начальное исследование показывает, что технология многообещающая», – говорит соавтор исследования доктор наук Джим Тейлор, профессор кафедры педиатрии Университета Вашингтон, чей отец умер от рака поджелудочной железы в возрасте 70 лет.

«Рак поджелудочной железы – ужасная болезнь, для которой в настоящее время так и не разработан эффективный скрининг, – говорит Тейлор. – Наша цель состоит в том, чтобы найти больше людей, которые являются достаточно неудачливыми, чтобы иметь рак поджелудочной железы, или достаточно удачливыми, чтобы обнаружить его вовремя и пройти операцию, которая даст им больше шансов на выживание».

Добавить комментарий