ИИ нашёл по МРТ ранее неизвестные изменения в мозге спортсменов

На иллюстрации — карта нейронных путей в мозге, построенная томографом. Для создания яркого образа использовали МРТ-детерминированную трактографию. Это один из методов визуализации, доступных в Нью-Йоркском университете Лангоне (NYU Langone Health). Томограф помогает врачам планировать сложные нейрохирургические процедуры. А новый инструмент искусственного интеллекта (ИИ) помог определить невидимые прежде повреждения мозга у студентов-спортсменов.


Разработанный вузовскими исследователями метод на основе ИИ способен эффективно распознать травмы, которые упускает из виду традиционная медицинская визуализация. Коллектив учёных считает, что технология поможет лучше понять, как незначительные повреждения головного мозга со временем влияют на умственные способности.

Экспертам, да и большинству людей, уже давно известно о риске сотрясений мозга. Подобные травмы типичны для контактных видов спорта, таких как футбол, особенно американский. Есть данные, что повторные удары головой, даже незначительные, со временем могут привести к снижению мыслительных способностей. Усовершенствованная МРТ позволяет выявлять микроскопические изменения в структуре мозга после сотрясения. Однако сканирование в томографе выдаёт много данных, которые бывает трудно распознать.

Новую технологию с машинным обучением применили для доскональной сверки головного мозга двух групп игроков — в состязаниях которых были столкновения и прочих. Нейрорадиологи изучили сотни изображений мозга 81 спортсмена из колледжа. Их них 36 были игроками в контактные виды спорта, в основном футболисты, и 45 спортсменов из неконтактных видов спорта, в основном бегуны и бейсболисты. Учёные обнаружили в мозге первой группы небольшие структурные изменения — это были признаки неоднократных ударов головой. Самое интересное, что ни у кого из участников исследования прежде не диагностировали сотрясение мозга.


— Ивонн Луи, нейрорадиолог, старший автор исследования.

В ходе проекта учёные разработали статистические методы, благодаря которым программа прогнозировала подверженность повторным ударам головой. По мере того как учёные вводили больше данных, математическая модель становилась «умнее». Программа также смогла распознать необычные особенности в ткани мозга и определить разницу между спортсменами с повторными сотрясениями и без них.

В работе помогали два показателя: средняя диффузность и средний эксцесс. Первый их них измерял, насколько легко жидкость может проходить через ткани мозга, он часто используется при МРТ для выявления инсультов. А средний эксцесс по сложности структур мозговой ткани может выявить изменения в отделах мозга, ответственных за обучение, память и эмоции.

Поскольку в завершённом исследовании участвовали только мужчины, следующий этап для нейрорадиологов — проанализировать программой машинного обучения состояние спортсменок.