Алгоритм помогает улучшить определение коронарного кальция

Голландские компьютерные ученые и коллеги в США достигли заметного улучшения в автоматическом обнаружении кальцифицированной атеросклеротической бляшки в коронарных артериях и грудной аорте с помощью компьютерной томографии (КТ).

Сообщив об этом 11 февраля в журнале Radiology, они продемонстрировали, что алгоритм глубокого обучения за искусственный интеллектразработанная ими кальциевая оценка может точно определить сердечно-сосудистый риск через ряд компьютерных томографов и в расово разнообразной популяции.

Алгоритмы глубокого обучения — это форма искусственного интеллекта, которая позволяет компьютерам «учиться» на примерах для выполнения задачи. Этот был разработан и оценен с помощью соавтора J. Jeffrey Carr, MD, MSCE, кафедры радиологии и радиологических наук Корнелиуса Вандербильта в Медицинской школе Университета Вандербильта.

«Коронарный кальций был ранее признан отличным тестом для реклассификации риска болезнь сердца как высокий или низкий риск «, сказал Карр.» Разработка полностью автоматизированного метода, который может выполнять измерение коронарного кальция с помощью компьютерной томографии, имеет большую ценность.

«Я полон энтузиазма, что версии этого могут быть внедрены в (клиническую) практику в течение относительно нескольких лет и, таким образом, снизить барьеры для выявления людей с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний», — сказал он.

Алгоритм был обучен и оценен старшим автором статьи Иваной Ишгум, доктором философии, мировым лидером в области искусственного интеллекта и медицинская визуализация, ее аспирант и первый автор, Санне Г.М. ван Вельзен, и коллеги из Амстердамского университетского медицинского центра и Университетского медицинского центра Утрехта.

Работа основана на алгоритме подсчета кальция в Национальном исследовании скрининга легких (NLST), в котором Išgum и аспирант Николас Лессманн развивался в сотрудничестве между Университетским медицинским центром Утрехта и Университетским медицинским центром Радбуда в Неймегене.

Алгоритм был построен и оценен с использованием 7240 КТ-сканирований, в том числе почти 2900 из исследования афроамериканцев Джексона в Джексоне, штат Миссисипи, 1400 пациентов из-за рака молочной железы в Нидерландах и более 1000 из NLST, которое проводилось в 2002-2004.

Карр помог спланировать исследование и получил доступ к компьютерной томографии из исследования сердца Джексона, которое поддерживается Национальным институтом сердца, легких и крови (NHLBI) Национального института здоровья (NIH) и NLST, который был поддержан Национальным институтом рака.

«Это исследование демонстрирует растущий потенциал технологий с использованием искусственного интеллекта для активизации усилий по улучшению выявления заболеваний сердца, основной причины смерти в этой стране», — сказал Дэвид Гофф, доктор медицинских наук, директор Отдела Сердечно-сосудистые науки в НХЛБИ.

«Это часть постоянных усилий исследователей при поддержке NHLBI по разработке инструментов искусственного интеллекта, которые могут быстро просеивать огромные объемы биомедицинских данных, чтобы выявить закономерности, которые могут помочь обнаружить заболевание и, возможно, спасти жизни».

«Американский народ и NIH инвестировали в эти исследования на протяжении десятилетий, чтобы помочь нам снизить бремя болезней сердца и легких», — добавил Карр. «Благодаря тщательному сохранению исходных изображений с полной достоверностью, мы теперь можем использовать компьютерные томограммы и данные, которые были добровольно предоставлены нашими участниками в некоторых случаях более десяти лет назад, для создания и обучения алгоритмов ИИ, методов, которых не было на момент начала исследований. «.

Карр, приехавший в Вандербильт в 2013 году, разработал один из первых компьютерных томографов для измерения уровня коронарного кальция в 1998 году, когда учился на факультете медицинской школы Университета Уэйк Форест в Уинстон-Сейлеме, Северная Каролина.

На протяжении многих лет КТ-калькулятор стал важным инструментом для понимания и определения риска сердечных заболеваний.

«Если у вас нет коронарного кальция, риск сердечного приступа в ближайшие пять лет составляет менее 1%», — сказал Карр. «Но если вы начали развивать кальцифицированный налет, даже в возрасте 40–50 лет, риск может подскочить в 5–20 раз в зависимости от показателя кальция.

«Мы не проделали столь хорошую работу по выявлению и устранению факторов риска в некоторых группах населения в Соединенных Штатах», — добавил он. «Во всем мире нам необходимо снизить барьеры (для тестирования и лечения), чтобы уменьшить бремя сердечных заболеваний во всем мире».

Чтобы расширить приложение, Ивана Ишгум и ее коллеги вместе с вкладом Карра обучили алгоритм искусственного интеллекта с помощью компьютерной томографии с измерением коронарного кальция из когорты афроамериканцев в исследовании сердца Джексона и из разных участников NLST.

Гофф отметил, что люди должны также признать необходимость в других профилактических усилиях по борьбе с сердечными заболеваниями, включая физическую активность, здоровое питание, регулярный сон и отказ от табачных изделий.

Карр согласился. «Задача состоит в выявлении людей на ранних этапах жизни, когда методы профилактики, вероятно, будут наиболее эффективными», — сказал он. «Путем выявления лиц с относительно рано коронарной артерии болезни до того, как у них появятся какие-либо симптомы, мы можем поддерживать и поощрять их вносить изменения в образ жизни и, при необходимости, предлагать им основанные на фактических данных вмешательства для борьбы с диабетом, повышенным кровяным давлением, повышенным уровнем холестерина и курением, а также эффективно предотвращать или минимизировать воздействие сердце болезнь «.