Веб-платформа OpticElastograph для онкологических исследований

Главное о кейсе

Чем раньше онколог сможет распознать раковые клетки, тем выше шансы успешно провести операцию, сохранить орган и выйти в ремиссию.

Riverstart создали платформу OpticElastograph, предназначенную для ученых, сотрудников НИИ, медицинских клиник и лабораторий. Она обрабатывает томографические сканы и выдает новую информацию о биотканях — более подробную, чем дает традиционное гистологическое исследование.

К примеру, в онкологии информация, которую можно получить с помощью OpticElastograph, помогает:
1. Быстрее определить подтип рака и раньше начать лечение.
2. С большей вероятностью сохранить орган, потому что можно точнее определить границы опухоли и здоровой ткани.
3. Анализировать информацию, которую раньше было невозможно получить. К примеру, эластичность образцов тоньше одного миллиметра.
4. Уменьшить необходимое количество животных, на коже которых выращивают опухоли для исследования, потому что позволяет контролировать опухоль неинвазивно, сокращая количество биопсий.

Кроме онкологии, данные такого порядка нужны в хирургии, косметологии, разработке и тестировании лекарств.

Сейчас платформа используется в работах ПИМУ, научных проектах ОАЭ. Готовится партнерство с Сеченовским Университетом и НИУ ВШЭ. Также готовится выход на открытый рынок.

Презентация — https://nextcloud.rs-app.ru/s/g6XZgZ4Y78em6ic

Как проект изменил жизнь пользователей

Платформа используется в исследованиях и у нее большой потенциал в качестве диагностического инструмента. Методы анализа, которые позволяет применить OpticElastograph, уже помогают ученым в борьбе с раком. Это подтверждают исследования ученых ИПФ РАН в коллаборации с НИИ Экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ПИМУ, Институтом фотонных технологий РАН и Сеченовским университетом.

Пользователи платформы — ученые, исследователи, врачи, клиницисты и сотрудники лабораторий. С помощью OpticElastograph они могут:
— анализировать данные, которые до этого были недоступны;
— работать с образцами, которые раньше было сложно анализировать: например, толщиной меньше миллиметра;
— получать нужные данные о биотканях автоматически;
— экономить время на обработке сканов;
— запускать обработку с любого устройства и любую ОС через личный кабинет в системе;
— предоставлять коллегам и партнерам защищенный доступ к своим разработкам;
— обучать специалистов;
— собирать и размечать большие data-сеты для обучения ИИ.

Бизнес-задача и ее решение

Глобальная задача — помочь ученым и исследователям бороться с раком и другими серьезными заболеваниями. Более конкретная — разработать веб-платформу, которая сделает более доступным использование методов оптической биопсии для получения новых данных о биоткани.

Методы анализа, которые позволяет применить OpticElastograph, нужны для работы над клиническими задачами, решение которых сейчас ищут во всем мире.

Платформа для обработки сканов OpticElastograph создана, протестирована и готовится к выходу на массовый рынок. Первый этап — перевод медицинских учреждений и университетов на использование веб-платформы для обработки сканов. Сейчас платформу используют в работах ПИМУ, научных проектах ОАЭ и готовится партнерство с Сеченовским Университетом и НИУ ВШЭ.

Также OpticElastograph представили на мировом рынке на презентациях в Китае и ОАЭ, в планах демонстрация в США.

Крафт (мастерство), реализация, технические детали

Компания «Оптикэластограф», куда входят ученые ИПФ РАН, разработала программы, которые обрабатывают томографические сканы и дают новую информацию о свойствах биоткани. Например, визуализируют кровеносные сосуды, находят зависимости между параметрами, строят карты деформаций и жесткости тканей и прочее.

Программы можно установить на ПК в лаборатории и использовать стационарно, но это неэффективно: требуется много ресурсов и много времени на обработку одного скана, данные хранятся только на этом ПК, невозможна одновременная обработка нескольких образцов, сложно делиться результатами и собирать из них базу для обучения.

Riverstart интегрировали программы в веб-платформу OpticElastograph. Она переносит обработку на облачный вычислительный кластер нужной мощности и позволяет:
— обрабатывать сканы пакетно и за меньшее время;
— создавать единый аккаунт на несколько ПК для сотрудников организации;
— запускать обработку с любого устройства и любую ОС через личный кабинет в сервисе
— выбирать программы в зависимости от информации, которая нужна для исследования;
— моделировать новые сканы и подсветить то, что исследователь задает настройкам.

Сканы томографа тяжеловесные, их неудобно загружать через веб-интерфейс, поэтому для загрузки сканов используется S3-хранилище. Обработка происходит потоково посредством Octave в контейнерном исполнении на вычислительном кластере, он разворачивается в любом облачном дата-центре. Его архитектура спроектирована DevOps инженерами компании Riverstart.

Инсайты, гипотезы, процесс создания и взаимодействия с заказчиком

Мы проработали алгоритм использования платформы и сделали процесс быстрым и удобным.
1. Пользователь загружает томографические сканы в облако через личный кабинет на платформе.
2. Выбирает группы и поля параметров анализа в зависимости от результата, который он хочет получить. Задачи можно запускать массово, выбрав несколько сканов из файлового хранилища.
3. Результат появляется в веб-интерфейсе. В аккаунте пользователя сохраняются результаты обработки сканов, чтобы он мог к ним вернуться.

Платформа содержит множество программ для обработки и позволяет индивидуально настраивать ПО под потребности отдельных клиентов. Например, добавлять алгоритмы под конкретные задачи, биоткани, органы и приборы разных производителей.

Для оптимизации работы в сервисе предусмотрено динамическое управление нагрузкой: при появлении нагрузки система создает виртуальные машины для обработки задач и удаляет их, если нагрузки больше нет.

Прочая информация о кейсе

Тренд в здравоохранении — использование технологий искусственного интеллекта, чтобы автоматизировать диагностику заболеваний, отслеживать динамику показателей, подбирать дозировки лекарств и увеличивать точность хирургических манипуляций. Разработчики также тестируют применение нейронных сетей для обработки показателей сканов и обнаружения патологий.

Текущая доступность работы

В данный момент проект используется в работах ПИМУ, научных проектах ОАЭ. Готовится партнерство с Сеченовским Университетом и НИУ ВШЭ. Также готовится выход на открытый рынок.

Скриншоты