Искусственный интеллект в офтальмологии

Необходимо признать наличие неустранимых конфликтов интересов. Производители, которые разрабатывают и продают

SaMD (программное обеспечение как медицинское изделие), имеют сильный финансовый интерес в позитивном представлении своих продуктов. Таким образом, конфликты интересов возникают, если они финансируют, проводят и публикуют результаты

исследований, включая те, в которых могут быть сообщены недостатки их продуктов. Многие из опубликованных работ в области скрининга диабетической ретинопатии на основе ИИ, особенно те, в которых использовались алгоритмы с маркировкой CE и одобрением FDA, были проведены производителями или владельцами патентов.

Следует также помнить, что алгоритмы ИИ могут быть спроектированы для работы неэтичными способами. Например, программное обеспечение Greyball компании Uber позволяло компании выявлять и обходить местные нормативные акты, а алгоритм Volkswagen позволял автомобилям проходить тесты на выбросы, снижая их

выбросы оксида азота во время тестирования. Алгоритмы ИИ могут быть настроены на извлечение повышенной прибыли для их владельцев путем рекомендации определенных препаратов, тестов или тому подобного без ведома клинических пользователей. Системы ИИ уязвимы для кибератак, которые могут привести к неправильной классификации медицинской информации их алгоритмами [31].

Семь основных

факторов проектирования ИИ для общественного блага были предложены Floridi et al. (Таблица 1.5) [38]. Авторы предлагают фальсифицируемость в качестве важного фактора повышения надежности технологического применения, т. е. для того, чтобы

SaMD (программное обеспечение как медицинское изделие) было надежным, его безопасность должна быть фальсифицируемой. Критические требования к устройству для его полноценного функционирования должны быть определены и должны быть проверяемыми. Если фальсифицируемость невозможна, то критические

требования не могут быть проверены, и система не должна считаться надежной [38].

Таблица 1.5

Основные

Факторы проектирования ИИ для общественного блага

ФакторыСоответствующие передовые практикиСоответствующий этический принцип
Фальсифицируемость и поэтапное внедрениеОпределение фальсифицируемых требований и их тестирование поэтапно: от лаборатории до «внешнего мира»Непричинение вреда
Защита от манипулирования предикторамиПринятие мер защиты, которые (i) гарантируют, что неказуальные индикаторы не искажают неоправданно вмешательства, и (ii) ограничивают, когда это уместно, знания о том, как входные данные влияют на выходные данные AI4SG систем, для предотвращения манипуляцийНепричинение вреда
Контекстуализированное по получателю вмешательствоСоздание систем принятия решений в консультации с пользователями, которые взаимодействуют с этими системами и подвергаются их воздействию; с пониманием характеристик пользователей, методов координации, целей и эффектов вмешательства; и с уважением к праву пользователей игнорировать или изменять вмешательстваАвтономия
Контекстуализированное по получателю объяснение и прозрачные целиВыбор уровня абстракции для объяснения ИИ, который соответствует желаемой пояснительной цели и уместен для системы и получателей; затем использование аргументов, которые рационально и подходящим образом убедительны для получателя для предоставления объяснения; и обеспечение того, чтобы цель (назначение системы), для которой AI4SG система разрабатывается и внедряется, была по умолчанию известна получателям ее выходных данныхОбъяснимость
Защита конфиденциальности и согласие субъекта данныхСоблюдение порога согласия, установленного для обработки наборов персональных данныхНепричинение вреда; автономия
Ситуативная справедливостьУдаление из соответствующих наборов данных переменных и прокси-переменных, которые не имеют отношения к результату, за исключением случаев, когда их включение способствует инклюзивности, безопасности или другим этическим императивамСправедливость
Человекоориентированная семантизацияDo not hinder the

способность людей семантизировать (то есть придавать смысл и осмысливать) что-либо | Автономия |

Источник: Floridi L, Cowls J, King TC, Taddeo M. How to Design AI for Social Good: Seven Essential Factors. Sci Eng Ethics. 2020 Jun;26(3):1771–1796. Springer

