Vědci vytvořili zbrusu novou techniku umělé inteligence (AI). Ta využívá snímky z optické koherentní tomografie (OCT) k automatické detekci eroze plaku v srdečních tepnách. Monitorování arteriálního plaku je klíčové. Protože pokud se rozpadne, může bránit průtoku krve do srdce, vyvolat srdeční infarkt nebo jiné nebezpečné problémy. Nová technika umělé inteligence by se mohla začít používat na odhalování vážných zdravotních problémů ve všech částech těla.
„Pokud začnou tepny lemující cholesterolové plaky erodovat, může to vést k náhlému snížení průtoku krve do srdce. Známé jako akutní koronární syndrom, který vyžaduje neodkladnou léčbu.“ Řekl vedoucí výzkumného týmu Zhao Wang z University of Electronic Science and Technology of China. „Naše nová metoda by mohla pomoci zlepšit klinickou diagnózu eroze plaku. Dále by se mohla používat k vývoji nových léčebných postupů pro pacienty se srdečním onemocněním.“
Nová technika umělé inteligence
OCT je optická zobrazovací technika s rozlišením v mikronovém měřítku. Lze ji využít v krevních cévách k vytvoření 3D snímků koronárních tepen, které přivádějí krev do srdce. Ačkoli intravaskulární OCT používají lékaři častěji ke kontrole eroze plaku, existuje značná úroveň variability. A to mezi pozorovateli kvůli objemu generovaných dat a obtížnosti vizuální interpretace snímků.
Za účelem vyřešení tohoto problému Wang spolupracoval s týmem inženýrů ze své instituce a lékařskými profesionály z 2. přidružené nemocnice Harbin Medical University pod vedením Bo Yu na vytvoření automatizované objektivní metody, která využívá AI k identifikaci založené na erozi plaku na OCT snímcích. Vysvětlují novou metodu v časopise Optica Publishing Group Biomedical Optics Express a ukazují, že je dostatečně přesná, aby mohla sloužit jako základ pro klinickou diagnostiku.
„Naše nová metoda založená na umělé inteligenci dokáže automaticky detekovat přítomnost eroze plaku pomocí původních OCT snímků bez jakéhokoli dalšího vstupu,“ řekl Wang. „Schopnost objektivně a automaticky detekovat erozi plaku sníží pracné manuální hodnocení spojené s diagnózou.“
Aplikace AI
Nová metoda se skládá ze dvou základních kroků. Za prvé, model umělé inteligence známý jako neuronová síť používá původní obrázek a dvě informace o tvaru k předpovědi oblastí možné eroze plaku. Počáteční předpověď je pak upřesněná pomocí algoritmu a následného zpracování založeného na klinicky interpretovatelných vlastnostech. Vlastnosti napodobují znalosti, které profesionální lékaři používají k určení diagnózy.
„Museli jsme vyvinout nový model umělé inteligence, který zahrnuje explicitní informace o tvaru. Jedná se o klíčovou funkci používanou k identifikaci eroze plaku na snímcích OCT,“ řekl Wang. „Základní intravaskulární zobrazovací technologie OCT je také klíčová. Protože je to v současnosti zobrazovací modalita s nejvyšším rozlišením, kterou lze použít k diagnostice eroze plaku u žijících pacientů.“
Když se OCT používá k intravaskulárnímu zobrazování, je zobrazovací sonda automaticky vytažena zpět dovnitř katétru, čímž se pro každé stažení vytvoří stovky snímků. Vědci testovali svou metodu pomocí 16 stažení 5 553 klinických OCT snímků s erozí plaku a 10 stažení 3 224 snímků bez eroze plaku. Automatizovaná metoda správně předpověděla 80 procent případů eroze plaku s pozitivní prediktivní hodnotou 73 procent. Zjistili také, že diagnózy založené na automatizované metodě se dobře shodovaly s diagnózami od tří zkušených lékařů.
„Ačkoli je pro samostatné klinické použití u pacientů zapotřebí další ověření bezpečnosti a regulační schválení, tato technika by se mohla používat k usnadnění diagnózy eroze plaku,“ řekl Wang. „To by znamenalo, že lékaři provedou konečnou kontrolu nálezu algoritmu. A následně určí příčinu akutního koronárního syndromu a nejlepší léčebné strategie.“
Studium způsobů léčby
Metoda by také mohla být užitečná pro analýzu obrovského množství existujících dat OCT odstraněním časově náročného a únavného procesu ruční analýzy obrazu. To by mohlo vědcům pomoci zlepšit identifikaci a léčbu eroze plaku. Například stent se často používá k obnovení sníženého průtoku krve u pacientů s akutním koronárním syndromem. Avšak nedávné studie naznačují, že některé léky mohou nabídnout méně invazivní alternativu.
„Intravaskulární zobrazování spolu s technologiemi AI může být mimořádně cenným nástrojem. A to pro diagnostiku onemocnění koronárních tepen a plánování léčby,“ řekl Wang. „V budoucnu by tento nový přístup mohl lékařům pomoci vyvinout individualizované léčebné strategie pro optimální léčbu pacientů s akutním koronárním syndromem.“
Výzkumníci nyní pracují na vylepšení své nové techniky lepším začleněním 3D informací a začleněním více neoznačených dat. To proto, aby se zlepšil výkon modelu AI. V budoucnu také plánují používat větší datovou sadu, která zahrnuje globální populaci pro školení a vyhodnocování algoritmu. Chtějí také prozkoumat, jak by mohl být použitý v různých klinických situacích, aby dále prokázal jeho potenciální užitečnost a hodnotu.
Zdroje: scitechdaily, Towpoint