Используя машинное обучение, исследователи разработали алгоритм, который может точно диагностировать болезнь Альцгеймера по единственному снимку МРТ головного мозга. Система является боле точной, чем все существующие диагностические инструменты, имеющиеся в распоряжении врачей, а также может дифференцировать ранние и более поздние стадии болезни.

По результатам первых тестов было обнаружено, что алгоритм способен отличить снимки мозга с болезнью Альцгеймера от снимков здоровых людей с 98-процентной степенью точности. Depositphotos

В настоящее время в распоряжении врачей находится ограниченное количество инструментов, позволяющих диагностировать болезнь Альцгеймера. Наряду с когнитивными тестами, можно проверить спинномозговую жидкость на уровень определенных токсичных белков, связанных с болезнью Альцгеймера, кроме того, некоторые квалифицированные специалисты могут определить нейродегенерацию по результатам сканирования мозга. Однако существует острая необходимость в более простом и последовательном способе диагностики этого разрушительного заболевания. И здесь исследователи обратились к технологии машинного обучения.

Используя данные магнитно-резонансной томографии (МРТ), новое исследование разделило мозг на более чем 100 отдельных регионов. Затем алгоритм был обучен на данных нескольких сотен пациентов, одни из которых страдали болезнью Альцгеймера, другие - иными неврологическими заболеваниями, а третьи - были здоровыми людьми.

После обучения алгоритм был протестирован на независимом наборе снимков мозга, и, что удивительно, он смог отличить пациентов с болезнью Альцгеймера от здоровых людей с 98-процентной точностью. Еще более впечатляющим является тот факт, что алгоритм смог отличить мозг пациентов с ранней стадией болезни Альцгеймера от мозга пациентов с поздней стадией с 79-процентной достоверностью.

Интересно, что при анализе малозаметных изменений, связанных с болезнью Альцгеймера, алгоритм выявил несколько регионов, которые ранее не были ассоциированы с этим заболеванием. В частности, изменения в таких областях, как мозжечок и вентральный диэнцефалон, были довольно неожиданными, поэтому авторы эксперимента планируют провести ряд новых исследований по изучению зависимости между болезнью Альцгеймера и этими областями мозга.

"Несмотря на то, что нейрорадиологи уже давно интерпретируют снимки МРТ, для диагностики болезни Альцгеймера, вероятно, существуют такие особенности изображения, которые не видны даже специалистам", - сказал Пареш Малхотра, исследователь из Имперского колледжа Лондона, работавший над проектом. "Использование алгоритма, способного выделить текстуру и тонкие структурные особенности мозга, на которые влияет болезнь Альцгеймера, может действительно расширить информацию, которую мы можем получить с помощью стандартных методов визуализации".

Эксперты, не участвовавшие в новом исследовании, с осторожным оптимизмом оценивают полученные результаты. Чарльз Маршалл, невролог из Лондонского университета королевы Марии, считает, что эта новая технология способна произвести революцию в диагностике болезни Альцгеймера, но прежде чем внедрять ее в клиниках, необходимо получить больше реальных доказательств.

"Чтобы пациенты действительно получили пользу, нам сейчас необходимо оценить, насколько хорошо технологии машинного обучения могут выявлять болезнь Альцгеймера в реальных клинических условиях, а не на основе тщательно подобранных исследовательских данных", - сказал Маршалл.

Роб Ховард из Университетского колледжа Лондона придерживается более осторожной точки зрения. Он считает новые результаты интересными, но предупреждает, что диагнозы деменции вызывают глубокую тревогу у пациентов и неизбежно потребуют большей клинической работы, чем просто сканирование мозга.

"Диагноз деменции кардинально меняет жизнь человека, и его всегда следует ставить только после изучения истории болезни пациента, клинического осмотра и результатов таких тестов, как сканирование мозга", - отметил Говард. "Было доказано, что чрезмерное доверие к визуализации мозга связано с ошибочными диагнозами деменции, и я научился с осторожностью относиться к пациентам, которые говорят мне, что их деменция была диагностирована по результатам сканирования мозга".

Руководитель нового исследования Эрик Абоагье заявил, что новая технология может стать инструментом, "позволяющим значительно ускорить процесс диагностики, который в настоящее время может растягиваться на месяцы и годы". Новая технология также может быть использована для того, чтобы помочь исследователям лучше определять пациентов с ранней стадией болезни Альцгеймера для клинических испытаний новых методов терапии.

"Если бы мы могли сократить время ожидания, оптимизировать процесс диагностики и уменьшить степень погрешности, это бы очень помогло", - говорит Абоагье. "Наш новый подход также позволит отбирать пациентов на ранних стадиях заболевания для клинических испытаний новых лекарственных препаратов или изменения образа жизни, что в настоящее время очень трудно сделать".

Новое исследование было опубликовано в журнале Communications Medicine.

Источник: Imperial College London,  journal Communications Medicine.
(https://www.nature.com/articles/s43856-022-00133-4)
(https://www.imperial.ac.uk/news/237494/single-brain-scan-diagnose-alzheimers-disease/)