Экономическая эффективность устройств на базе ИИ

Одним из аргументов в пользу медицинских устройств на базе ИИ

устройств заключается в том, что они могут снизить медицинские расходы и исключить ненужные процедуры. Исследование из Сингапура показало, что полуавтоматизированная модель, сочетающая систему глубокого обучения (DL) с оценкой специалистом, обеспечила наилучшую экономическую отдачу, что привело к экономии в 19,5% при скрининге диабетической ретинопатии. В более раннем исследовании из Великобритании сообщалось об экономии средств в размере 12,8–21,0%; однако простое сравнение между ними невозможно из-за различных моделей скрининга ДР в двух странах (двухэтапный скрининг в Сингапуре и трехэтапный скрининг в Великобритании), а также их различных систем классификации ДР. Авторы обоих исследований утверждали, что полуавтоматизированная система обеспечивает большую экономию, чем полностью автоматизированная, за счет более низкого уровня ложноположительных результатов и отсутствия ненужных визитов к специалисту [39, 40].

Цель данной книги — предоставить офтальмологам, другим специалистам по зрению и исследователям

обзор текущих исследований в области применения ИИ в офтальмологии. Вместе с командой международных экспертов из Европы, Северной Америки и Азии мы представляем обзор наиболее важных документальных исследований в офтальмологии по технологиям машинного обучения (ML) и ИИ, а также их преимуществам. Мы обсудили использование ИИ в диагностике некоторых заболеваний сетчатки и роговицы, диагностику врожденной катаракты, нейроофтальмологию, глаукому, методы расчета интраокулярных линз, окулярную онкологию, сортировку пациентов в офтальмологии, обучение хирургии катаракты, рефракционную хирургию, а также оценку и прогнозирование системных заболеваний с помощью исследования глаза. Главы по анализу цифровых изображений, основам ИИ и техническим аспектам ИИ дают читателю знания, которыми обычно не обладают офтальмологи, но которые необходимы для понимания темы как в ее

узкоспециальном, так и в более широком контекстах. Очень важная глава о безопасности и эффективности ИИ описывает проблемы, с которыми столкнется офтальмология при внедрении и широком распространении этой технологии. Хотя мы охватили все основные области технологий ИИ/ML в офтальмологии, исследования в этой области продвигаются так быстро, что некоторые новые концепции, появившиеся в конце 2020-го и начале 2021 года, не отражены на этих страницах. Однако доказательная медицина часто требует от нас ожидания дополнительных доказательств для подтверждения ранних отчетов и оценки реальной ценности новых медицинских технологий или приложений. Я хотел бы поблагодарить всех авторов за то, что они поделились своими знаниями в этой новой и увлекательной дисциплине, которая обладает огромным

потенциалом изменить офтальмологию.

Благодарности

Я хотел бы поблагодарить Александру Леманик из Фонда развития офтальмологии (Познань, Польша) и Томаша Кживицкого с факультета математики и информатики Университета Вармии и Мазур (Ольштын, Польша) за помощь в подготовке иллюстраций, а также Шимона Вилка с факультета информатики и телекоммуникаций Познанского технологического университета (Познань, Польша) за ценное обсуждение данной главы.

Список литературы

Mitchell M. Artificial intelligence: a guide for thinking humans. Penguin UK; 2019.

Topol E. Deep medicine: how artificial intelligence can make healthcare human again. New York: Basic Books; 2019.

Copeland BJ. Artificial intelligence. Encyclopedia Britannica, 11 August 2020. https://​www.​britannica.​com/​technology/​artificial-intelligence. Accessed 18 Mar 2021.

Singh H, Meyer AN, Thomas EJ. The frequency of diagnostic errors in outpatient care: estimations from three large observational studies involving US adult populations. BMJ Qual Saf. 2014;23(9):727–31.Crossref

Gunderson CG, Bilan VP, Holleck JL, et al. Prevalence of harmful diagnostic errors in hospitalised adults: a systematic review and meta-analysis. BMJ Qual Saf. 2020;29:1008–18.Crossref

Zwaan L, Singh H. Diagnostic error in hospitals: finding forests not just the big trees. BMJ Qual Saf. 2020;29(12):961–4.Crossref

Singletary B, Patel N, Heslin M. Patient perceptions about their physician in 2 words: the good, the bad, and the ugly. JAMA Surg. 2017;152(12):1169–70.Crossref

Benjamens S, Dhunnoo P, Meskó B. The state of artificial intelligence-based FDA-approved medical devices and algorithms: an online database. NPJ Digit Med. 2020;3:118.Crossref