Ученые разработали искусственный интеллект, способный диагностировать бессудорожную эпилепсию по результатам ЭЭГ

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.

Существует гипотеза, что эпилептические приступы можно рассматривать как экстремальное явление в живых системах. То есть с математической точки зрения они сравнимы с такими экстремальными событиями, как тропические ливни или волны-убийцы в океане, которые тоже невозможно спрогнозировать», 

— рассказал Александр Храмов, ведущий научный сотрудник СПбГУ (кафедра теоретической кибернетики), руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис и главный научный сотрудник Балтийского центра нейротехнологий и искусственного интеллекта БФУ имени Канта.

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.

Электроэнцефалографию зачастую проводят несколько дней. Затем врач самостоятельно без какой-либо помощи компьютера анализирует длинные записи ЭЭГ, что занимает не менее часа. С помощью нового алгоритма мы рассчитываем сократить это время до пяти минут», 

— объясняет Александр Храмов.

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:

Поскольку алгоритм основан на обнаруженном явлении экстремальности разрядов в нейронной сети мозга, он прозрачен, то есть все выводы системы будут понятны врачу-эпилептологу».

Сейчас нейросеть проходит доклинические испытания в НМХЦ имени Н. И. Пирогова, однако в планах ученых ее усовершенствовать.

Следующим этапом станет создание гибридной системы — алгоритма, в котором неконтролируемое и контролируемое обучение будут сочетаться. Также мы планируем разобраться, почему у 23 человек нейросеть не обнаружила эпилептической активности: если дело в плохом качестве записи, то мы хотим окончательно в этом убедиться, 

— отмечает Александр Храмов.

— В результате рассчитываем поднять точность работы алгоритма как минимум до 95%».

04.08.2022





Здоровье

Волчанке готовятся выписать волчий билетВолчанке готовятся выписать волчий билет

Наверняка всем читателям известно, что им...

Спасибо, теперь все склеилосьСпасибо, теперь все склеилось

Ученые обнаружили, что с помощью уль...

Одному нравится арбуз, а слепому — свиной хрящикОдному нравится арбуз, а слепому — свиной хрящик

Ученые разработали из коллагена, взятого ...

Ученые разработали искусственный интеллект, способный диагностировать бессудорожную эпилепсию по результатам ЭЭГУченые разработали искусственный интеллект, спосо...

Группа исследователей, в которую вошли уч...

Гипервитаминоз D — проблема серьезная, осторожнее с добавками!Гипервитаминоз D — проблема серьезная, осторожнее...

Передозировка витамина D в пищевых добавк...

Как проходит последний этап жизни пациентов с ракомКак проходит последний этап жизни пациентов с рак...

С момента постановки диагноза вас подверг...

Химики разрабатывают экспресс-метод обнаружения супербактерийХимики разрабатывают экспресс-метод обнаружения с...

Ученые Томского политехнического университета ...

В Москве будут производить инновационные препараты для косметологииВ Москве будут производить инновационные препарат...

Предприятие по производству инновационной...

Россия и Узбекистан наращивают сотрудничество в сфере фармацевтической и медицинской промышленностиРоссия и Узбекистан наращивают сотрудничество в с...

На площадке международной промышленной выставк...

«Консорциум» Медицинская техника» и Сеченовский Университет подписали соглашение о сотрудничестве«Консорциум» Медицинская техника» и Сеченовский У...

Документ о стратегическом партнерстве был...

Отечественные разработки могут стать основой развития медицинских полимеровОтечественные разработки могут стать основой разв...

Результаты работы ученых Кабардино-Балкарского...

Российские ученые намерены обмануть старостьРоссийские ученые намерены обмануть старость

Психологи Санкт-Петербургского государственног...

В Москве начали выпускать лекарства от онкологических заболеваний и ВИЧВ Москве начали выпускать лекарства от онкологиче...

В особой экономической зоне Технополис Москва ...

Российские диагностические системы на страже здравоохраненияРоссийские диагностические системы на страже здра...

Коллективная экспозиция Минпромторга России, п...

На реакторе ТПУ будут облучать радий для импортозамещающего радиофармпрепаратаНа реакторе ТПУ будут облучать радий для импортоз...

Томский политехнический университет присоедини...

Растительное вещество поможет избавиться от аллергии и сенной лихорадкиРастительное вещество поможет избавиться от аллер...

Ученые впервые выяснили на клеточном уров...

Старческая деменция встречается намного чаще, чем считалосьСтарческая деменция встречается намного чаще, чем...

Как вы полагаете, насколько сегодня распр...

Лазер может стать основой протонной терапииЛазер может стать основой протонной терапии

Расчеты ученых Московского Политеха помогли оп...

Операцию по пересадке роговицы начали выполнять в РДКБОперацию по пересадке роговицы начали выполнять в...

Хирургические операции по замене поврежде...

Оксид цинка помог усовершенствовать регенерирующие повязки для лечения гнойных ранОксид цинка помог усовершенствовать регенерирующи...

Специалисты Научно-образовательного центра Б.П...

Врачи рекомендуют пожилым чаще заниматься сексомВрачи рекомендуют пожилым чаще заниматься сексом

Бытует мнение, что пожилой возраст и ...

Новые гибридные покрытия для коронарных стентов снизят риск рестенозаНовые гибридные покрытия для коронарных стентов с...

Ученые Томского политехнического университета ...

Ученые предложили лечить переломы инъекциями микроботовУченые предложили лечить переломы инъекциями микр...

Ученые из университета Ланчепинга в ...

Опасных бактерий изводят плазмойОпасных бактерий изводят плазмой

Растущая озабоченность по поводу устойчив...

«Русатом Хэлскеа» получило регистрационное удостоверение на гамма-терапевтический комплекс «Брахиум»«Русатом Хэлскеа» получило регистрационное удосто...

24 декабря Научно-исследовательский институт т...

«Это же бубль гум!» Американские ученые предлагают больше жевать, чтобы не заражаться ковидом«Это же бубль гум!» Американские ученые предлагаю...

Жевательная резинка с добавлением растите...

«Хочу помогать детям становиться здоровыми» — реабилитологи РДКБ вдохновили пациентку стать врачом«Хочу помогать детям становиться здоровыми» — реа...

Злата Красникова, 12-летняя пациентка нашей бо...

В СПбГУ начнут диагностировать признаки постковидного синдрома при помощи искусственного интеллектаВ СПбГУ начнут диагностировать признаки постковид...

Ученые Санкт-Петербургского университета совме...

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S70 60GB SSD накопитель2990.00 руб.

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на
Ученые разгадали тайну снежинкиУченые разгадали тайну снежинки

Новости компаний, релизы

Стартапы и заказчики рассказали о первых внедренияхСтартапы и заказчики рассказали о первых внедрениях
Археологи СПбГУ обнаружили в Новгороде остатки храмов XII векаАрхеологи СПбГУ обнаружили в Новгороде остатки храмов
Как безопасно снять квартиру и не пожалеть о своем выбореКак безопасно снять квартиру и не пожалеть о своем выб
Рапедия — новая онлайн-энциклопедия РоссииРапедия — новая онлайн-энциклопедия России
В новую инструментальную реальность с MITEX 2022В новую инструментальную реальность с MITEX 2022