Исследователи Московского физико-технического института (МФТИ) создали автоматизированную систему, которая с помощью технологий глубокого обучения точно обрабатывает изображения МРТ сердца. Это может серьезно облегчить работу врачей-кардиологов: обычно они выполняют такие задачи вручную.
«Мы создали специальный набор данных и стандартизированные протоколы для ручной маркировки, чтобы улучшить точность сегментации и сделать процесс менее трудоемким для врачей. Для этого мы собрали данные МРТ сердца из двух баз данных. После этого двое специалистов вручную их промаркировали, следуя стандартным протоколам, чтобы уменьшить количество ошибок. Для автоматизации процесса сегментации использовались модели нейросети nnU-Net и smpU-Net++», — поделился один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины Института биофизики будущего МФТИ Михаил Слотвицкий.
Чтобы проверить, насколько точно работают нейросети, ученые использовали статистические тесты. Вручную они создали новую базу данных изображений, то есть самостоятельно отметили на изображениях важные детали, чтобы нейросети могли учиться на правильных примерах.
Метод показал хорошие результаты. Используя модель RIFE, команда проекта достигла точности 89,1% при обработке изображений МРТ, что лучше, чем у старых методов. В том числе для полости сердца точность составила 92,4%, а для стенок сердца — 64,5%. Чувствительность и специфичность нейронных сетей, обученных по новому подходу, значительно улучшились. «Отмечу, что по всей видимости, мы первыми применили RIFE для увеличения размерности МРТ сердца», — добавил Михаил Словицкий.
Достижения команды МФТИ имеют важное значение для диагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний, таких как мерцательная аритмия. Это одно из самых распространенных сердечных нарушений, которое затрагивает примерно 2% людей. Прогнозируется, что за следующие 20 лет число людей старше 60 лет с мерцательной аритмией увеличится до 60%. При этом заболевании предсердия сокращаются хаотично и неэффективно, что приводит к нерегулярному сердцебиению. Люди с этим диагнозом часто испытывают такие симптомы, как одышка, головокружение и общая слабость. Мерцательная аритмия может привести к инсульту, тромбам, сердечной недостаточности и другим проблемам со здоровьем.
Один из традиционных методов лечения болезни — катетерная абляция. Процедура включает в себя разрушение участков сердечной ткани, которые провоцируют аритмию. Она может быть особенно эффективной для пациентов с временными формами недуга, но существует риск рецидива аритмии после вмешательства.
Исследование МФТИ показало, что цифровые модели сердца могут значительно снизить вероятность повторного возникновения проблемы.
Тем временем ученые выявили различия в образовании атеросклероза у мужчин и женщин.
