1

декабря

2020 год

Цифровая жизнь и цифровая индустрия

С 26 по 29 ноября на площадке Сургутского госуниверситета прошла II Северная международная конференция «Цифровая жизнь и цифровая индустрия».

Приветствуя участников, декан факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова Игорь Соколов отметил в качестве передового вуза Северного региона Сургутский госуниверситет как очень активного и прогрессивного участника научных и образовательных мероприятий. В свою очередь доктор физико-математических наук, профессор СурГУ и по совместительству председатель программного комитета конференции Сергей Крамаров акцентировал внимание слушателей на взаимодействии региональных вузов, которые нацелены на решение практических задач, с федеральными университетами, занятых фундаментальными проблемами: «Хотелось бы, чтобы эта конференция помогла нам сделать новые открытия, добиться качественных показателей, и самое главное заручиться поддержкой сторонних вузов для дальнейшего сотрудничества в развитии научных направлений».

Напомним, мероприятие проходило в формате круглых столов, всего их было шесть. Например, в рамках «Искусственного интеллекта в управлении» речь шла о современных проблемах компьютерных и информационных наук, а также подготовке специалистов в области сетевых технологий. Серию интересных докладов о современных стандартах IT-образования, возможностях смешанного образования, особенностях проектирования персонализированной образовательной модели при работе с цифровыми технологиями, а также современных образовательных стандартах для развития цифровых навыков и принципах построения интеллектуальной системы цифрового мониторинга образовательного процесса ученые презентовали в рамках работы круглых столов, посвященных «IT-образованию», «Когнитивно-информационным технологиям в цифровой экономике» и «Интеллектуальным системам в образовании».

На секции же «Биоинформационных технологий в медицине» представители Сибирского отделения Российской академии наук (г. Новосибирск) поведали о новых технологиях генетической инженерии для создания высокоспецифичных лекарственных препаратов и инструментов молекулярной диагностики. В свою очередь, директор Медицинского института СурГУ Людмила Коваленко рассказала о строящемся Центре высоких биомедицинских технологий как новом этапе в развитии медико-биологического научно-образовательного кластера Югры.

Сегодня перед здравоохранением округа поставлена серьезная задача – увеличить продолжительность жизни населения. Но без генетических исследований добиться таких показателей невозможно! Центр новой формации станет точкой доступа к современным образовательным программам в области молекулярной генетики, развития научно-технической деятельности, внедрения самых современных генетических технологий и разработок международного уровня. Это будет целый комплекс лабораторий, совместная работа которых будет направлена на всестороннее изучение молекулярных основ патологии человека: генома, протеома, а также поиск новых путей воздействия на спектр заболеваний – от сердечно-сосудистых до нейродегенеративных.

Именно здесь высокопрофессиональные ученые-исследователи будут развивать медицину будущего, внося существенный вклад в здоровьесбережение и улучшение качества жизни граждан России.

К слову, новые возможности в сфере медицины открывают и Зеркальные лаборатории, позволяющие проводить диагностику у пациентов с заболеваниями вен при помощи искусственного интеллекта. Нарушения венозного оттока из нижних конечностей, нередко осложняющиеся хронической венозной недостаточностью, – самая распространенная патология сосудистой системы человека. Это приобрело особую актуальность в эпоху пандемии новой коронавирусной инфекции, которая зачастую осложняется тромбозом глубоких вен. А это, по словам ведущего научного сотрудника НОЦ Политехнического института СурГУ Юрия Густелёва, основа для формирования постромботической болезни.

