В ТПУ создают ПО для анализа результатов неинвазивной диагностики патологий сердца с помощью нейронных сетей
Исследование «Разработка программного обеспечения на основе алгоритмов машинного обучения для создания системы помощи принятия решений при диагностики ишемической болезни сердца по данным перфузионной сцинтиграфии» поддержано грантом Фонда содействия инновациям «УМНИК-2018».
По словам разработчика, в настоящее время одним из общепринятых методов диагностики патологий сердца является инвазивная коронарография — исследование, предполагающее проведение эндоваскулярного вмешательства, что влечет за собой как дополнительные затраты для медицинского учреждения, так и определенную опасность для самого пациента. При этом существует неинвазивный способ диагностики сердечно-сосудистой системы — перфузионная сцинтиграфия. Исследование проводится при помощи высокотехнологичного оборудования — однофотонного эмиссионного компьютерного томографа (гамма-камеры) и введения в организм пациента радиофармпрепарата, при этом его количество рассчитывается таким образом, чтобы не оказывать вредного воздействия на организм человека.
Пациент обследуется в состоянии покоя и при естественной или искусственной нагрузке. В результате исследования получают сцинтиграфическое изображение, изучив которое специалист может сделать вывод о наличии патологии, а также о степени риска развития осложнений и вариантах лечения. Сцинтиграфия получила широкое распространение в США, Европе и ряде других стран, но в России метод пока используется не столь широко.
«Да, золотым стандартом диагностики ИБС является инвазивная коронарография, но существуют другие методы исследований, не требующие инвазивного вмешательства, размещения больного в стационаре, затрат на подготовку и так далее. Перфузионная сцинтиграфия похожа на рентген — пациента помещают в специальную установку, проводят диагностику и отправляют домой. Такой метод позволяет определить патологию миокарда и делает это достаточно точно. Есть исследование зарубежных коллег, что в странах, где развито использование перфузионной сцинтиграфии, у больных, отправленных на дообследование с использованием инвазивных методов диагностики, результаты неинвазивных исследований в большинстве случаев подтверждаются. Кроме того, сейчас перфузионную сцинтиграфию хотят сделать стандартом. В нашей стране она входит в стандарты оказания помощи больным ИБС, однако не во всех клиниках есть высокотехнологичное оборудование. Но в томском НИИ кардиологии такие исследования проводятся на регулярной основе», — говорит Игорь Скирневский.
Добавим, разрабатываемое программное обеспечение относится к так называемому классу систем поддержки принятия решений (Decision Support System) и основана на компьютерном анализе изображений, использующем методы машинного обучения. Исследования будут вестись на основе деперсонализированной информации о реальных пациентах.
«В НИИ кардиологии нам предоставят данные об около 100 пациентах, прошедших перфузионную сцинтиграфию миокарда. Информация будет использоваться для обучения математических моделей — искусственных нейронных сетей. У нас будет около 10 тысяч двухмерных изображений, на которых будут выделены фрагменты с патологией, координаты и другие метаданные. Эта информация будет разделена на датасеты для обучения и валидации нейронной сети. Затем, используя новое изображение, сеть должна будет определить, есть патология или человек здоров», — поясняет политехник.
Отметим, в течение 2019 года Игорь Скирневский планирует заниматься разработкой модели нейронных сетей. Если результаты по точности будут неудовлетворительными — порядка 70 % — будут модифицироваться архитектуры нейронных сетей или предлагаться другие подходы к решению задачи. К концу года ученые рассчитывают разработать модель, которая будет показывать точность порядка 90 %. Задача второго года гранта — дообучение модели, изучение эффективности, получение обратной связи от НИИ кардиологии и доработка готового программного продукта.
«Существующее программное обеспечение, которое поставляется с аппаратными комплексами для перфузионной сцинтиграфии, решает немного другую задачу: выполняет постобработку (Post-processing), позволяя получить качественные, подсвеченные картинки, но их интерпретация — задача клинициста. Мы же хотим дать врачу еще одно "мнение", еще одну экспертную систему, которая скажет, что, например, в данном случае велика вероятность развития той или иной патологии.
Внедрение предлагаемого решения в клиническую практику позволит сократить число ошибок при постановке диагноза ишемическая болезнь сердца, снизить количество ошибочных показаний к проведению дорогостоящего операционного вмешательства, поможет провести оценку риска осложнений и эффективности лечения», — говорит политехник.
Источник: Служба новостей ТПУ