Программное средство PathScribe разработал кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории математических методов обработки изображений факультета ВМК МГУ Александр Хвостиков под руководством своего научного руководителя, доктора физико-математических наук, профессора, заведующего лабораторией математических методов обработки изображений Андрея Крылова при поддержке фонда «Интеллект». Поддержка научно-исследовательской работы осуществлялась на протяжении трех лет.
Проект PathScribe является достаточно широким и универсальным. Для удобства понимания его можно условно разделить на две большие части.
Первая часть проекта связана с использованием в образовательном процессе. PathScribe предоставляет функционал универсального и быстрого просмотрщика изображений без ограничений на их размер, а также гибкую систему текстовых аннотаций, позволяющую подробно описывать изображения и систематизировать большие коллекции. Все это делает PathScribe довольно удобным для формирования коллекций изображений, что хорошо подходит для нужд процессов обучения студентов специальных предметных областей. Так, с осени 2022 года PathScribe используется на ФФМ МГУ для обучения студентов по курсу патологической анатомии.
Вторая часть проекта связана уже с применением PathScribe для решения научных задач. В рамках ПО мы разрабатываем и развиваем целый набор методов для полуавтоматической разметки изображений и последующего автоматического анализа (в первую очередь, ориентированных на гистологов). Все эти методы так или иначе используют современные нейросетевые подходы.
«В лаборатории математических методов обработки изображений факультета ВМК МГУ, в которой я работаю, мы всегда стараемся рассматривать задачи не абстрактные, а те, которые могут быть полезными в каких-то прикладных областях (будь то медицина, биология, геология и т.д.). Так получилось, что первые задачи, которыми я занимался, еще будучи студентом, были связаны с медициной, и потом процесс сам собой закрутился, и продолжается до сих пор», — рассказал об идеи создания ПО Александр Хвостиков.
PathScribe — это универсальное приложение для работы с изображениями сверхвысокого разрешения различных типов: гистологическими полнослайдовыми изображениями, панорамными микроскопическими изображениями геологических аншлифов и другими. PathScribe представляет собой мультиплатформенное клиент-серверное приложение (поддерживаются Windows, Linux, MacOS, Android), которое позволяет эффективно работать с изображениями без необходимости загрузки их на устройство.
В PathScribe реализован адаптивный и современный интерфейс, позволяющий с удобством работать с изображениями как на настольных компьютерах и ноутбуках, так и на мобильных устройствах (планшеты, смартфоны) с сенсорными экранами. Приложение использует собственный эффективный формат хранения изображений и протокол GRPC для быстрой связи. Для работы PathScribe необходимо активное подключение к Интернету, при этом требования к пропускной способности минимальны, допуская возможность использования мобильной связи.
Все это позволяет пользователям ПО быстро и удобно получать доступ к большим учебным коллекциям изображений без необходимости загрузки данных на устройство. Каждое изображение сопровождается текстовым описанием и группой тегов, позволяющих фильтровать изображения.
На данный момент в PathScribe доступны несколько коллекций полнослайдовых гистологических изображений (учебная коллекция, 3 условно научных коллекции).
Также в ближайшее время в PathScribe будут добавлены коллекции микроскопических изображений геологических изображений. Общее количество изображений перевалило за 500, суммарный объем данных более 400 ГБ благодаря новому серверу, приобретенному фондом «Интеллект» для факультета ВМК. Важно, что в меню программного обеспечения можно по выбору работать на русском или английском языке.
В последней версии PathScribe существенно переработан механизм формирования коллекций и предоставления к ним доступа, что сильно упрощает создание новых и расширение текущих коллекций изображений.
«Современные технологии позволяют переосмыслить многие процессы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, сделать их проще, удобнее. Мне как наполовину программисту всегда хочется сделать что-то полезное для людей, то, чем они будут пользоваться. В этом плане наш проект, зародившийся как небольшой вспомогательный инструмент, благодаря поддержке фонда Интеллект превратился уже в более оформленный продукт, которым пользуется более 100 человек, что меня крайне радует. На данный момент PathScribe активно развивается, как в научном, так и в образовательном направлении. Я надеюсь, что наш пример поспособствует появлению и развитию подобных разработок в различных областях медицины (и не только), ведь областей, в которых можно сделать что-то полезное, еще очень много»,— отметил молодой ученый.
Начиная с первого сентября 2022 года все студенты на факультете фундаментальной медицины МГУ используют разработанное ПО в качестве инструмента самостоятельной подготовки к практическим занятиям по курсу патологической анатомии. В скором времени он будет предоставлен студентам и сотрудникам геологического факультета МГУ. Также есть планы по оцифровке части гистологических коллекций биологического факультета.