Цифровая кафедра

«Цифровая кафедра» БГМУ.

В рамках реализации проекта «Цифровая кафедра» университет использует комплексный подход, направленный на развитие цифровых компетенций студентов и специалистов в области здравоохранения при прохождении дополнительным профессиональным программам профессиональной переподготовки. Это необходимо для успешной адаптации медицинских работников к современным технологиям и цифровым решениям, используемым в клинической практике, научных исследованиях и управлении здравоохранением. К целям проекта в БГМУ можно отнести повышение цифровой грамотности медицинских специалистов, интеграцию передовых цифровых технологий в медицинское образование (симуляция, VR, AR), создание цифровых лабораторий для работы с биомедицинскими данными (большие данные в аналитике, эпидемиологии, диагностике и прогнозировании заболеваний), автоматизация документооборота и внедрение блокчейн-технологий для защиты данных пациентов, развитие медицинской робототехники и биоинформатики, разработки новых лекарственных препаратов, создание мобильных приложений.

Все программы, разрабатываемые при реализации проекта «цифровая кафедра» в университете имеют практико-ориентированный подход – обучение включает не только теоретическую подготовку, но и выполнение практических заданий, проектную деятельность в сотрудничестве с индустриальными партнерами. Коллаборация с ведущими профильными ИТ-компаниями позволяют формировать образовательные программы максимально приближенные к тем потребностям, которые есть и в IT индустрии и в практическом здравоохранении. Представители индустриальных партнеров помогают в проведении мастер-классов, наставничестве и трудоустройстве выпускников.

Для достижения целевых показателей по численности обученных лиц университет планирует реализовать следующий комплекс мероприятий: разработка новых и актуализация имеющихся образовательных программ по биоинформатике, биосенсорам, обработке больших данных, кибербезопасности, разработке мобильных приложений под запросы цифровой экономики и здравоохранения; развитие кадрового потенциала – привлечение более широкого круга преподавателей с опытом работы в ИТ-индустрии, расширение наставничества и взаимодействия с экспертами в медицине и IT-отрасли, проведение совместных мероприятий: хакатонов, конкурсов, конференций.

За время работы «цифровой кафедры» БГМУ совместно с обучаемыми на базе университета реализованы несколько проектов, которые продолжают свое развитие и завершатся созданием цифровых продуктов в интересах здравоохранения и биомедицины.
Например, Центр роботической хирургии БГМУ совместно со студентами цифровой кафедры ведет разработку гибридных систем анализа и принятия решений на основе детекции персонифицированных паттернов пользователей роботических, лапароскопических эндоскопических комплексов на основе захвата и анализа видеоизображений с применением машинного обучения. Алгоритмы визуального обнаружения, основанные на методах фотограмметрии и нейросетевых технологий отслеживают и количественно оценивают движения человека в реальном времени, включая сложные движения рук пользователя и используют для расчета и анализа показателей хирургической эффективности. Важно систематически оценивать хирургические навыки каждого пользователя, который выполняет робот-ассистированные, лапароскопические оперативные вмешательства, чтобы определить текущую позицию этого пользователя на кривой обучения. Кривая обучения – это период, во время которого происходит совершенствование хирургических навыков, благодаря различным тренировочным и образовательным методикам. Показатели движения хирургических инструмента, рассчитанные на основе траектории движения инструмента, коррелируют с опытом пользователя, уменьшением кривой обучения и показателями результатов лечения пациентов. В результате реализации данного проекта будет создана система обучения, контроля и создания цифрового двойника хирурга.

Для кардиохирургии создается программное обеспечение для автоматической оценки извитости артерий сердца с использованием технологий искусственного интеллекта. Данное программное обеспечение позволит врачам кардиологам и сосудистым хирургам уточнять тактику ведения больного при ишемической болезни сердца (ИБС) при проведении коронароангиографии и в частности, выявлять искривленные коронарные артерии с созданием системы помощника врача. Фундаментальные исследования представлены разработкой математических моделей биологических процессов роста тканей на клеточном уровне, на уровне отдельных колоний клеток и тканей как целого. Кроме того, проект подразумевает оценку прочностных свойств конструкций с учетом степени их интеграции в живой организм и/или резорбции в живом организме. Поскольку разрабатываемы математические модели достаточно сложны, то проект также подразумевает разработку различных численных методов решения получаемых систем дифференциальных уравнений. Создается программное обеспечение для моделирования роста живых тканей в окрестности имплантируемых биоинженерных конструкций, их взаимодействия с материалами биоинженерных конструкций и прогнозирования физических и биологических свойств итоговой системы.

Прикладное значение имеют различные рекомендательные системы для врачей. На площадке цифровой кафедры разрабатывается рекомендательная система врача-стоматолога, анализирующая в автоматическом режиме результаты медицинских исследований (КТ, рентгенография и др.) и формирующая оценку текущего состояния области интереса, а также предлагающая варианты лечения.

Обучение студентов работе с алгоритмами анализа медицинских изображений проводятся по данным уникальной системы прямой визуализации SpyGlass DS, которая позволяет проводить точную диагностику заболеваний гепатобилиарной системы для выбора персонифицированного оперативного или комбинированного лечения. Информация с изображений эндосистемы SpyGlass в последующим сравнивается с данными, полученными в результате обработки морфологического материала с лаборатории Цифровой морфологии, и создаются базы данных для систем персонифицированной терапии.

В планах цифровой кафедры БГМУ – дальнейшее развитие мобильного приложения БГМУ, как элемента цифровой трансформации вуза и платформы для обучения мобильной разработки студентов. Также запланирована разработка мобильных приложений: «Легкий Старт» - для поиска и выбора учащимся себе наставника по образовательным, научным или воспитательным направлениям; «HemoTest» - система для определения уровня гемоглобина с использованием технологий машинного обучения. Основная цель проекта - обеспечить легкий и доступный способ определения уровня гемоглобина пациентам с помощью мобильного приложения; «ХМПЗ трекер» - система контроля терапии пациентов с отслеживание динамики в процессе приема препаратов для пациентов с хроническими миелопролиферативными заболеваниями.

Таким образом, реализация проекта «Цифровая кафедра» позволит университету подготовить не только специалистов с дополнительной квалификацией в области ИТ, но и разрабатывать программные продукты медицинских и смежных направлений для решения образовательных и прикладных задач.