Преди повече от две години млади български специалисти с опит в разработката на изкуствен интелект (AI) обединяват усилия за откриването на ново решение в областта на медицината, което да помага на всички нас като следи здравословното ни състояние и алармира в случай на проблем. Така се стига до създаването на миниатюрната мобилна термовизионна камера на българската компания „Келвин Хелт“ (Kelvin Health).

Устройството може да улавя термодинамиката на тялото, като генерира серия от топлинни изображения (термограми). След това те се анализират с помощта на алгоритми за разпознаване на изображения с AI и по този начин оказват безценна помощ при вземането на клинични решения, диагностиката на редица заболявания, както и тяхното проследяване по време на лечението.

Методът се основава на факта, че локалната телесна температура е пряко свързана с кръвния поток и промяната ѝ може да се причини от ограничен брой фактори: възпаление, повишен метаболизъм (при наличие на ракови клетки), спазъм или промяна в съдовата система. Прилагането на анализ с AI позволява прецизното откриване на проблеми в кръвоносната система. Портативността на метода, от своя страна, дава възможност за използването му, както от лекари и други медицински лица, така и в домашни условия.

От идеята до реализацията

Идеята се заражда преди две години и половина, по време на COVID-19 пандемията. Тогава българският екип започва работа по прототипа на своето решение и много лекари искат да разберат как изглежда термограмата на пациент на новия коронавирус. Трудният достъп до болни в онзи момент обаче и цялата изолация на обществото затрудняват събирането на данни.

По-късно екипът се присъединява към Българския клъстер за дигитализация и иновации в здравеопазването (DHI Cluster) и установява, че концепцията е приложима за множество социално значими заболявания и може да участва в спасяването на милиони животи на база скрининг и ранна диагностика.

“Свързахме се с десетки лекари, както в България, така и в чужбина. Много от тях се оказаха отворени към иновации и бързо прегърнаха идеята, осъзнавайки какъв скок в диагностиката може да бъде това“, коментира пред Tech.OFFNews.bg съоснователят на „Келвин Хелт“ Георги Къдрев. „И ето ни сега, две години по-късно, в начален етап на регулаторно одобрение и събрани термограми и медицински анотации от над 350 пациенти”, допълва той.

Предизвикателствата

Пред екипа ни той разказва, че трудностите при създаването на нещо толкова значимо в медицината са част от ежедневието - от достъп до пациенти, регулаторни рамки и интелектуална собственост, до рисково финансиране, медицински скептицизъм и много други. Част от бавния процес е и факта, че екипът досега не е бил част от сложната система на здравеопазването.

“Първоначалната ни липса на знания за здравеопазването като комплексна система с множество участващи страни, която функционира по специфичен начин във всяка една география постепенно се запълва“, разказва Къдрев. Той споделя, че тези трудности допълнително мотивират екипа за реализирането на проекта.

Технологията

Сърцето на новата система е хардуерът на камерата. Той е базиран на термален сензор, улавящ инфрачервеното лъчение, излъчвано от всеки човек и обект. Специализиран в диапазона между 30-40 градуса по Целзий, той може да даде информация за термодинамиката на човешкото тяло. Подобни решения понижиха значително цените си през последните години и започват да стават все по-достъпни за стартъпи и иновативни бизнеси. Термокамерата на „Келвин Хелт“ се прикача лесно на повечето смартфон през техния USB жак.

Различни медицински състояния довеждат до различен отпечатък върху термодинамиката и се анализират по различен начин, обяснява още Георги Къдрев. Той дава за пример раковите заболявания, при чиито метаболитен процес се изисква кислород, който се пренася чрез кръвта и се наблюдава повишаване на локалната температура. Същевременно при съдови патологии, поради това, че се намалява кръвообращението в даден регион заради запушване или стесняване на кръвоносните съдове, температурният отпечатък на региона става по-студен.

Термалният сензор, обаче не е единственият компонент в решението на българската компания. Целта на екипа е този анализ на термодинамиката на тялото да се прави изцяло автоматично, като за осъществяването му се използват специализирани алгоритми в областта на машинното самообучение и анализа на изображения. Сред тях са дълбоки невронни мрежи, които са обучени върху анотации, направени от медицински специалисти, да откриват аномалии, свързани със съдовата система.

Резултатите

Резултатите са впечатляващи дори и за лекари, които са били скептични в началото на проекта. До момента от „Келвин Хелт“ са събрани над две хиляди и триста термограми, както на болни, така и контролно на здрави пациенти, чието състояние след това е валидирано с вече доказани методи за диагностика. Част от тях, за съжаление, са изключително тежки за организма. Например за ангиографията, която към момента е най-точния метод за поставяне на диагноза за съдови патологии, се изисква инжектиране на контрастно вещество и проследяването на кръвотока чрез рентген.

Важно е да се отбележи, че пациентите, страдащи от диабет, са много сложна за диагностика и проследяване група. Поради влошеното си здравословно състояние, както и поради калцифициране в кръвоносните съдове, причинено от високата кръвна захар, те не могат да се подлагат и на голяма част от методите за скрининг като доплер ехограф и ангиография. Решението на „Келвин Хелт“, обаче, е изключително подходящо за тях, тъй като дава възможност в рамките на няколко минути да се даде точна оценка за нивото на кръвоснабдяване на крайниците, без да се влияе от моментното състояние на пациента.

Сътрудничество с лечебните заведения

В момента с изобретението на „Келвин Хелт“ работят активно четири болници от България и чужбина, като до края на годината се очаква към списъка да се присъединят още осем. Методът се използва от лекарите за бърз триаж на пациентите, за потвърждаване или отхвърляне на диагноза, както и за локализиране на проблем.

Текущо работата с лечебните заведения е изцяло в посока събиране на данни и доказателства за валидиране на метода с цел регулаторно одобрение. Валидирането се случва чрез сравнение с други методи, като ангиография, доплер ехограф, мамография и ултразвук. Целта е да се докаже точността на метода спрямо стандартните методи за диагностика, за да може успешно да се премине през процеса по регулаторно одобрение.

Обикновено подобна процедура отнема между 12 и 18 месеца, като стъпките след нея ще са в посока внедряване на метода в здравните системи на различни региони по света, включително България и Източна Европа. Както и популяризиране на метода като такъв, който може да спаси живота на десетки милиони хора по света, посочва Георги Къдрев.

Според него навлизането на технологиите все по-близо до пациента е неизбежен и дълго чакан процес. “Колкото и да е добър лекарят, има фактори като умора, човешка грешка и донякъде субективност. При технологиите тези фактори не съществуват. Това в никакъв случай не означава, че технологията измества специалиста, а напротив - подпомага го, като се дава един допълнителен инструмент за по-прецизна и по-ефикасна диагноза и съответно по-ефективна реакция и навременно лечение” - обобщава съоснователят на „Келвин Хелт“.