Машинное обучение упростит диагностику детской пневмонии — Naked Science
02.08.2016

Машинное обучение упростит диагностику детской пневмонии

Биоинженеры из Оксфордского университета приступили к разработке алгоритма на основе машинного обучения для высокоточной и бюджетной диагностики детской пневмонии. Результаты исследования опубликованы в Journal of the Royal Society Interface.

74dbb728d27d5b29200bd581f4e579b6

Пневмония, или воспаление легких, — группа заболеваний, как правило, инфекционного происхождения, главным симптомом которых является воспаление легочной ткани. Пневмония считается наиболее частой причиной смерти среди детей в возрасте до пяти лет. Ее диагностика осложняется высокими требованиями к квалификации врачей и наличию специализированного дорогостоящего оборудования. Наиболее остро дефицит специалистов и инструментов ощущается в развивающихся странах, где от пневмонии ежегодно умирает около 1 млн несовершеннолетних.

 

В новом исследовании ученые проанализировали данные о пневмонии, полученные в Гамбии, с помощью методов машинного обучения. В частности, авторы оценили вероятность положительного диагноза по 11 критериям: влажный и сухой хрип в бронхах, концентрация кислорода в крови, тахикардия, межреберные ретракции и другим. Результаты показали, что для предварительной верификации воспаления легких достаточно четырех: частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания, концентрации кислорода и температуры тела.

 

Так, для нетяжелой пневмонии характерно учащенное дыхание: более 40 вдохов в минуту в случае пациентов в возрасте 12–59 месяцев и более 50 — в случае пациентов в возрасте 2–11 месяцев. Впячивание нижней части грудной клетки при упомянутых симптомах свидетельствует о тяжелой пневмонии, центральный цианоз или невозможность глотания — об очень тяжелой форме заболевания. Влажные хрипы в бронхах специфичны для пневмонии в 99% случаев, сухие — в 98%. Межреберные ретракции, при которых пониженное давление воздуха в груди приводит к закупорке в дыхательных путях, специфичны для 98% случаев пневмонии.

 

С помощью упомянутых четырех симптомов ученым удалось повысить чувствительность и специфичность диагностики пневмонии до 98,2 и 97,5% соответственно (против 94 и 69% у системы комплексного лечения детских заболеваний, КЛДЗ). Подчеркивается, что базовое обследование может проводиться стандартными медицинскими инструментами — посредством пульсоксиметра и термометра. Стетоскоп позволяет оценить хрипы в бронхах и тяжесть инфекции с 72,4%-й специфичностью и 82,2%-й чувствительностью (79,3 и 67,7% соответственно у КЛДЗ).

 

Природа пневмонии — бактериальная или вирусная — может выявляться путем оценки ЧСС, частоты дыхания, концентрации кислорода в крови в сочетании с биомаркером липокалином-2, обычно ориентирующим диагностику острого повреждения почек. Такой подход позволяет достичь 81,8%-й чувствительности и 90,6%-й специфичности диагностики, тогда как чувствительность КЛДЗ в вопросе природы заболевания составляет 100% при нулевой специфичности.

 

Как сообщила доктор Элина Найденова, найденные диагностические критерии являются альтернативой сложным медицинским техникам, в частности комбинации рентгеновских систем и бактериологическому посеву крови. Предполагается, что результаты работы могут использоваться в передвижных пунктах обследования, клинические испытания подхода будут проведены в ближайшие два года.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 09:16
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

10 часов назад
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

31 июля
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

26 июля
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: