Группа исследователей, в которую вошли ученые из СПбГУ, НМХЦ имени Н. И. Пирогова, Университета Иннополис, БФУ имени Иммануила Канта и сотрудники научно-производственной компании Иммерсмед, создала программу для диагностики бессудорожных эпилептических припадков по результатам электроэнцефалографии. Впервые в мире для решения этой задачи применили теорию экстремальных значений, с помощью которой описывают экстремальные события — эпидемии, торнадо или крупные пожары. Точность работы алгоритма, который уже проходит доклинические испытания, составила 80%. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Эпилептические приступы возникают из-за внезапного электрического разряда в нейронах головного мозга — их почти невозможно предсказать заранее. Припадки не всегда сопровождаются судорогами, и у одного и того же больного приступы могут отличаться между собой. Именно поэтому своевременная диагностика эпилепсии необходима и может предотвратить негативные последствия для пациента.
Ранее ученым удалось подтвердить эту гипотезу: они изучили динамику возникновения припадков у крыс, проанализировали распределение формирования эпилептических приступов по данным электрокортикограмм специальных линий крыс с генетической предрасположенностью к эпилепсии, а также изучили спектральные шумовые характеристики электроэнцефалограмм пациентов с эпилепсией. В результате исследователи смогли найти признаки, которые позволяют отнести эпилептические припадки к разряду экстремальных явлений. В первую очередь это усиление шума на ЭЭГ перед эпилептическим разрядом, а также специфические распределения энергии электрической активности мозга. Вывод ученых открыл возможность применения в диагностике эпилепсии математических методов, а именно — теории экстремальных значений. Она описывает определенные режимы поведения сложных систем, для которых характерны резкие и масштабные изменения. С ее помощью математики определяют вероятность возникновения таких экстремальных событий, как эпидемии, торнадо, крупные пожары и даже побочные эффекты приема лекарств. Исследователи из СПбГУ совместно с учеными Национального медико-хирургического центра имени Н. И. Пирогова, Университета Иннополис и БФУ имени Иммануила Канта и разработчики компании «Иммерсмед» впервые в мире воспользовались этой теорией для создания искусственного интеллекта, способного помочь врачам в поиске эпилептической активности на электроэнцефалограмме, ведь именно с проверки результатов ЭЭГ обычно начинается диагностика эпилепсии.
Как рассказал ученый, создать универсальный искусственный интеллект, способный распознавать эпилептическую активность мозга на ЭЭГ, до сих пор не удавалось. Причины этому — небольшая длительность приступов по сравнению с «нормальной» активностью, а также тот факт, что в целом активность мозга каждого человека весьма индивидуальна. Вот почему вместо традиционного контролируемого машинного обучения, когда нейросеть учится на основе готовой размеченной базы данных (например, результатов ЭЭГ с обозначенными участками нестандартной мозговой активности), исследователи использовали неконтролируемое, то есть предоставили алгоритму большой неразмеченный массив и поручили ему искать любые отклонения от нормы. Полученную программу протестировали на результатах ЭЭГ 83 пациентов НМХЦ имени Н. И. Пирогова. Чтобы проверить правильность оценки, результаты сравнивали с электроэнцефалограммами, на которых эпилептические приступы были заранее отмечены эпилептологом. В итоге доводы алгоритма совпали с отметками врача в 80% случаев. На втором этапе ученые исключили из эксперимента 23 записи ЭЭГ, которые были сделаны недостаточно качественно (помехи могли возникнуть из-за неточной установки электродов), и достоверность выводов искусственного интеллекта составила уже 100%. Как рассказал Олег Карпов, академик РАН, генеральный директор НМХЦ имени Н. И. Пирогова, уникальность разработанного учеными алгоритма заключается в том, что он размечает данные каждого пациента по отдельности и автоматически учитывает его индивидуальные особенности:
Сейчас нейросеть проходит доклинические испытания в НМХЦ имени Н. И. Пирогова, однако в планах ученых ее усовершенствовать.
04.08.2022 |
Здоровье
Создан полиионный комплекс, эффективно доставляющий ДНК in vivo | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
PLOS Global Public Health: В США падает потребление сигарет, сахара и опиоидов | |
В исследовании, опубликованном на этой не... |
Раннее слабоумие встречается все чаще — заболеваемость болезнью Альцгеймера растет | |
Крупное исследование, проведённое финскими уни... |
Пестициды могут повышать риск развития некоторых видов рака, как и курение | |
Пестициды нужны для хорошего урожая и&nbs... |
JSAD: Ученые ошиблись — умеренные дозы алкоголя тоже не продлевают жизнь | |
Многие слышали, что бокал вина в ден... |
Химики СПбГУ создали сенсор для определения гистамина по слюне | |
Учёные Санкт-Петербургского государственного у... |
В КФУ создают препарат для лечения ишемии-реперфузии нервной ткани | |
Сегодня не существует надёжного способа л |
В России предложили новую классификацию камней в почках по структуре и составу | |
Специалисты Сеченовского Университета предложи... |
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни | |
У людей старше 60 лет может развиться деп... |
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака | |
Исследование Университета Кертина показало, чт... |
Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми | |
Учёные из Калифорнийского университета в&... |
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета | |
Учёные выяснили, что подавление белка, св... |
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа | |
Сотрудники Орегонского университета здоровья и... |
Blood Cancer Jrnl: Новый препарат улучшает выживаемость пациентов с раком крови | |
Рецидивирующий острый миелоидный лейкоз, ... |
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз | |
Гидрогели, изготовленные из пластика, кот... |
Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям | |
Индустриальное сельское хозяйство снижает риск... |
European Heart Journal: Набор веса в молодости вредит сердцу в старости | |
Люди, которые набирают лишний вес с ... |
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья | |
После начала пандемии коронавируса появились с... |
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций | |
Воспаление в головном мозге может быть вы... |
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера | |
Учёные из Кембриджа создали искусственный... |
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера | |
Учёные из Института биомедицинских иннова... |
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга | |
Препараты от рака крови и других вид... |
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать | |
Многие женщины, лечащиеся от рака груди с... |
В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность | |
Предрассудки в отношении толстых людей пр... |
NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения | |
Ученые из Университета Британской Колумби... |
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект | |
Новая статья в журнале Biology Methods &a... |
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами | |
Несмотря на то, что у большинст... |
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги | |
Родители маленьких детей со мной согласят... |
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию | |
Пространственная навигация — способ... |
Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови | |
Согласно новому исследованию, опубликованному ... |