Ученый НГУ создал нейросеть для газоанализатора, помогающего выявлять коронавирус

Нейросеть анализатора сравнивает полученные параметры с заложенными в нее данными и оценивает процент вероятности наличия заболевания. Результат анализа пациент может узнать уже через пару минут, график приходит на электронную почту.

Один из способов оперативной диагностики состояния организма разработан учеными Института автоматики и электрометрии СО РАН совместно с компанией ScientificCoin. С помощью созданного ими газоанализатора Healthmonitor можно с точностью до 85 % определить наличие в организме коронавирусной инфекции. В исследовании приняли участие уже более 2500 человек.

Человек делает выдох в специальную трубку, газы из выдоха попадают в спектрометр, который выдает их спектральные параметры. А нейросеть анализатора, разработанная доцентом кафедры компьютерных технологий Факультета информационных технологий НГУ Александром Кугаевских, сравнивает полученные параметры с заложенными в нее данными и оценивает процент вероятности наличия заболевания. Результат анализа пациент может узнать уже через пару минут, график приходит на электронную почту.

— Коллеги из компании ScientificCoin обратились ко мне с этим проектом в июне 2020 года. Меня заинтересовала как общественная значимость проекта, так и сложность задачи. Мало кто анализировал спектры выдоха человека, а уж проводить скрининг по нескольким заболеваниям — такого еще не было. По первым данным стало понятно, что стандартный подход к анализу спектров с помощью нейросетей не работает, почти сразу у меня возникла гипотеза, как можно улучшить качество работы нейронной сети. Затем с июня по октябрь мы искали разные комбинации параметров газоанализатора и нейронной сети, параллельно собирали выборку спектров выдоха. В это время мне помогала Алина Михайленко, теперь она студентка Механико-математического факультета. В случае с медицинским данными, их всегда тяжело собирать, ведь нужны подтвержденные диагнозы. Для чистоты сбора данных тогда использовали только один аппарат. В октябре нащупал верную дорожку, и к декабрю закончили настройку параметров (с октября я уже работал в одиночку). К этому времени как раз скопилась выборка в несколько сотен спектров. Я обучил нейронную сеть, результат был 85 % точности, сдал нейронную сеть коллегам для установки на аппарат, и под самый Новый год, 22 декабря, они подтвердили мою оценку точности на тестовой эксплуатации. Так что хороший подарок под Новый Год я получил, — рассказал Александр Кугаевских.

По словам разработчика нейросети, выдох не зависит от пола и возраста, а меняется лишь из-за приобретенных или врожденных заболеваний человека. Для верификации результатов методики предварительно проводилось сравнение данных выдохов пациентов, полученных на газоанализаторе, с медицинскими данными ПЦР-анализов пациентов с подтвержденным диагнозом коронавируса.

На данном этапе идет сбор статистических данных для официальных клинических исследований, необходимых для получения медицинского сертификата на газоанализатор.

— Сертификация в России занимает 3 года, на это и расчет, что сейчас устройство будет сертифицировано в Европе, где эпидемия и не думает заканчиваться, а в это время мы разработаем новую архитектуру нейронной сети под разные заболевания. Тогда можно будет применять и в России, — добавляет Александр Кугаевских.

Газоанализатор может быть использован также для диагностики таких заболеваний, как туберкулез, астма, диабет, рак легких и другие.