Новый компьютерный диагностический инструмент, разработанный учеными KAUST, может помочь решить некоторые проблемы мониторинга состояния легких после вирусной инфекции.
Как и другие респираторные заболевания, COVID-19 может причинить долговременный вред легким, но врачи изо всех сил пытались визуализировать этот ущерб. Обычное сканирование органов грудной клетки не позволяет надежно обнаружить признаки рубцевания легких и других легочных аномалий, что затрудняет отслеживание состояния здоровья и выздоровления людей с постоянными проблемами с дыханием и другими пост-COVID-осложнениями.
Новый метод, разработанный KAUST, известный как Deep-Lung Parenchyma Enhancing (DLPE), накладывает алгоритмы искусственного интеллекта на стандартные данные визуализации органов грудной клетки, чтобы выявить другие неразличимые визуальные признаки, указывающие на дисфункцию легких.
Благодаря расширению DLPE « радиологи могут обнаруживать и анализировать новые субвизуальные поражения легких», — говорит компьютерный ученый и вычислительный биолог Синь Гао. «Анализ этих поражений может помочь объяснить респираторные симптомы пациентов», — добавляет он.
Гао и члены его Группы структурной и функциональной биоинформатики и Исследовательского центра вычислительной биологии создали этот инструмент вместе с исследователем искусственного интеллекта и нынешним проректором KAUST Лоуренсом Карином и клиническими сотрудниками из Харбинского медицинского университета в Китае.
Метод сначала устраняет любые анатомические особенности, не связанные с паренхимой легкого; ткани, участвующие в газообмене, служат основными местами повреждения, вызванного COVID-19. Это означает удаление дыхательных путей и кровеносных сосудов , а затем улучшение изображений того, что осталось, чтобы выявить повреждения, которые можно было бы пропустить без помощи компьютера.
Исследователи обучили и проверили свои алгоритмы, используя компьютерную томографию (КТ) грудной клетки тысяч людей, госпитализированных с COVID-19 в Китае. Они усовершенствовали метод с помощью опытных рентгенологов, а затем применили DLPE в перспективной форме для десятков выживших после COVID-19 с проблемами легких, все из которых перенесли тяжелое заболевание, требующее интенсивной терапии.
Таким образом, Гао и его коллеги продемонстрировали, что инструмент может выявлять признаки легочного фиброза у дальнобойщиков COVID, тем самым помогая объяснить одышку, кашель и другие проблемы с легкими. Диагноз, предполагает он, был бы невозможен при стандартной КТ-аналитике.
«С помощью DLPE мы впервые доказали, что такие симптомы можно объяснить долгосрочными поражениями на КТ», — говорит он. «Таким образом, лечение фиброза может быть очень эффективным при лечении долгосрочных респираторных осложнений COVID-19».
Хотя команда KAUST разработала DLPE в первую очередь с учетом восстановления после COVID, они также протестировали платформу на сканах грудной клетки, сделанных у людей с различными другими проблемами с легкими, включая пневмонию, туберкулез и рак легких . Исследователи показали, как их инструмент может служить широким диагностическим помощником для всех заболеваний легких, позволяя радиологам, как выразился Гао, «видеть невидимое». Исследование опубликовано в журнале Nature Machine Intelligence.
