Автоматизация в микроскопии

— Давайте поговорим о том, зачем нужна автоматизация мазка крови в микроскопии? Как выглядит сам процесс исследования сейчас?

— Микроскопия мазка крови — один из основных лабораторных методов исследования, золотой стандарт в гематологической диагностике, нужен для проведения общего анализа крови.

Как происходит общий анализ крови — образец помещается в гематологический анализатор, который, при помощи проточной цитометрии, подсчитывает концентрации базовых типов клеток крови. Но если анализатор показывает отклонение от нормы, то образец необходимо проанализировать в микроскоп. Ежегодно в мире выполняются 4 млрд общих анализов крови, 600 миллионов из них — микроскопируют.

Процесс микроскопии практически не изменился с момента изобретения микроскопа в XVII веке. Суть состоит в следующем: на стекло наносится капля крови, окрашивается, фиксируется, после чего врачу лабораторной диагностики необходимо насчитать в микроскоп 100 белых клеток крови и определить пропорциональное соотношение клеток: нейтрофилов — 48, лимфоцитов — 37 и так далее.

Системы по автоматическому анализу мазка существуют, но из-за своей дороговизны внедрены лишь в узком сегменте крупных лабораторий. Поэтому до сих пор 95% лабораторий выполняют микроскопию вручную. Представьте, сколько ресурсов и времени требуют такие операции.

Наше решение автоматизирует рутинные процессы, позволяя выполнять их качественнее и эффективнее. Собственно, автоматизация подобных процедур — вопрос времени. Она будет распространяться, и не внедрившие ее лаборатории начнут проигрывать конкурентам — у них будут большие издержки на персонал (а следовательно, цена услуг станет выше); на получение результатов будет уходить больше времени. Соответственно, компании, придерживающиеся ручного подсчета, постепенно будут вытеснены с рынка.

— Какое решение предлагаете вы? Чем оно поможет автоматизировать микроскопию?

— Мы создали очень мощное и в то же время недорогое решение по автоматизации микроскопии — Celly.AI. В качестве аппаратной базы используется смартфон и небольшая линза-адаптер — таким образом, лабораториям не нужно покупать дорогостоящее оборудование. Сегодня приложение доступно в AppStore.

С Celly.AI процесс происходит следующим образом: техник-лаборант подключает смартфон к окуляру микроскопа при помощи линзы-адаптера, и наше приложение в режиме реального времени при помощи нейросетей обнаруживает, классифицирует и подсчитывает клетки крови. Данные передаются на web-портал, где врачу достаточно подтвердить результаты исследования и скачать отчет в pdf-формате. Также результаты могут автоматически сохраняться в лабораторной информационной системе клиента.

Теперь врачу лабораторной диагностики не нужно самому считать клетки и в принципе контролировать процесс у микроскопа — установкой микропрепарата и запуском приложения занимается техник. Здесь важно то, что цена труда техника на 30-50% ниже, чем у врача, а последний сможет уделять больше внимания сложным случаям, отдав основной поток анализов технику. Кроме этого, повышается качество и доступность диагностики, особенно для небольших лабораторий в отдаленных регионах — врач может удаленно проверить цифровой мазок через веб портал. Кстати, на портал может заходить и руководитель лаборатории (например, чтобы контролировать работу сотрудников), а отчет может получать даже сам пациент. Все заинтересованные люди будут видеть, что мазок корректно подготовлен, отсканирован и интерпретирован.

Удобно и то, что результаты стандартизированы и представлены в цифровом формате — к ним можно в любой момент вернуться и пересмотреть. Автоматизация кратно ускоряет получение результатов — для таких тестов, как подсчет уровня перазитемии Celly.AI проводит анализ в 10 раз быстрее человека. Мы исключаем и человеческий фактор: искусственный интеллект не устает, не теряет внимательности. То есть наше приложение помогает лаборатории оптимизировать работу и повышать качество.

Технологические новации

— В чем вы видите главные особенности Celly.AI?

— Приложение объединило в себе две технологические революции. Первая —  в части искусственного интеллекта. Нейросети начали анализировать изображения не хуже человека, и, учитывая преимущества автоматизации, замена ручного труда в анализе изображений — лишь вопрос времени.

Вторая революция — не менее масштабная, хотя менее известная: в области мобильных процессоров. Современные смартфоны обладают настолько мощными процессорами, что позволяют обрабатывать нейросетями видеопоток в режиме реального времени.

Наша команда видит огромную синергию этих двух революций: точность нейросетей и мощность мобильных процессоров. Как результат: лаборатории получают недорогое решение, оптимизирующее рутинные процессы.

