Как Huawei собирается диагностировать глазные заболевания при помощи своих смартфонов и ИИ

Преждевременное обнаружение любых заболеваний является решающим фактором в лечении этих самых заболеваний. А особенно сильно это касается заболеваний у детей, ведь в большинстве ситуаций дети не могут четко объяснить свои симптомы. Все, что они могут сделать, чтобы показать нам, что что-то не так, это плакать, а это значительно затрудняет диагностику заболеваний. Это также накладывает дополнительные требования на родителей и педиатрических врачей – им приходится быть как детективы, находя улики и делая на их основе предположения и выводы. Именно здесь нам на помощь приходят современные технологии, а компания Huawei со своим инновационным методом с использованием ИИ определенно движется в правильном направлении.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в мире насчитывается около 19 миллионов детей, страдающих нарушениями зрения. При своевременном вмешательстве у 70–80% из них заболевание могут предотвратить или даже вылечить. В этом контексте сроки постановки диагноза и лечения становятся ключом к определению будущего этих детей.

К сожалению, отсутствие родительских знаний и осведомленности приводит к тому, что у многих детей отсутствует оптимальный период диагностики, ведь большинство заболеваний глаз возникает в первые пять лет жизни, а ранняя диагностика жизненно важна для этих детей. Доля детей, страдающих заболеваниями глаз, которые получают лечение на ранней стадии, составляет всего одну треть от общего числа. Большинство детей долго не диагностируются, что сказывается на их зрении, образовательных возможностях и развитии. Особенно сильно ситуация со слепотой у детей усугубляется в странах с низким уровнем дохода, так как там в некоторых случаях это может приводить к летальному исходу.

Как можно помочь этим больным детям и их родителям?

Ситуация серьезней некуда.

Глазные заболевания главным образом проявляются в ухудшении четырех аспектов зрения. Первое — это способность фокусироваться, что означает остроту зрения и способность видеть детали. Второй — это отслеживание движений — могут ли глаза быстро отслеживать и определять положение движущихся объектов — что в основном зависит от функции мышц за глазными яблоками. Третий — способность фиксировать взгляд без дрожания или раздвоения изображения. Четвертый — нервная система, повреждение которой может быть вызвано воспалением, травмой или ростом опухоли.

В странах и регионах с низким уровнем дохода недоедание и инфекционные заболевания являются основными причинами нарушения зрения у детей. Между тем в развитых странах основной причиной являются наследственные и перинатальные факторы.

Традиционное обнаружение глазных заболеваний у детей в основном основано на ручной работе — врач привлекает внимание ребенка, перемещая его палец или какое-нибудь устройство, а затем наблюдает за реакцией ребенка, чтобы определить его состояние.

У этого метода обследования есть три проблемы. Во-первых, присутствия доктора уже достаточно, чтобы привлечь внимание ребенка, и посему это является некоторым вмешательством в процесс. Во-вторых, окончательный вывод полностью основывается на человеческом толковании и требует высокопрофессиональных и опытных врачей. В-третьих, этот метод требует активного сотрудничества между врачом и пациентом, но многие дети не могут правильно следовать указаниям врача (например, «Посмотрите на верхний правый угол рисунка»), что влияет на конечный результат.

В некоторых развивающихся странах профессиональных офтальмологов крайне мало. В развитых странах, с другой стороны, строгие стандарты означают, что обычные офтальмологи не имеют права проводить профессиональный осмотр и проверку зрения. Как только пациент переведен к профессиональному офтальмологу, время ожидания с этого момента может составлять от трех месяцев до полугода.

DIVE: использование ИИ для проверки зрительных функций.

В течение последних пяти лет испанский стартап DIVE Medical и медицинский исследовательский институт IIS Aragon разрабатывали новый тип медицинского устройства под названием DIVE (Devices for an Integral Visual Examination или устройства для комплексного визуального осмотра), который может обеспечить автоматическое, высокоскоростное и точное тестирование зрительных функций даже для пациентов, не расположенных к коммуникации, таких как маленькие дети и даже младенцы. Дети с нарушением зрительных функций смотрят на вещи иначе, чем здоровые, поэтому DIVE использует тщательно разработанные визуальные стимулы, специальное программное обеспечение и машинное обучение для выявления и распознавания проблем со зрением.

В отличие от традиционного метода, когда врач ведет взгляд ребенка пальцем или каким-нибудь устройством, DIVE использует экран компьютера, избавляясь от элементов человеческого вмешательства и выводя более точную визуальную стимуляцию. Кроме того, DIVE может измерять движение глаз, автоматически отслеживая глаза детей с большей точностью, чем визуальное наблюдение их реакций врачом.

Хорошо, реакции и показания детей собраны, но как определить, являются ли они нормальными? Именно здесь на помощь приходит ИИ (Искусственный интеллект). DIVE записывает реакцию детей с обычным зрением и детей с нарушениями разных возрастов, а ИИ анализирует эти данные, изучая различия между детьми с заболеваниями глаз и без них. Когда новый ребенок проходит обследование, обученный огромным множеством случаев, ИИ может сказать о состоянии ребенка намного точнее, чем это сделает человек.

Возможности ИИ: проведение обследования и постановка диагноза прямо на смартфоне.