- Хроническая венозная недостаточность стоит на седьмом месте среди всех причин инвалидизации. До трети взрослого населения имеют характерные признаки, которые сопровождаются отечностью нижних конечностей, изменением цвета кожи или появлением трофических язв. Конечно, активно развивающиеся щадящие оперативные методики лечения поражений венозной системы уже помогают людям избавиться от страданий. Однако до сих пор не определены точные показания к таким операциям, что осложняет отбор пациентов, которым эти вмешательства действительно принесут пользу. Поэтому, мы решили подключить к решению этой проблемы искусственный интеллект, сделав упор на три важных момента: клинические данные, анатомические изменения, которые происходят внутри магистральных вен и особенности венозного оттока – гемодинамику. Определить, действительно ли нужна операция, поможет цифровая модель венозной системы человека, созданная на основе внешних проявлений болезни, данных МРТ и результатов оценки изменений тока крови по венам. Математические модели и алгоритмы, которые будут созданы в результате работы над проектом, станут фундаментом программных решений для моделирования венозной системы с помощью нейронных сетей, реконструкции и визуализации системы крупных и мелких вен, а также дадут возможность виртуально проводить операции и выбирать самую лучшую для каждого пациента. Таким образом, исследования помогут глубже понять течение заболеваний вен и способы их лечения, – резюмирует спикер.

Еще одна проблема современности – острая почечная недостаточность. Это опасное заболевание с высоким риском летальности. Чтобы этого избежать, необходим строгий контроль и оперативное медицинское вмешательство.

- К сожалению, единственный способ помочь таким пациентам – это пересадка почек. В среднем своей очереди на операцию люди ждут по 20 лет, многие из них, как правило, не доживают до этого момента. А вот как раз проект наших коллег поможет спасти жизнь людям, – убежден доктор медицинских наук, профессор кафедры хирургических болезней СурГУ Константин Мазайшвили.

Такой метод диагностики, как аускультация, то есть выслушивание звуков, образующихся в процессе функционирования внутренних органов, широко применяется в кардиологии, пульмонологии, флебологии. Массачусетский технологический институт пошел дальше, проведя исследование, в ходе которого ученые прослушивали звуки кашля ковидинфицированных пациентов, выявляя, таким образом, бессимптомных носителей. Специалисты же Сургутского госуниверситета решили помочь самой уязвимой категории пациентов, страдающих острой почечной недостаточностью. Но, прежде чем ставить человека на гемодиализ, хирурги должны провести специальную операцию по созданию артериовенозной фистулы, то есть сшить между собой вену и артерию.

Кровоток в артерии и вене отличается по своим характеристикам. Например, жидкость внутри артерии двигается быстро и обладает низкой вязкостью, в вене же все прямо противоположно – там жидкость более густая и протекает медленнее. Таким образом, на лучезапястном суставе образуется шишка, в которую очень удобно интегрировать катетер и проводить фильтрацию. Но так как свищ – это искусственное образование, организм начинает с ним бороться. Отсюда образование тромбов и других побочных явлений, которые опасны для жизни человека. Однако, как показывает практика, процесс деградации фистулы можно поймать, если прослушивать ее.

- Когда эти два потока сталкиваются, возникает эффект турбулентности, который и создает характерный шум. Для его диагностики мы взяли фонендоскоп и соединили его с ларингофоном – устройством, которое используют в авиапромышленности для качественной записи звуков, и подключили все к телефону. Кроме того разработали специальное мобильное приложение с простейшим и максимально удобным интерфейсом, которое позволяет записывать эти данные и отправлять их на сервер. Сейчас мы собираем данные пациентов Сургутской окружной клинической больницы, находящихся на гемодиализе. На web-сайте приложения уже 864 записи 99 пациентов, еще будут добавляться данные их ультразвукового исследования, диаметр фистулы, скорость кровотока и другие. В дальнейшем мы планируем произвести анализ полученных данных, построить по ним спектрограмму, а также применить механизмы сверточных нейронных сетей или другие методы, с целью автоматической классификации этих записей. К слову, нашу технологию уже одобрила губернатор округа и поручила подключиться к проекту диализные центры. В будущем же мы думаем максимально упростить этот процесс, чтобы пациент самостоятельно, приложив телефон к фистуле, записывал звук и отправлял через приложение на сервер. Если в процессе диагностики мы услышим, что что-то идет не так, мы с помощью смс уведомляем пациента и его лечащего врача для оперативного оказания помощи, – рассказывает в своем докладе, посвященный методам машинного обучения для классификации результатов аускультации, старший преподаватель кафедры информатики и вычислительной техники Павел Заикин.

Сейчас ученые СурГУ апробируют прототип устройства, сотрудничая с различными российскими клиниками, и готовят публикации для представления изобретения научному сообществу.

Автор: Эльвира Галиханова