Скрытые в течение многих лет: новый метод на основе искусственного интеллекта позволил выявить ключевые поражения головного мозга при рассеянном склерозе

На протяжении десятилетий неврологи сталкивались с парадоксом. Они знали, что рассеянный склероз поражает не только белое вещество головного мозга, где обнаруживаются наиболее известные очаги заболевания, но и кору головного мозга, то есть серое вещество. Вскрытия и патоанатомические исследования показывали, что эти корковые очаги существуют и имеют клиническое значение. Однако при попытках обнаружить их на магнитно-резонансных томограммах, широко используемых в клинической практике и в крупных клинических испытаниях, их зачастую не удавалось четко визуализировать. «Это ограничение на протяжении многих лет оставляло значительную часть заболевания вне поля зрения исследователей. Хотя кортикальные поражения тесно связаны с инвалидизацией и когнитивным ухудшением, их визуализация оказывается гораздо более сложной, чем визуализация поражений белого вещества, которые являются одним из основных маркеров, используемых для отслеживания динамики состояния пациентов». Теперь команда под руководством Майкла Дуайера из Центра анализа нейровизуализации Университета Буффало (США) разработала стратегию, основанную на искусственном интеллекте (ИИ) и комбинированной обработке изображений, которая позволила обнаруживать и количественно оценивать эти очаги на обычных магнитно-резонансных томограммах. Исследование было опубликовано в журнале «Communications Medicine», входящем в группу Nature. «Исследователи работали с изображениями, полученными в ходе исследования ORATORIO — международного клинического испытания по первично-прогрессирующему рассеянному склерозу, в котором приняли участие 732 пациента. Для разработки и валидации методологии они сначала отобрали выборку из 80 участников, а затем применили модель ко всему массиву данных». Во введении к работе авторы подчеркивают, что кортикальные очаги «тесно связаны с клинической инвалидностью и когнитивным ухудшением», и утверждают, что существует «насущная потребность в методах визуализации у живых пациентов», позволяющих изучать их с большей точностью. «Чтобы попытаться решить эту проблему, команда объединила различные инструменты обработки изображений, разработанные в последние годы, и создала новый контрастный препарат под названием MMCLE. Кроме того, она обучила системы глубокого обучения, чтобы оценить, насколько ИИ может улучшить автоматическое обнаружение этих очагов. «Результаты показали, что эта стратегия позволила выявить 1182 корковых очага у 80 исследуемых пациентов, что соответствует в среднем 14,8 очагов на одного участника. При применении метода ко всему набору из 732 пациентов исследователи обнаружили 10 366 корковых очагов. «Новая техника также продемонстрировала значительно более высокую эффективность по сравнению с традиционными последовательностями». Метод MMCLE продемонстрировал показатель правильного обнаружения 86 % и показатель ложноположительных результатов 8,4 %, что сделало его наиболее эффективным инструментом среди всех оцениваемых. «Однако одним из наиболее важных выводов стало то, что ни одна отдельная методика не смогла выявить все поражения. Исследователи установили, что эффективность обнаружения повышалась при одновременном анализе изображений, полученных с помощью нескольких методов. Некоторые очаги были видны при использовании одного метода и оставались незамеченными при использовании другого, в то время как определенные очаги можно было выявить только при совместном применении всех инструментов». «Мы убедились, что эти методы можно напрямую и эффективно применять к данным наборам данных для выявления множества кортикальных очагов, которые в противном случае остались бы незамеченными», — написали авторы в разделе «Обсуждение» своей работы. Это открытие имеет значение, выходящее за рамки технологического прогресса. На протяжении многих лет в ходе различных клинических испытаний по рассеянному склерозу были накоплены огромные объемы данных магнитно-резонансной томографии, полученных в соответствии со строгими и тщательно контролируемыми протоколами. Однако значительная часть информации, касающейся корковых поражений, оставалась скрытой из-за ограничений имевшихся на тот момент методов. «Это указывает на то, что мы можем повторно использовать обширные базы данных клинических испытаний, полученные в ходе тщательно спланированных и контролируемых исследований, для лучшего понимания связи корковых поражений с диагнозом, прогнозом и реакцией на лечение», — утверждают авторы. Кроме того, исследователи считают, что эти инструменты могут облегчить включение корковых очагов в качестве переменной, представляющей интерес, в будущие исследования, даже когда невозможно использовать передовые методы магнитно-резонансной томографии, специально разработанные для их выявления. «Данная работа имеет некоторые ограничения. Авторы признают, что у них не было гистопатологического эталона, позволяющего подтвердить каждое обнаруженное поражение, и что все участники страдали первичной прогрессирующей формой заболевания. Они также отмечают, что эти методы по-прежнему позволяют выявить лишь часть всей корковой патологии, которая может возникать при рассеянном склерозе».