— Обратимся к первой революции. Как работает ИИ в приложении? Можно ли доверять полученным результатам?

— Для тренировки нейросети использовалось более миллиона изображений клеток крови, размеченных экспертами-врачами лабораторной диагностики, причем наш ИИ продолжает непрерывно обучаться. ИИ работает в режиме реального времени, то есть моментально идентифицирует клетки. Чтобы этого добиться, мы оптимизировали нейросетевые алгоритмы плюс активно используем нейропроцессор, который есть в современных моделях iPhone.

Над созданием приложения работает команда из инженеров и врачей, поэтому для нас вопрос качества и надежности стоит на первом месте. Я защитил диссертацию по биофизике крови, более пяти лет занимался исследованиями в Гематологическом научном центре. Мы провели ряд end-to-end исследований, сейчас готовим к публикации два клинических исследования, в каждом из которых участвовало более 100 пациентов. В них сравнивается точность и скорость диагностики Celly.AI и врачей лабораторной диагностики, и сразу скажу: точность нашего решения как минимум не ниже, чем у специалистов, а скорость — выше.

— А какие конкретно преимущества дает то, что приложение создано для смартфона?

— Использование смартфона в качестве аппаратной «базы» позволяет отказаться от дополнительного оборудования и получить все основные элементы решения за небольшие деньги. Это и экран, через который пользователь видит результат и через который может управлять приложением; и выход в интернет; и мощный процессор; и камера с высоким разрешением.

Смартфоны производятся в огромном масштабе (одних только iPhone в предыдущем году было продано более двухсот миллионов), а цена на комплектующие близка к себестоимости. Если бы мы покупали все детали по отдельности и собирали бы из них отдельное устройство, стоимость такого решения была бы на порядок выше. Да и зачем делать отдельное устройство, если уже существует готовый гаджет, который в наши дни есть практически у каждого?

Этапы создания

— Расскажите о том, как возникла идея создания такого приложения и как шла работа над ним? Каковы ваши результаты с коммерческой точки зрения?

— В 2018 году я работал над кандидатской в гематологическом центре и изучал публикации о прогрессе в части искусственного интеллекта. Тогда я задался вопросом — почему в нашей сфере, в гематологии,  до сих пор применяются устаревшие методы и подсчет клеток крови происходит вручную? Идея о том, что это можно изменить с помощью современных технологий, воодушевила меня, я собрал команду из инженеров, врачей, и мы начали работать.

В 2019 году нас пригласили в Кремниевую долину для прохождения акселерации в Alchemist Accelerator. В этот момент мы создали юридическое лицо, в 2020 году стали резидентами Сколково, а сейчас начали выходить на рынок. На данный момент мы подключили ряд клиник в России и в Африке, и чуть позже сможем подробнее рассказать о коммерческой эффективности данных внедрений.

Однако некоторыми достижениями хочется поделиться уже сейчас. Например, лаборатория Equity Afia в Кении внедрила наше решение, и это позволило компенсировать нехватку квалифицированного персонала для проведения малярийных тестов. Для Кении проблема малярии особенно актуальна, ежегодно там фиксируется более 3,5 млн случаев заражений, и мы рады, что Celly.AI помогает в борьбе с этим грозным заболеванием.

— А какие у вас планы? Будете выходить на глобальный рынок?

— Да, мы изначально задумывали глобальный проект, сейчас мы выходим на рынки Северной и Южной Америки — готовим несколько пилотов с крупными сетевыми лабораториями. Также мы совершенствуем нашу систему в целом и работаем над расширением спектра тестов.

Наш глобальный план — автоматизация всех основным видов микроскопии: мочи, кала, спермы, гистопатологии. Вместо человека это будут делать нейросети, потому что гораздо дешевле и проще обучить одну нейросеть, чем обучать тысячи специалистов по всему миру.

— Какой совет вы могли бы дать стартапам, которые занимаются автоматизацией и только начинают свой путь? И какой совет вы бы дали вашим потенциальным клиентам, становящимся на путь автоматизации?

— Главный совет стартапам — как можно скорее выходить к клиентам, так сказать в поля. Потому что между фазой разработки и этапом полноценного внедрения находится огромная пропасть, и чем раньше вы начнете эту пропасть преодолевать —  тем лучше.

Клиентам могу порекомендовать не бояться автоматизации, потому что это будущее, и оно уже наступило. Тот, кто первым освоит и внедрит новые технологии, завтра станет лидером рынка.