Устройство DIVE стимулирует внимание ребёнка, фиксирует и анализирует его реакцию, а затем использует ИИ для постановки диагноза. По сравнению с традиционным ручным обследованием, это большой шаг вперед. Однако, как и большинство стандартных медицинских технологий, текущий DIVE на ранних стадиях своего развития все еще требует, чтобы пользователь пошел к офтальмологу, поскольку полагается на интерпретацию своих результатов экспертом. Но использование ИИ для постановки диагноза позволяет неопытным врачам легко интерпретировать визуальные оценки и выявлять детей с проблемами зрения.

Как сделать устройство для тестирования зрения более портативным и простым в использовании?

Нужно начать использовать новое поколение устройств DIVE, среди которых будет смартфон Huawei P30, оснащенный процессором Kirin 980. Kirin 980 интегрирован с независимым нейронным процессором (NPU), который имеет встроенный мощный ИИ, что позволяет локально анализировать данные прямо на мобильном устройстве. Вся модель машинного обучения в DIVE изначально построена на HiAI 2.0, мобильной ИИ-платформе Huawei. Доступ к ИИ предоставляется на трех уровнях: процессор, устройство и облако.

Помимо P30 и его способности помогать врачам анализировать данные, Huawei также представила специальный планшет MateBook E. На этом планшете дети могут проходить визуальное обследование DIVE, предназначенное, как мы уже знаем, для быстрой и точной оценки зрительной функции, а затем эти данные будут отправлены для анализа на заменяющего врача Huawei P30, который сможет подтвердить, есть ли какие-либо признаки скрытых проблем со зрением. Вся эта система получила название Track AI.

Для пользователей большое преимущество Track AI заключается в том, что она является быстрой, широко распространённой и закрытой системой. Вместо того, чтобы загружать данные в облако и затем возвращать обработанный в облаке результат, HiAI работает локально на устройстве, делая весь процесс более быстрым и эффективным. Это удобно как для враче, так и для пациентов, ведь даже если врач находится в какой-нибудь отдаленной деревне без интернета, система обследования все еще будет работать.

Кроме того, Track AI снижает стоимость обследования для пациентов, а также его продолжительность. Это обследование занимает не более 15 минут, что позволяет обследовать гораздо больше детей в более короткие сроки.

В то же время эту технологию обследования гораздо проще популяризировать: устройствам Huawei не требуется доступ к облаку, а расчеты можно проводить прямо на смартфоне. Эта высокая мобильность увеличивает диапазон сценариев использования, особенно в развивающихся странах.

Немногие проблемы конфиденциальности важнее для нас, чем медицинская конфиденциальность, поэтому еще одним преимуществом локальной обработки данных является то, что она гарантирует конфиденциальность пользователей. Выполнение обработки ИИ прямо на смартфоне исключает необходимость постоянной передачи данных по беспроводной сети. Пользовательские данные постоянно хранятся на устройстве, поэтому обследование может быть завершено, даже если оно не подключено к интернету, что, опять же, является эффективной гарантией конфиденциальности.

Стоит отметить, что Track AI не заменяет профессиональную медицинскую диагностику, а скорее предоставляет мощный инструмент для тестирования. При обследовании групп, подозреваемых на глазные заболевания, Track AI может проводить тестирование людей с высоким риском, позволяя врачам сосредоточить свое внимание именно на этих пациентах. Это не только сокращает время, необходимое для диагностики пациентов, но и снижает нагрузку на самих специалистов.

Долгий путь: использование технологий на благо человечества.

Track AI создала простое в использовании, портативное и доступное устройство. Оно может выявить детей с нарушенными зрительными функциями и, тем самым, улучшить здоровье и качество жизни детей во всем мире. Поскольку ИИ постоянно изучает новые случаи и проводит собственную оптимизацию, рост его базы данных сделает будущие диагнозы все более точными, так как он сможет учитывать различные расы и культурные среды. В настоящее время уже пять медицинских учреждений в Испании, Вьетнаме, Мексике, ОАЭ и Китае начали этап сбора данных о пациентах, необходимых для обучения ИИ-алгоритма.

Huawei объединилась с некоммерческой организацией «Европейской федерацией глухих», а также с организацией «Penguin» и гигантом анимации «Aardman» для разработки приложения StorySign, которое использует технологию HiAI от Huawei для мультиязычного оптического распознавания символов, чтобы дети с нарушениями слуха могли видеть интерпретацию текста в режиме реального времени на своем Android-устройстве. Это не только поможет детям с нарушениями слуха более эффективно учиться читать, но и позволит родителям естественным образом выучить язык жестов, решая проблему отсутствия взаимопонимания.

Кроме того, Huawei разрабатывает приложение «Faceing Emotions» в сотрудничестве с «Польской ассоциацией слепых», используя технологию искусственного интеллекта, чтобы помочь слабовидящим «увидеть», что выражает их собеседник. Mate 20 Pro, закрепленный на груди, может мгновенно считывать жестикуляцию и мимику другого человека и использовать ИИ для их анализа, а затем интерпретировать эти выражения в речь и сообщать через наушники пользователю с нарушениями зрения, что выражает собеседник.

Несмотря на то, что технологии могут оказывать помощь людям с ограниченными способностями и/или возможностями, для большинства страдающих от излечимых болезней раннее выявление и профилактика этих заболеваний по-прежнему является ключом к улучшению качества жизни.