Идея: удалённое решение для анализа звуков лёгких

— Когда моей дочке было 4 месяца, мне приходилось постоянно возить её к врачам из-за частого кашля. Это было неудобно, поэтому я начала искать удалённое решение, чтобы можно было «послушать» ребёнка дома, а запись отослать врачу, — рассказывает Елена. — Такое решение было на рынке США, но точность оценки врачом звуков лёгких, записанных на аудионоситель, оказалась достаточно низкой — около 60%.

Тогда я начала глубже интересоваться темой и выяснила, что, согласно опубликованным исследованиям, с помощью машинного анализа и цифровой обработки сигнала можно дифференцировать звуки лёгких более точно, чем это делает врач. Из-за ограничений человеческого слуха и напряжённой рабочей обстановки (шум, большое количество пациентов, мало времени) медик может допустить погрешность, а нейронная сеть — нет.

Тогда и решили создать продукт Lung Passport — мобильное приложение с электронным стетоскопом. Необходим он в первую очередь хроническим больным, которые с его помощью могут отслеживать динамику болезни, и родителям маленьких детей. Благодаря регулярной записи звуков лёгких и логированию симптомов (на это будет уходить не больше пары минут в день), хроник всегда сможет контролировать развитие заболевания и оценивать, что на него влияет. Также он сможет показать врачу сгенерированный системой наглядный отчёт — это сэкономит время и поможет подобрать наиболее эффективное лечение.

Как работает: точность в диагностике — 85%

Стетоскоп прикладывается к телу и передаёт сигнал на телефон по Bluetooth. Затем сигнал обрабатывает нейронная сеть, которая устанавливает тип хрипов. Далее мы предлагаем пользователю ответить на несколько вопросов для уточнения заболевания.

После пройденных процедур «пациент» получает текст с анализом найденных хрипов и болезней, для которых характерны зафиксированные звуки. Если в ходе диагностики выявлены какие-то отклонения, система предложит нажать кнопку «связаться с врачом» и записаться на удалённую консультацию.

В приложении есть подробная инструкция, как прослушать и записать звуки лёгких. Если человек что-то делает не так, он об этом узнает. Функция онлайн-консультации с врачом — это очень удобно, не нужно брать талончик, ехать в поликлинику и предпринимать другие действия. В Беларуси телемедицина пока не развита, но она быстро распространится по всем регионам, если начать ею заниматься.

Сейчас проект находится на стадии активной разработки и уже имеет 85 процентов точности в диагностике патологических звуков и 80 процентов — в разделении звуков на классы. Они, кстати, коррелируют с заболеваниями, но не напрямую: астма, бронхит, пневмония, ХОБЛ. Один и тот же звук может быть характерен для нескольких заболеваний, поэтому для полного анализа важен опросник.

Реализация: уникальная система для отбора признаков

В начале лета появился первый прототип стетоскопа, и сейчас работаем над второй его версией.  В решениях и алгоритмах Lung Passport присутствует техническая новизна: мы создали уникальную систему формирования и отбора признаков для классификации сигнала. Она лучше всего и в наиболее краткой форме описывает характерные изменения звуков. Исходя из наших исследований, подобная система ещё не использовалась для решения похожих задач.

— Мы изучали разные исследования про точность нейронных сетей и других средств машинного анализа и диагностики звуков лёгких. В итоге остановились на нейросетевом инструментарии CNTK для глубинного обучения и.NET, — рассказывает технический директор Алексей Каранкевич. — Для быстрой проверки гипотез используем Python: на нём написаны нейронные сети. В целом всё находится под стеком Microsoft, также есть юнит цифровой обработки сигнала. Сейчас разрабатываем мобильное приложение под Android.

Реализация решения непростая, частенько встречаются преграды. Например, пришлось потратить немало времени, чтобы сгенерировать репрезентативные признаки, достаточные для классификации на изначально небольшом наборе данных. Решили эту проблему с помощью сочетания двух факторов: постепенного наращивания датасета и упорной работы технических специалистов.

Практически вся команда, состоящая из семи человек (Data Scientist, python-разработчики, хардверный инженер и др.), работает над проектом full-time. При этом мы плотно сотрудничаем с кафедрой пульмонологии и фтизиатрии Белорусской медицинской академии последипломного образования.

Об инвестициях и заработке: «продажи начнём в Беларуси»

С инвестором Олегом Гайдуль (основатель фонда Spacemind Capital, — прим.ред.) познакомились в Imaguru. Мы долго общались и оговаривали критерии, которым должен соответствовать стартап. Когда достигли оговоренной вехи в развитии технологии, фонд проинвестировал нас на $100 тысяч.

Деньги, полученные от Spacemind Capital, пойдут на поддержку команды, разработку «железа», исследования, патентование, сертификацию устройства. В ближайшее время будем проводить испытания в реальных клинических условиях, повышать точность алгоритмов, общаться с пользователями, собирать отзывы и улучшать продукт.    

В планах — несколько вариантов монетизации (как в B2B, так и в B2C). Зарабатывать собираемся на проценте от телемедицины и на платной подписке.

Планируем заключать контракты не только с медицинскими центрами, но и со страховыми компаниями, представителями здравоохранения, стартапами в области телемедицины. Наш продукт определённо можем принести экономию государству на здравоохранении.

Через полгода, надеемся, продукт будет готов, но ещё предстоит запустить само производство девайсов. Возможно, получится начать продажи, собирая девайс «на месте», но гарантировать этого не можем. Первые продажи будут в Беларуси, и только потом — на Западе и Востоке.

Фото: Елена Бинецкая

16 лет dev.by — «дефолтный» источник информации о беларусском ИТ

Вы можете...