Представлен первый в своем роде датасет ультразвуковых исследований артерий
10 марта 2022
Исследователи Сколтеха и их коллеги из ВШЭ и Йоркского университета в Канаде представили обширный датасет показателей, полученных из ультразвуковых снимков трех основных артерий, снабжающих кровью мозг. В выборке – 821 участник, большинство из которых – ученики обычных школ. Это придает датасету особую ценность, поскольку ранее в основном исследовались или другие возрастные группы, или дети с разного рода диагнозами.
Научный коллектив считает, что новые данные пригодятся как врачам – в качестве ориентира для справки, так и исследователям детского развития и др. Сами же авторы опубликованной в PLOS One статьи продемонстрировали, что по этим данным можно делать осмысленные прогнозы, обучив модель машинного обучения определять возраст ребенка на основании показателей УЗИ.
Ультразвуковое исследование – сравнительно недорогая медицинская процедура на стандартном оборудовании. Она широко применяется, например, при ведении беременности, но УЗИ артерий кровоснабжения мозга довольно редкая диагностика, которую не проводят без специфических медицинских показаний, тем более в детском возрасте.
«УЗИ чаще делают во взрослом и пожилом возрасте, а те исследования детей, что есть, в основном касаются пациентов с нарушениями развития нервной системы. Наша же работа рассматривает фундаментальные вопросы различий между возрастными группами, гендерами, двумя полушариями и разными артериями. Если говорить конкретнее, мы смотрим с ракурса нейропсихического развития детей, которое в конечном счете может быть связано с успешностью их деятельности, например, с оценками в школе», – прокомментировала результаты исследования его первый автор, доцент НИУ ВШЭ и адъюнкт-профессор Йоркского университета Мари Арсалиду.
Данные упорядочены разбивкой по возрастным группам и гендерам и могут использоваться исследователями и врачами как ориентир, задающий если не нормативные показатели здорового ребенка, то, по крайней мере, типичные показатели среднестатистического школьника соответствующего возраста. Кроме того, в перспективе наличие нового датасета может поспособствовать появлению продвинутых систем поддержки принятия решений на основе искусственного интеллекта, которые помогут медикам.
В качестве подтверждения, что по данным УЗИ действительно можно делать осмысленные предсказания, коллектив разработал и обучил модель, которая способна весьма точно определять возраст ребенка на основании извлеченных из его ультрасонограммы показателей: скорости кровотока и диаметра сосудов. В будущем исследователи попытаются подобным образом предсказывать более тонкие параметры, связанные, в частности, с когнитивными способностями детей.
Старший научный сотрудник Максим Шараев, который руководил командой из Сколтеха, добавил: «Еще одно направление, которое открывается с появлением новых данных, – это интерпретация предсказаний моделей. Если говорить о нашей модели предсказания возраста, мы видим, что показатели мальчиков и девочек очень похожи, а различия касаются в первую очередь полушарий мозга. Причем в некоторых возрастных группах эти различия еще более ярко выражены, и мы в связи с этим наметили ориентиры для новых исследований в области биологии развития».
Модели машинного обучения, на которых в исследовании испытывали датасет, не просто показывают, что датасет годится для предсказаний, – можно также отследить, какие именно аспекты данных играют решающую роль в том или ином случае.
«Мы можем посмотреть, какие признаки сделали наибольший вклад в предсказание модели, и поискать среди них биомаркеры. Это такие показатели, которые в случае успешной проверки на других данных можно использовать как непосредственный индикатор состояния организма, в том числе наличия патологии. Биомаркеры нужны врачам для принятия решений и ученым для создания еще более эффективных моделей», – заключил Шараев.
Источник: scientificrussia.ru
