Среда, 21 февраля, 2024
ДомойЗдоровьеНовый инструмент искусственного интеллекта может помочь выявить «невидимые» повреждения мозга у спортсменов...

Новый инструмент искусственного интеллекта может помочь выявить «невидимые» повреждения мозга у спортсменов колледжей

- Advertisement -

Инструмент ИИ успешно обнаруживает тонкие изменения структуры мозга, вызванные повторными травмами головы у спортсменов, что со временем может улучшить диагностику и понимание таких травм.

Новое исследование с участием студентов-спортсменов показывает, что компьютерная программа искусственного интеллекта, способная обрабатывать магнитно-резонансную томографию (МРТ), может успешно обнаруживать структурные изменения в мозге из-за повторяющихся травм головы. Такие изменения ранее не обнаруживались традиционными методами медицинской визуализации, такими как компьютерная томография (КТ). По словам исследователей, эта новаторская технология может помочь в разработке новых диагностических инструментов, позволяющих лучше понять тонкие повреждения головного мозга, которые накапливаются с течением времени.

Эксперты давно знают о потенциальном риске сотрясения мозга у молодых спортсменов, особенно у тех, кто занимается контактными видами спорта, такими как футбол, хоккей и футбол. В настоящее время появляется все больше доказательств того, что повторяющиеся удары головой, даже если они сначала кажутся легкими, могут накапливаться в течение многих лет и приводить к потере когнитивных функций. В то время как расширенная МРТ выявляет микроскопические изменения в структуре мозга, возникающие в результате травмы головы, исследователи говорят, что сканирование дает огромное количество данных, в которых трудно ориентироваться.

Новое исследование, проведенное исследователями из отделения радиологии Медицинской школы Гроссмана при Нью-Йоркском университете, впервые показало, что новый инструмент, использующий технику искусственного интеллекта, называется машинное обучение, смог точно отличить мозг спортсменов-мужчин, которые занимались контактными видами спорта, такими как футбол, и бесконтактными видами спорта, такими как легкая атлетика. Результаты связывают повторяющиеся удары головой с крошечными структурными изменениями в мозгу спортсменов, занимающихся контактными видами спорта, у которых не было диагностировано сотрясение мозга.

«Наши результаты раскрывают значимые различия между мозгом спортсменов, занимающихся контактными видами спорта, по сравнению с теми, кто соревнуется в бесконтактных видах спорта», — сказала старший автор исследования и нейрорадиолог Ивонн Луи, доктор медицинских наук. «Поскольку мы ожидаем, что эти группы будут иметь схожую структуру мозга, эти результаты предполагают, что выбор одного вида спорта может быть рискованным», — добавляет Луи, профессор и заместитель председателя по исследованиям в отделении радиологии в NYU Langone Health.

Луи добавляет, что помимо обнаружения потенциальных повреждений, техника машинного обучения, используемая в их расследовании, также может помочь экспертам лучше понять основные механизмы повреждения головного мозга.

Новое исследование, недавно опубликованное в Журнал нейрорадиологии, в котором участвовали сотни изображений мозга 36 спортсменов колледжей, занимающихся контактными видами спорта (в основном футболисты), и 45 спортсменов колледжей, занимающихся неконтактными видами спорта (в основном бегунов и бейсболистов). Работа была направлена ​​на то, чтобы четко связать изменения, обнаруженные инструментом ИИ при сканировании мозга футболистов, с ударами по голове. Он основан на предыдущем исследовании, которое выявило различия в структуре мозга у футболистов, сравнивая тех, у кого были сотрясения мозга и без сотрясений, со спортсменами, которые соревновались в бесконтактных видах спорта.

Для исследования исследователи проанализировали МРТ 81 спортсмена-мужчины, сделанные в период с 2016 по 2018 год, ни у одного из которых не было известного диагноза сотрясения мозга в этот период времени. Спортсмены, занимающиеся контактными видами спорта, играли в футбол, лакросс и футбол, а спортсмены, занимающиеся бесконтактными видами спорта, участвовали в бейсболе, баскетболе, легкой атлетике и беге по пересеченной местности.

В рамках своего анализа исследовательская группа разработала статистические методы, которые дали их компьютерной программе возможность «научиться» предсказывать воздействие повторяющихся ударов головой с использованием математических моделей. Они были основаны на загруженных в них примерах данных, при этом программа становилась «умнее» по мере роста объема обучающих данных.

Исследовательская группа обучила программу выявлять необычные особенности в тканях головного мозга и различать спортсменов с повторными травмами головы и без них на основе этих факторов. Они также оценили, насколько полезна каждая функция для обнаружения повреждений, чтобы помочь выявить, какие из многих показателей МРТ могут в наибольшей степени способствовать диагностике.

По словам авторов, два показателя наиболее точно отмечают структурные изменения, возникшие в результате травмы головы. Первый, средний коэффициент диффузии, измеряет, насколько легко вода может проходить через ткань мозга, и часто используется для выявления инсультов на МРТ. Второй, средний эксцесс, исследует сложность структуры мозговой ткани и может указывать на изменения в частях мозга, участвующих в обучении, памяти и эмоциях.

«Наши результаты подчеркивают способность искусственного интеллекта помогать нам видеть вещи, которые мы не могли видеть раньше, в частности «невидимые травмы», которые не видны на обычных МРТ-сканах», — сказал ведущий автор исследования Джунбо Чен, магистр медицины, докторант инженерной школы Тандон при Нью-Йоркском университете. «Этот метод может стать важным диагностическим инструментом не только для сотрясения мозга, но и для обнаружения повреждений, вызванных более тонкими и более частыми ударами головой».

Чен добавляет, что в дальнейшем исследовательская группа планирует изучить использование своей техники машинного обучения для изучения травм головы у спортсменок.

Ссылка: «Выявление соответствующих биомаркеров микроструктуры диффузионной МРТ, связанных с воздействием повторяющихся ударов головой у спортсменов контактных видов спорта», Джунбо Чен, Сохаэ Чанг, Тяньхао Ли, Эльс Фиреманс, Дмитрий С. Новиков, Яо Ван и Ивонн В. Луи, 22 мая 2023 г., Журнал нейрорадиологии.
DOI: 10.1177/19714009231177396

Исследование финансировалось Национальные институты здоровья и Министерство обороны США.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме