Голос человека может рассказать многое о своем владельце. Его изменение может служить симптомом некоторых заболеваний, в том числе связанных с дегенерацией нейронов головного мозга, к которым относится болезнь Паркинсона. Сервис BRAINPHONE призван выявлять людей даже на ранней стадии болезни на основе анализа их голоса, являясь массовым и доступным инструментом диагностики. О создании решения рассказывает Ильдар Хасанов, исполнительный директор BRAINPHONE и номинант на премию Data Award.
- В чем суть решаемой BRAINPHONE проблемы? Почему это важно?
По данным ВОЗ болезнь Паркинсона занимает первое место в мире по темпам инвалидизации среди всех неврологических заболеваний. На сегодняшний день в России и мире лишь треть пациентов с болезнью Паркинсона имеют корректный диагноз. При этом большинству из них он выставляется поздно – на продвинутых стадиях, когда гибнет до двух третей черной субстанции мозга, гибель нейронов которой ассоциирована с развитием болезни. Такая ситуация имеет место в первую очередь за счет отсутствия скрининговых инструментов для выявления признаков болезни Паркинсона.
- Какими методами обычно решается задача выявления болезни Паркинсона?
Сейчас ситуация такова, что диагностика болезни Паркинсона осуществляется только с непосредственным участием врача на основе, в первую очередь, неврологического осмотра пациента. Рутинные методы визуализации (МРТ, КТ и др.) и лабораторные методы используются лишь в качестве вспомогательных – в первую очередь, исключающих – при постановке диагноза. На сегодняшний день и в России, и в мире нет внедренных в рутинную клиническую практику скрининговых инструментов для выявления болезни Паркинсона.
- В чем заключается предлагаемый вами подход? Почему он лучше?
Наш сервис предназначен для скрининговой диагностики людей с факторами риска развития нейродегенераций. Ведущим из них, конечно же, является возраст. Так, люди старше 55 лет даже в отсутствие других факторов риска имеют повышенную вероятность развития болезни Паркинсона. Наш сервис позволяет большому количеству людей быстро, эффективно и недорого пройти скрининговое исследование на наличие признаков заболевания. Это, в свою очередь, позволяет людям раньше попасть к профильному врачу и начать соответствующее лечение.
- Как пришла идея создания решения, выявляющего болезнь Паркинсона по голосу?
Мы давно занимаемся этой проблемой и имеем большой опыт в поиске и изучении биомаркеров заболеваний мозга, в том числе болезни Паркинсона. Наше решение – это веяние нового времени в виде использования инновационных технологий для решения запросов, уже давно выдвигаемых международным медицинским сообществом. И подобные продукты меняют подход системы здравоохранения к диагностике и лечению пациентов. Так, Международным обществом по изучению болезни Паркинсона и других расстройств движений (International Parkinson and Movement Disorders Society) в прошлом году даже была создана отдельная рабочая группа Technology Study Group по изучению инновационных стратегий и способов применения диджитал-продуктов.
- Что «под капотом»? Какие технологии и методы ИИ применялись?
В основе нашей технологии лежит оптимизированная нейронная сеть, обученная на мел-спектрограммах голосов пациентов с болезнью Паркинсона и группы контроля.
- Какие данные использованы?
Для обучения нейросети используется уникальный собственный датасет аудиозаписей голосов пациентов с болезнью Паркинсона и группы контроля. Датасет сформирован из нескольких тысяч аудиозаписей голосов, записанных при выполнении различных заданий (методики заданий разработаны учеными, неврологами и логопедами). Датасет релевантный, размечается при участии опытных врачей-паркинсонологов, постоянно пополняется. Для сбора и хранения датасета разработаны собственный чат-бот и платформа.
- Что собой представляет созданное решение?
Сервис BRAINPHONE призван использоваться в качестве скринингового инструмента, который легко и недорого может охватить большое количество людей с факторами риска. Он реализуется в виде нейросетевой модели, интегрированной в «оболочку» – контакт-центр, чат-бот, приложение и др. – в зависимости от бизнес-потребности. Это массовый, доступный и легко осуществимый, без привязки пациента к местонахождению врача и специализированного оборудования, инструмент для диагностики и мониторинга болезни Паркинсона на любых, в том числе ранних, стадиях.
- Какие были сложности при реализации проекта, как их решали?
Трудной, но в то же время интересной задачей, как и в любом MedTech-проекте, было получение релевантного датасета для обучения искусственного интеллекта. При этом хорошо, когда есть возможность объективизировать диагноз – например, с помощью методов нейровизуализации, как это происходит при диагностике опухолей, инсультов и др. В случае с болезнью Паркинсона, к сожалению, такой возможности нет.
Так, когда дело касается анализа медицинских изображений, это изображение могут посмотреть 2-3 и более врачей для оценки и разметки. Этим можно повысить уверенность в используемой выборке. Когда речь идет о клиническом диагнозе, как при болезни Паркинсона, оценить правильность выставленного диагноза можно только при непосредственном контакте врача с пациентом. Поэтому большим вызовом был изначально правильный, даже академичный, подход к сбору данных, чего мы и смогли добиться благодаря нашим многолетним наработкам.
- Какие результаты достигнуты и ожидаются?
Сервис успешно прошел первый этап клинических испытаний и готовится к регистрации в качестве медицинского изделия. Чувствительность сервиса 80%, а специфичность – 92%. В сравнении с общепризнанными клиническими способами диагностики чувствительность сервиса сопоставима с ними, а специфичность даже превосходит их.
На сегодняшний день готовятся пилоты в нескольких регионах России. Кроме того, по результатам бизнес-миссии под эгидой Агентства стратегических инициатив в королевстве Марокко была достигнута предварительная договоренность с президентом Совета Национального объединения врачей о пилоте в одной из крупнейших клиник Касабланки.
- Речь идет только о работе с пациентами медицинских учреждений, или решение может встраиваться в любые крупные контакт-центры для выявления людей, даже не подозревающих о своей болезни?
Да, все верно. Решение может использоваться как в медицинских учреждениях, так и быть интегрированным в другие сервисы. Например, сейчас обсуждается внедрение продукта в колл-центр, объединяющий все медицинские учреждения региона.
- В чем роль и социальная значимость проекта?
Внедрение в рутинную клиническую практику сервиса BRAINPHONE приведет к нескольким важным эффектам. Первый из них – своевременное выявление болезни Паркинсона у пациентов вне зависимости от места жительства и удаленности от медицинских центров – например, центров экстрапирамидной патологии, или специализированного оборудования. То есть станет доступен массовый скрининг. Второй эффект – массовый мониторинг, то есть возможность осуществления адекватного мониторинга состояния пациентов с болезнью Паркинсона, в том числе оценка эффективности лечения. Своевременная постановка диагноза и качественный мониторинг позволят улучшить качество жизни пациентов и отсрочить их инвалидизацию, сохранить их работоспособность. По экспертным оценкам, ранняя установка диагноза позволит снизить прямые и непрямые расходы на пациентов со стороны семьи и государства более чем в 10 раз при лучшем качестве жизни.
Наконец, повышение выявляемости болезни Паркинсона потенциально увеличит объем рынка противопаркинсонических препаратов до трех раз и сместит фокус фармацевтических компаний в сторону поиска наиболее эффективных решений для ранних стадий.
- В каком направлении будет развиваться проект?
Мы не останавливаемся на достигнутом – работа кипит, проект растет, развивается. Мы нацелены как на повышение точности диагностики, так и на расширение списка диагностируемых заболеваний.
