Авторизация
Сброс пароля
Веб-платформа OpticElastograph: повышает эффективность исследований рака, подбора лечения и операций
Страница кейса/результат: https://riverstart.ru/cases/platforma-dlya-issledovanij-v-onkologii-dermatologii-i-xirurgii
PDF-презентация по заявке1. Вводная задача от заказчика, проблематика, цели
Глобальная задача — помочь ученым и исследователям бороться с раком и другими серьезными заболеваниями. Для этого Riverstart разработали веб-платформу, предназначенную для ученых, сотрудников НИИ, медицинских клиник и лабораторий. Она позволяет обрабатывать томографические сканы и автоматически получать новую информацию о биотканях, более подробную, чем дает традиционное гистологическое исследование.
С этой информацией можно точнее поставить диагноз, увидеть четкие края опухоли и подобрать лечение, увеличить шансы сохранить орган при операции. Кроме онкологии данные такого порядка нужны в хирургии, косметологии, разработке и тестировании лекарств.
К нам обратились специалисты компании «Оптикластограф», которые разработали программы для обработки томографических сканов. Эти программы могут визуализировать кровеносные сосуды, находить зависимости между параметрами, строить карты деформаций и жесткости тканей, моделировать новые сканы — подсветить то, что нужно увидеть врачу или исследователю.
Сами программы для обработки можно установить на ПК в лаборатории и использовать стационарно. Мы обеспечили выведение программ на веб-платформу, что открывает новые возможности для исследований, поскольку позволяет врачам и ученым:
- запускать глубокий анализ загруженных сканов и автоматически получать данные;
- экономить время на обработке;
- настраивать параметры анализа в зависимости от тканей, органов, имеющихся приборов в лаборатории;
- обмениваться опытом с коллегами;
- выводить новые методы и подходы;
- обучать специалистов;
- собирать и размечать большие data-сеты для обучения искусственного интеллекта (AI).
Программу можно использовать для исследований в области онкологии, хирургии и дерматологии во всем мире.
На скриншоте изображен ответ опухоли на химиотерапию: попарно сравнивают данные, полученные с помощью гистологии, и полученные неинвазивно с помощью OpticElastograph (источник — статья об исследовании nature.com/articles/s41598-020-68631-w).
Лев Матвеев
сооснователь и Chief Data Scientist, ООО «ОптикЭластограф»
Riverstart создал для нас решение по запаковке наших алгоритмов анализа ОКТ-сканов в онлайн платформу. Мы действительно ставили очень непростую задачу: сделать такое универсальное решение, которое бы предусматривало для каждого из наших пользователей возможность индивидуальной настройки наших алгоритмов. Так как различных типов сканов существует огромное количество (разные биоткани, разные приборы), а у наших пользователей широкий спектр задач, мы просили разделить наши сервисы на стандартные и на индивидуально создаваемые под любого отдельного пользователя.
2. Описание реализации кейса и творческого пути по поиску оптимального решения
Гибкие возможности сервиса
Платформа гибкая, ее можно персонализировать под потребности отдельных пользователей. Например, добавлять алгоритмы под конкретные задачи, биоткани, органы и приборы.
Пользователи платформы — ученые, исследователи и сотрудники клиник и лабораторий. Администрируют сервис сотрудники ООО «Оптикэластограф». Они назначают пользователям уникальные контейнеры для обработки, настраивают в них поля, по которым система будет анализировать сканы, и регулируют мощность виртуальной машины, требуемой для обработки.
Сложная обработка томографических сканов
Платформа работает с томограммами обычного оптического когерентного томографа (ОКТ), и записями оптического когерентного эластографа (ОКЭ). Она дает информацию, которую сложно получить. Для примера: исследователь может загрузить трёхмерный ОКТ-скан, а платформа сегментирует верхний слой биоткани и отобразит среднюю толщину слоя — и покадрово, и на всем трехмерном снимке.
Также она может вывести в интерфейс анализ биомеханики ткани по выбранным параметрам. Например, вывести структурное изображение, эластограмму, спектр жёсткости и зависимости параметров друг от друга: давления от деформации биоткани, жесткости от деформации и жесткости от давления.
Облачное хранение данных
Пользователи загружают в систему сканы и запускают задачи на обработку. Поскольку сканы тяжеловесные, их неудобно загружать через веб-интерфейс, поэтому мы реализовали загрузку через S3-хранилище. В нем хранятся исходные файлы и результаты обработки.
Возможность обработать сканы пакетно
Мы реализовали возможность ускорить работу с помощью массовых задач. Пользователь может выбрать сразу несколько сканов из файлового хранилища и применив к ним обработчик с нужными параметрами. Параметры, которые программа применит к выбранным файлам, можно скорректировать.
