В Курчатовском институте создали программу, диагностирующую шизофрению по данным МРТ

Ученые Курчатовского института разработали программу-классификатор, которая способна с точностью 85% диагностировать шизофрению по МРТ мозга пациента. Программу планируется использовать в медицинской практике, а кроме того, для дальнейших исследований болезни: ведь причины ее возникновения по-прежнему до конца не известны. Работа ведется совместно со специалистами Психиатрической клинической больницы № 1 им. Н.А. Алексеева. 

С помощью классификатора ученые смогли выделить в мозге восемь регионов, изменения в функционировании которых в подавляющем большинстве случаев говорят о психическом отклонении. Всего же программа анализирует работу более сотни зон головного мозга.

— Наш проект приближает нас к пониманию изменений, происходящих в мозге при шизофрении. Он способствует выявлению нейрофизиологических факторов, приводящих к развитию заболевания, помогает выявить людей, нуждающихся в специализированной медицинской помощи, — рассказал Сергей Карташов, научный сотрудник Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий. Программа поможет в случаях, когда врачи-психиатры испытывают трудности с точной постановкой диагноза, а также в ситуациях, когда обращение к специалисту невозможно.

Классификатор основан на методе опорных векторов и работает на данных функциональной МРТ, отображающих базовую активность мозга в состоянии покоя. Нервные импульсы объединяют в себе химические и электрические процессы. Томография позволяет оценивать изменения кровотока, по которым можно судить об электрической активности групп нейронов в конкретных участках мозга.

При разработке программы использовались данные функциональной МРТ 64 испытуемых (32 здоровых и 32 — с подтвержденным диагнозом «шизофрения»). Алгоритм определил набор характерных признаков, по которым данные МРТ разделяются на два класса, соответствующие категориям «здоровые» и «больные». После завершения обучения программе неоднократно предлагались наборы данных различных испытуемых, которых нужно было разделить на здоровых и больных. И эта задача успешно решалась.

На следующем этапе развития методики ученые планируют использовать нейросетевой подход. Также разработчики намерены увеличивать число пациентов, данные которых используются для обучения программы. Кроме того, в анализ предполагается включить дополнительные параметры: результаты не только функциональной, но и структурной МРТ, данные иммунологических исследований крови или слюны. Все это должно значительно повысить точность постановки программой диагноза.  

В своем исследовании ученые использовали данные, полученные на аппарате МРТ с величиной индукции магнитного поля в 3 тесла — этот параметр соответствует современным клиническим томографам. В перспективе для использования разработки в медицинской практике врачам будет достаточно установить программу на свой компьютер либо отправить томограммы на один из облачных сервисов. Таким образом, разработанная программа может быть широко использована для обеспечения поддержки в принятии врачебных решений при постановке диагноза «шизофрения». Она должна добавить объективности применяемым сегодня психометрическим клиническим шкалам.

В будущем ученые планируют использовать данные МРТ для контроля эффективности лечения шизофрении. После того как классификатор и другие методы анализа данных томографии позволили определить у пациента регионы мозга, работающие иначе, чем у здорового, на эти зоны можно влиять с помощью медикаментозной терапии или транскраниальной магнитной стимуляции (направленного воздействия на отдельные участки короткими магнитными импульсами). В результате лечения работа органа будет перестраиваться. Ученые хотят научить программу оценивать динамику изменений, степень приближения к норме, а также устойчивость полученного результата.