• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.04.2023
ФизТех
401

В МФТИ научили нейросеть диагностировать состояние коронарных сосудов

4.6

Ишемическая болезнь сердца — одна из ведущих причин инвалидности и смерти в мире. Частой причиной этой болезни является стеноз коронарных артерий — сужение просвета сосудов, по которым кровь доставляет питательные вещества к сердечной мышце. Оценка степени развития стеноза очень важна и диктует выбор между неинвазивным лечением (например, введением лекарств) и хирургическими вмешательствами (например, установка стентов). Современным «золотым стандартом» для выбора вида лечения являются значения нескольких гемодинамических индексов. Для их прямого измерения в клинике используются сосудорасширяющие препараты и внутрь сосудов вводятся специальные ультразвуковые датчики. Междисциплинарная группа ученых из МФТИ, ИВМ РАН и Сеченовского университета предложила альтернативный способ оценки скорости пульсовой волны и эластичности сосудов без проникновения в организм и использования медикаментов.

Ученые МФТИ научили нейросеть диагностировать состояние коронарных сосудов
Ученые МФТИ научили нейросеть диагностировать состояние коронарных сосудов / ©Getty images / Автор: Caristania Fabricius

Результаты по апробации и использованию нейросети опубликованы в журнале первого квартиля Mathematics. Основные гемодинамические индексы — показатели работы сердечно-сосудистой системы: фракционный резерв кровотока, коронарный резерв кровотока, мгновенный безволновой коэффициент. Разработанная научной группой нейросеть позволяет настраивает параметры вычислительной модели с учетом индивидуальных особенностей пациента. Обучение нейросети проводилось на основе базы данных, содержащей характеристики так называемого «виртуального населения», то есть наборы параметров, которые были рассчитаны с помощью нескольких тысяч вычислительных моделей, описывающих воображаемых пациентов различного возраста, пола, имеющих различную эластичность сосудов, частоту сердцебиения и периферическое сопротивление.

Проверка нейросети была сделана на анонимизированных ретроспективных данных 100 реальных пациентов, проходивших обследование в Сеченовском университете. и такой подход позволил получить достаточно хорошую точность. Главное преимущество предложенного метода состоит в том, что он позволяет оценить такие трудно измеримые параметры, как скорость пульсовой волны в аорте (волна повышенного давления) и эластичность сосудов по широкодоступным данным, которые включают возраст, ударный объем, пульс, систолическое, диастолическое и среднее артериальное давление.

«Эта работа является продолжением серии исследований, посвященных численному анализу фракционного резерва кровотока. Именно этот показатель позволяет обоснованно принять решение кардиологам о необходимости установки стента в коронарные сосуды. Наша модель основана только на неинвазивно собранных данных от конкретных пациентов, но позволяет рассчитывать этот показатель почти с той же точностью, что и прямые измерения внутри тела. С каждым новым витком нашей работы мы улучшаем модель и сейчас нам удалось повысить точность за счет использования нового алгоритма оценки эластичности сосудов с помощью нейросети», — рассказал о проекте Сергей Симаков, заведующий кафедрой вычислительной физики МФТИ.

В итоге новый метод позволил повысить точность оценки фракционного резерва кровотока на четыре процента. Проведенные вычислительные эксперименты также показали, что гемодинамическая важность стенозов возрастает у пациентов с повышенной скоростью пульсовой волны в аорте до 10-15 метров в секунду, которая связана со снижением эластичности ее стенок.

«Этот подход мы протестировали на анонимизированных данных пациентов — около 100 человек в Сеченовском Университете. У пациентов ранее уже были измерены скорости пульсовых волн в аорте, а мы применили нейросеть и сравнили результаты. В итоге получился достаточно высокий процент совпадений, если учесть, что модели виртуальных пациентов, использованные для обучения нейросети описывают скорее здоровые случаи, а в Сеченовском университете мы рассматривали данные реальных пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Наш следующий шаг состоит в построении новых моделей кровотока у «виртуального населения» для обучения нейросети с учетом наличия различных заболеваний», — подытожил Сергей Симаков. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
13 июня
Дарья Г.

В центре далекой галактики OJ 287 находятся две черные дыры, одна из которых в сотню раз больше другой. В 2021 году астрономы подтвердили существование пары по изменению яркости объекта. Теперь же ученым удалось доказать, что источником той необычной вспышки была именно малая черная дыра.

Позавчера, 12:22
Алиса Гаджиева

Авторы нового междисциплинарного исследования выяснили, как распределялись ресурсы в сообществе земледельцев и скотоводов одной из альпийских долин семь тысяч лет назад.

13 июня
Александр Березин

Нынешняя версия крупнейшего носителя SpaceX вдвое мощнее «Сатурна-5», самой мощной ракеты прошлого. Однако документ Федерального управления гражданской авиации США показал, что Илон Маск планирует серьезно нарастить разрыв. Попутно у его ракеты значительно увеличится количество двигателей в обеих ступенях, в итоге она станет выше высочайшей пирамиды на земле.

12 июня
Мария Азарова

Биотехнологам впервые удалось получить человеческие антитела, которые нейтрализовали яд пауков из рода черных вдов. Испытания продолжаются, однако ученые уверены, что их открытие обеспечит неограниченные поставки лекарства постоянного качества и эффективности. К тому же его можно будет производить без привлечения животных.

11 июня
НИУ ВШЭ

Ученые из Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ изучили, как изменяются физиологические показатели у людей, начинающих заниматься медитацией. Оказалось, что начинающие практику медитации испытывают не расслабление, а, наоборот, повышенное физическое напряжение. В этом может крыться причина отказа от занятий медитацией у многих начинающих.

10 июня
Ольга Иванова

Ученые из Австралии пришли к выводу, что молодые мужчины чаще склонны к риску не только по сравнению с женщинами, но и с более зрелыми представителями своего пола. Исследователи предположили, почему так происходит, и определили факторы, которые этому способствуют.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: