Медики из университета Пенсильвании продемонстрировали, что программное обеспечение, разработанное при поддержке научно-исследовательского управления ВМС США и направленное на распознавание подводных мин, может помочь на практике выявлять и классифицировать опухолевые клетки организма человека.

Физиологи при анализе изображений образцов тканей, взятых из организма человека, сталкиваются с задачами, похожими на те, с которыми сталкиваются специалисты ВМС во время поиска подводных мин.

При анализе образцов тканей, взятых из организма человека, врачи должны проанализировать сотни изображений, запечатлевших огромное количество клеток в некотором их состоянии. Для того, чтобы точно определить искомую группу клеток, врачи используют автоматизированную систему анализа полученных изображений, которая называется «Фарсайт» (FARSIGHT – Fluorescence Association Rules for Quantitative Insight). Данная система была создана при поддержке Национального института Здравоохранения (NIH) и агентства передовых оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA). «Фарсайт» определяет искомые клетки, опираясь на множество эталонных примеров, которые были изначально выбраны клиницистами. При данном подходе в ходе классификации анализируемых клеток могут возникать ошибки. Это связано с тем, что компьютер проводит анализ на основе относительно небольшой выборки исходных данных.

Улучшить положение дел смогли новые алгоритмы активного обучения ПО, реализованные программно. Их внедрение в программную среду «Фарсайта» сделало процесс идентификации клеток более точным. Улучшенный вариант системы «Фарсайт» позволяет медикам использовать меньшее количество анализируемых образцов, так как используемый алгоритм позволяет программе автоматически выбирать наиболее правильные варианты искомых объектов среди анализируемого материала.

По мнению доктора Ларри Керина (Larry Carin, профессор университета Дьюка, разработчик описываемой технологии), усовершенствованная программа «Фарсайт» в будущем может помочь врачам всего мира ежегодно спасать миллионы жизней.

Группа медиков из университета Пенсильвании применяет алгоритмы, внедрённые специалистами научно-исследовательского управления ВМС США в «Фарсайт», для того, чтобы проверять состояние опухолей у пациентов, страдающих от рака почки. Специалисты фокусируют своё внимание на эндотелиальных клетках кровеносных сосудов, питающих опухолевую ткань. Они надеются, что однажды смогут повысить эффективность лечения пациентов, страдающих от различных видов рака почки.

«С помощью компьютерной программы, обучающейся выбирать нужные эндотелиальные клетки, мы автоматизировали процесс поиска данных клеток. Этот процесс стал давать результат более высокой точности. Мы можем начать изучение эндотелиальных клеток опухолей человека. До настоящего момента времени это была практически невыполнимая задача – слишком сложная технически и требующая огромных временных затрат» – говорит доктор Вилльям Ли (William Lee, сотрудник университета Пенсильвании).

На практике для того, чтобы вручную зафиксировать все изучаемые эндотелиальные клетки на 100 изображениях, требуется от нескольких дней до нескольких недель. Усовершенствованная технология «Фарсайт» позволяет провести данную процедуру за несколько часов.

«Полученные результаты впечатляют. Они могут оказать значительное влияние на процесс исследования раковых опухолей» – говорит доктор Керин.

Напомним, изначально программное обеспечение, способное активно обучаться, разрабатывалось специалистами научно-исследовательского управления ВМС США в оборонных целях. Программисты стремились сделать так, чтобы поведение роботизированных систем поиска и уничтожения мин в случае отсутствия возможности однозначно классифицировать какой-либо объект было максимально похожим на поведение человека.