Динамическое распределение нагрузки
Для оптимизации работы мы предусмотрели динамическое управление нагрузкой. При появлении нагрузки система создает виртуальные машины для обработки задач и удаляет их, если нагрузки больше нет.
У пользователя есть баланс — количество доступных ему запусков контейнеров на обработку. Задачи запускаются по очереди, приоритет обработки имеют задачи от пользователя с наивысшим тарифом. Остальным пользователям нужно ждать чуть дольше: на 10 задач приоритетных пользователей система обрабатывает одну задачу простого.
Получение отчетов и статистики
Мы добавили функцию по сбору подробной статистики о выполненных задачах и расходах. Исследовательский центр, клиника или другая организация могут формировать отчеты по затратам и проведенным обработкам сканов, следить за объемом файлового хранилища, куда они загружают сканы.
Использование AI
Сейчас в здравоохранении используют искусственный интеллект: в том числе, чтобы автоматизировать диагностику заболеваний, отслеживать динамику показателей, подбирать дозировки лекарств. При создании алгоритмов обработки сканов использовали методы статистического машинного обучения PCA, LDA, SVM. Разработчики также тестируют применение нейросетей для обработки показателей сканов и обнаружения патологий.
Лев Матвеев
сооснователь и Chief Data Scientist, ООО «ОптикЭластограф»
Вместе с Riverstart мы проработали концепцию запаковки кодов через докеры в онлайн-сервисы. Затем компания разработала архитектуру платформы и реализовала все её элементы. Особенно отметим отличную коммуникацию в процессе работы, дружелюбную атмосферу и возможность решать сложные технические проблемы, в решении которых нам до этого отказали несколько других компаний занимающихся разработкой веб-сервисов.
3. Результаты сотрудничества
Платформа для обработки томограмм OpticElastograph создана, протестирована и готовится к выходу на массовый рынок.
Методы анализа уже помогают
Методы анализа, которые позволяет применить OpticElastograph, уже помогают ученым в борьбе с раком:
- повышают точность диагноза,
- помогают определить вид рака и подобрать лечение;
- помогают увидеть четкие края опухоли и провести операцию;
- увеличивают шансы сохранить орган при операции.
Это подтверждают исследования. Сотрудники «Оптикэластограф» проводили их в коллаборации с НИИ Экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ПИМУ, Институтом фотонных технологий РАН и Сеченовским университетом.
В работах участвовала мультимодальная оптическая когерентная томография (ОКТ) — это значит, что анализировали не только структурные изображения, но и более глубокие параметры. Например, вычисляли деформации биотканей, анализировали жёсткость — использовали ту информацию, которую дает OpticElastograph.
Также методы эффективны в разработке и тестировании лекарств, офтальмологии, хирургии, косметологии и дерматологии.
Мировой рынок
Методы анализа, которые платформа OpticElastograph позволяет применить к биотканям, нужны для работы над клиническими задачами, решение которых сейчас ищут во всем мире.
OpticElastograph создана, протестирована и готовится к выходу на массовый рынок. Она уже вызвала интерес на мировом рынке на презентациях в Китае и ОАЭ. В планах демонстрация в США.
Использование AI для обработки
Тренд в здравоохранении — использование AI. Его используют, чтобы автоматизировать диагностику заболеваний, отслеживать динамику показателей, подбирать дозировки лекарств. Сейчас разработчики тестируют применение нейросетей для обработки показателей сканов и обнаружения патологий.
Лев Матвеев
сооснователь и Chief Data Scientist, ООО «ОптикЭластограф»
Riverstart полностью справился с задачей, обеспечив нас гибким инструментом предоставления наших сервисов как для широкого класса задач, так и под уникальные запросы наших партнеров.
4. Заключение
В будущем платформа может стать не только исследовательским, но и диагностическим инструментом.
Методы анализа, которые веб-платформа позволяет применить к биоткани, эффективны в важнейших сферах, связанных со здоровьем — онкологии, хирургии, офтальмологии и других. И эта эффективность уже подтверждена исследованиями.
Новые данные открывают больше возможностей для изучения рака, проведения органосохраняющих операций. Причем способ получения данных неинвазивный, а это значит, что исследование проходит быстрее и требует меньше лабораторных животных.
Адам Григорян
Директор по маркетингу (CMO), Riverstart
Команду Riverstart очень воодушевляет значимость разработки. Методы анализа, которые платформа позволяет применить к биоткани, эффективны в важнейших сферах, связанных со здоровьем — онкологии, хирургии, офтальмологии и других, что точно подтверждено исследованиями. Они открывают больше возможностей для изучения рака, проведения органосохраняющих операций, проводятся неинвазивно, сокращают количество лабораторных животных, участвующих в исследовании. В будущем платформа может стать не только исследовательским, но и диагностическим инструментом.
Результаты голосования
Средний балл: 8.09