Около 50 миллионов человек во всём мире страдают эпилепсией. И хотя противосудорожные препараты доступны и эффективны для большинства людей с этим заболеванием, 20-30% имеющих этот недуг всё же на лекарства не реагируют.
Аномалии в головном мозге являются одной из основных причин такой резистентной к лекарствам эпилепсии, которая обычно выявляется с помощью МРТ. Однако стоит признать, что выявление этих аномальных областей с помощью МРТ является постоянной проблемой для клиницистов, поскольку эти снимки внешне могут выглядеть абсолютно нормально.
Изображение: Shutterstock
Учёные из Университетского колледжа Лондона захотели посмотреть, сможет ли алгоритм на базе искусственного интеллекта (ИИ) помочь найти эти тонкие аномалии мозга (известные как фокальная корковая дисплазия или FCD). Их результаты, опубликованные в журнале Brain, показывают, что ИИ успешно выявлял аномалии в двух третях случаев чаще, чем только при одном лишь МРТ.
Как работает ИИ?
Чтобы разработать надёжный алгоритм на основе ИИ, вам необходимо обучить его на примерах самых разных пациентов.
Отдельные центры хирургии эпилепсии обычно ежегодно лечат лишь небольшое количество пациентов с этой аномалией, поэтому учёными был создан проект Multicentre Epilepsy Lesion Detection (MELD), чтобы собрать более 1000 МРТ-сканов из 22 центров по всему миру. Затем специалисты использовали эти данные для обучения алгоритма ИИ для обнаружения этих аномалий.
Изображение: Shutterstock
Дабы разработать алгоритм, учёные количественно оценили особенности МРТ-сканирования, например, насколько толстой или складчатой может быть поверхность мозга, проведя её замер примерно в 300 тысяч местах в мозге каждого участника.
Затем опытные рентгенологи из команды специалистов пометили участки на МРТ-сканах как здоровые или ненормальные. После чего они обучили алгоритм распознавать паттерны признаков, которые характеризуют эту конкретную FCD-аномалию мозга.
Учёные обнаружили, что в целом их алгоритм смог обнаружить эти отклонения у 67% пациентов. При этом треть пациентов ранее имели нормальные МРТ-сканы — рентгенологи просто не заметили в их головном мозге аномалий.
Несмотря на то, что эти поражения было особенно сложно увидеть на глаз, алгоритм всё же смог обнаружить 63% из них у этой трети пациентов. И это действительно важно, так как если врачи смогут обнаружить аномалию при сканировании мозга, то дальнейшая операция по её удалению вполне может обеспечить излечение пациента.
Чёрные ящики
Одна из общих проблем с алгоритмами ИИ заключается в том, что они представляют собой «чёрные ящики», то есть они изучают закономерности на основе данных, а не явно запрограммированы на принятия решений. Это может затруднить понимание того, как они принимают эти самые решения.
Британские эксперты сделали упор на создание алгоритма ИИ с прогнозами, которые можно было бы интерпретировать, путём расчета того, какие функции больше всего повлияли на окончательный прогноз. Информация, которую использовал алгоритм, обобщалась в отчёте, в котором подчёркивалось то, что ИИ считал в мозге ненормальным и почему.
Алгоритм ИИ не идеален, и одним из ключевых шагов при внедрении этого типа технологий в клиническую практику было подтверждение того, являются ли результаты ИИ истинными аномалиями мозга или просто вызваны артефактами МРТ. Например, качество сканирования МРТ часто не самое лучшее, например, на нём может сказаться движение пациента во время сеанса, что в итоге приводит к нечёткому и размытому изображению.
Поэтому данные отчёты желательно рассматривать наряду с другими исследованиями, которые пациенты проходят в рамках планирования операции, связанной с такой болезнью, как эпилепсия.
Удивительно, но ряд больниц, занимающихся хирургией эпилепсии, в настоящее время используют алгоритм MELD именно таким образом. Учёные начали собирать больше данных о более широком числе причин эпилепсии, которые будут использоваться для создания более мощных диагностических алгоритмов ИИ.
Стоит отметить. что в этом новом исследовании по обнаружению FCD используется самая большая на сегодняшний день когорта МРТ FCD, что означает, что оно способно обнаруживать все типы этих аномалий. Алгоритм может быть запущен в больницах по всему миру на любом пациенте с подозрением на FCD старше трёх лет, прошедшем МРТ.
Алгоритм MELD вполне в состоянии помочь найти больше скрытых поражений у детей и взрослых с эпилепсией и позволить большему количеству людей с эпилепсией рассмотреть возможность хирургического вмешательства на головном мозге, которое могло бы вылечить их эпилепсию и улучшить их когнитивное развитие.
