Что происходит и будет происходить с Data Science в медицине

Робот-хирург на базе ИИ-технологий, мгновенная расшифровка данных МРТ и персонализация лечения — эти и другие возможности Data Science уже стали реальностью. Рассказываем, как ИИ трансформируют медицину и что ждёт нас в будущем.

Объём мирового рынка ИИ в медицине в 2024 году составил 20,9 млрд долларов США. В ближайшие пять лет эксперты прогнозируют ожидаемый рост на уровне до 48% в год.

Основные страны, которые занимаются развитием в этой области, — США, Китай, государства Западной Европы, Израиль и Южная Корея. Это лидеры, на долю которых приходится больше всего внедрений. Так, только в США в период с 2015 по 2023 годы было выдано 691 разрешение на использование медицинских устройств с элементами ИИ. Речь идёт о сертифицированных устройствах на основе искусственного интеллекта, которые помогают в диагностике и лечении заболеваний, например диабетической ретинопатии, инсульта и онкологических заболеваний.

График наглядно показывает рост числа одобряемых медустройств с поддержкой ИИ за последние 30 лет. Источник: FDA-Approved Artificial Intelligence and Machine Learning (AI/ML)-Enabled Medical Devices: An Updated Landscape

Китай также активно внедряет в медицине решения на базе искусственного интеллекта. Толчком к развитию послужила эпидемия COVID-19. В местных больницах используют ИИ-системы распознавания КТ для выявления рака лёгких, туберкулёза и пневмонии. Пациентов консультируют чат-боты, в стране открываются бесконтактные кабинеты диагностики.

Освоить навыки анализа данных и машинного обучения и, возможно, внести свой вклад в развитие медицинских ИИ-решений можно, начав карьеру с курса «Специалист по Data Science». Пока дата-сайентистов на рынке труда не так много, поэтому компании конкурируют за знающих кандидатов.

С точки зрения развития технологий ИИ в медицине в России лидируют Москва и Московская область. При этом объёмы российского рынка по сравнению с мировым невелики и составляют менее 1%, достигнув в конце 2024 года 15–17 млрд рублей.

Основные направления, которые в России в настоящий момент рассматриваются с точки зрения применения ИИ, — это диагностика и административная поддержка. С 2000 года в Москве работает Центр диагностики и телемедицины, специализирующийся на развитии лучевой и инструментальной диагностики и внедрении ИИ-технологий в практическую медицину. С 2023 года обработка данных маммографии с помощью ИИ включена в систему обязательного медицинского страхования.

С момента открытия врачи проанализировали с помощью ИИ более 13 миллионов медицинсĸих изображений. Алгоритмы помогают выявлять на ранних стадиях 38 различных заболеваний — от рака лёгкого и молочной железы до остеопороза и грыж позвоночника. Благодаря ИИ-технологиям удалось заметно повысить точность диагностики и своевременность лечения: на одном снимке возможно обнаружить до 12 патологий.

На базе центра работает Московский референс-центр, активно использующий возможности ИИ-алгоритмов для анализа снимков. Источник: mosmed

Другие российские кейсы в области ИИ в медицине приведём ниже.

Важно отметить, что внедрение искусственного интеллекта в медицине в России происходит именно с точки зрения серьёзного применения. В частности, разрабатываются законодательные акты, которые регулируют использование ИИ-алгоритмов. С января 2025 года в силу вступили семь ГОСТов и два предварительных стандарта, которые чётко определяют общие и технические требования, единую терминологию и подход к использованию нейросетей в здравоохранении. Также разработка стандартов облегчает разработку новых нейронных сетей и ускоряет развитие существующих алгоритмов.

Тем не менее, россияне пока не готовы полностью полагаться на ИИ в вопросах медицины. В ноябре 2024 года ВЦИОМ опросил 1600 россиян и выяснил, что 27% респондентов считает, что ИИ не влияет на эффективность лечения. Только 43% опрошенных ответили, что решения на базе ИИ могут помочь улучшить здоровье пациентов.

● Диагностика заболеваний. Распознавание различных патологий и отклонений на КТ, МРТ и рентгеновских снимках, анализ данных лабораторных исследований в целях раннего выявления заболеваний. Применение чат-ботов, способных проанализировать симптомы и выполнить предварительную диагностику: например, ИИ-бот помогает быстро определить, к какому специалисту нужно направить пациента.

Использование искусственного интеллекта позволяет значительно повысить качество медицинских услуг, в частности точность диагностики. Так, исследователи из Google разработали на базе ИИ алгоритм, который даёт точность 94,4% при прогнозировании риска развития рака лёгких путём изучения данных КТ-исследований. Массив данных включал более 45 000 снимков, результаты сравнивались с выводами шести практикующих рентгенологов.

● Терапия и персонализация лечения. Специализированные ИИ-системы помогают подобрать необходимое лечение и максимально адаптировать его под конкретного пациента, опираясь на его анамнез и результаты анализов. Например, алгоритмы машинного обучения помогают рассчитать дозировки инсулина у диабетиков или оптимизировать схему лучевой терапии опухолей.

● Разработка лекарств. Благодаря анализу баз данных по молекулам и болезням нейросети способны быстро находить перспективные соединения. В 2020 году британская компания Exscientia разработала первый в мире препарат, спроектированный искусственным интеллектом.

Для сравнения: классическая разработка лекарств занимает в среднем от 3 до 6 лет. Противофиброзный препарат от Insilico Medicine, разработанный с помощью платформы Pharma.ai, дошёл до фазы I всего за 30 месяцев.

Также ИИ помогает в репозиционировании, то есть в поиске нового применения для существующих лекарств, и в прогнозировании побочных эффектов на этапе доклинических исследований.

● Хирургия и реабилитация. ИИ-решения становятся равноправными сотрудниками в операционных и стоматологических кабинетах, заменяя реальных специалистов. Так, в Китае ИИ-робот под наблюдением врача успешно провёл операцию по имплантации зубов.

Разработанный в США хирургический робот-ассистент da Vinci применяется в том числе в России в кардиологической хирургии, урологии, гинекологии и других областях. Робототехнические комплексы с ИИ применяются и для реабилитации — например, экзоскелеты адаптируют силу и траекторию движений под пациента.

Хирург управляет инструментами с помощью джойстиков и педалей. Метод малоинвазивен, поэтому пациенты быстрее восстанавливаются после операций. Источник: youtube

● Обучение. Медицинским специалистам, в частности хирургам, необходимо в процессе обучения много практиковаться. Комбинация технологий ИИ и виртуальной реальности позволяет повысить качество знаний и усовершенствовать опыт хирурга без непосредственного участия в операциях путём отработки навыков на тренажёрах.

● Административная поддержка. ИИ-технологии помогают минимизировать рутинные процессы и снизить нагрузку на медперсонал. Задачи, которые можно поручить ИИ: собрать анамнез, занести данные в медицинскую карту пациента, поставить предварительный диагноз, задокументировать протокол лечения, записать на приём к врачу или перенести запись.

Такие инициативы реализуют в больницах Московской области: здесь для обработки входящих звонков на номер 112 внедрили чат-бот «Светлана». По данным портала правительства области, в 2024 году робот обработал почти 6,8 млн звонков и помог отменить или перенести почти 440 тыс. записей на приём к врачу. Одновременно «Светлана» может принимать до 600 звонков.

Ещё один интересный кейс: в Подмосковье ИИ помогает заполнять медицинские карты. Алгоритм записывает диалог в кабинете врача, переводит аудио в текст и сразу заносит информацию в карточку пациента. Внедрение голосового ввода позволило врачам ускорить заполнение медкарт в среднем на 47% и уделять больше времени пациенту.

В будущем эксперты прогнозируют более плотную интеграцию искусственного интеллекта во все клинические процессы. Велика вероятность, что рутинный первичный анализ медицинских изображений почти полностью ляжет на ИИ-алгоритмы: врач-рентгенолог будет подтверждать либо нет найденные отклонения и заниматься сложными случаями.

За счёт тотального применения ИИ скрининговые обследования станут эффективнее — это приведёт ĸ росту выявляемости ранних стадий рака и других опасных заболеваний. Совместная работа ИИ и врачей сможет снизить пропуск опасных находок на 5–10% и спасти тысячи жизней.

В обозримом будущем ИИ в клинической практике будет использоваться повсеместно, при этом будет постепенно происходить усложнение задач — от первоначальной диагностики до прогнозирования и лечения заболеваний. Постепенно будет появляться больше медицинских продуктов и домашних гаджетов с ИИ, которые смогут контролировать здоровье владельца в реальном времени и предсказывать потенциальные заболевания в будущем. Среди таких персональных гаджетов — особые кольца, ингаляторы для астматиков, глюкометры с подсказами, датчики падения для пожилых и т. д.