Университет Фредерика и Кипрский университет
Автор Иоаннис Куруклидес
Достижения в области вычислений медицинских изображений и искусственного интеллекта (ИИ) открыли возможности для различных применений в медицине и биомедицинской инженерии для улучшения здоровья человека. Одним из таких применений является оценка риска инсульта по видео УЗИ атеросклеротических каротидных бляшек. Это приложение изучается в рамках важного международного сотрудничества между Университетом Фредерика, Университетом Кипра и другими зарубежными университетами.
Как объясняет д-р Эфтивулос Кириаку, директор Лаборатории электронного здравоохранения, использование ультразвука для прогнозирования инсульта было его долгосрочной задачей на протяжении последних 15 лет его академической карьеры. Раннее прогнозирование заболевания может оказаться решающим в лечении.
Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются первой ведущей причиной смерти и инвалидности среди взрослых в промышленно развитых странах. Согласно обзорной публикации доктора Кириаку (https://doi.org/10.1109/TITB.2010.2047649), 80 миллионов взрослых американцев имеют один или несколько типов сердечно-сосудистых заболеваний, из которых примерно половина — люди в возрасте 65 лет и старше. Из всех смертей, вызванных сердечно-сосудистыми заболеваниями, среди взрослых в возрасте 20 лет и старше, по оценкам, 6 миллионов связаны с ишемической болезнью сердца и инсультом с атеросклерозом, образованием бляшек в артериях в качестве основной причины. Инсульт, вызванный прекращением кровоснабжения головного мозга, является причиной примерно 1 из каждых 16 смертей в Соединенных Штатах. Недавнее исследование Всемирной организации здравоохранения показало, что к 2015 году почти 20 миллионов человек умрут от сердечно-сосудистых заболеваний, в основном от болезней сердца и инсульта.
Ультразвук высокого разрешения сделал возможной неинвазивную визуализацию сонной артерии, которая переносит обогащенную кислородом кровь к голове и шее, в точке бифуркации, где сонная артерия делится на две более мелкие артерии, и, таким образом, широко используется при изучении изменений артериальной стенки. В течение последних 20 лет внедрение компьютерных методов и стандартизация изображений улучшили объективную оценку эхогенности и гетерогенности каротидной бляшки и в значительной степени заменили субъективную (визуальную) оценку, которая подвергалась критике за ее относительно плохую воспроизводимость. Другими словами, машины становятся более надежными, чем люди, особенно с использованием машинного обучения (ML), подобласти ИИ.
В вышеупомянутой публикации применяется несколько методов ML, таких как:
- Самоорганизующиеся карты (SOM)
- Обратное распространение нейронных сетей с прямой связью
- Сети с радиальной базисной функцией (RBF)
- Вероятностные нейронные сети (PNN)
- Методы опорных векторов (SVM)
- k-ближайшие соседи (k-NN)
Кроме того, приводится краткий обзор ряда классификационных исследований и комментарии о связи между извлеченными характеристиками бляшек и цереброваскулярными симптомами.
В заключительном замечании отмечается, что было бы интересно разработать неинвазивные мультимодальные системы анализа изображений бляшек. Продвижение 3-D ультразвука поможет этим усилиям. По сути, трехмерные ультразвуковые реконструкции с высоким разрешением будет намного легче совмещать с двухмерными срезами других методов. Для этого нам потребуется зарегистрировать геометрические особенности двумерного среза в трехмерном объеме или использовать метод взаимной регистрации информации.
Наконец, влияние этого приложения имеет важное значение для здоровья человека. Это отличный пример того, как машины с развитием искусственного интеллекта могут способствовать здоровью человека, уменьшая человеческие ошибки.
Доктор Эфтивлус Кириаку в настоящее время является адъюнкт-профессором факультета компьютерных наук и инженерии Университета Фредерика, Кипр. Бакалавриат и аспирантура на кафедре электротехники и вычислительной техники Афинского национального технического университета (NTUA) Греция (диплом в области электротехники и вычислительной техники 1996 г., доктор философии 2000 г.). Его исследовательские интересы сосредоточены на системах электронного здравоохранения, системах экстренной телемедицины, системах медицинской визуализации и применениях интеллектуальных систем в медицине. Он опубликовал 37 рецензируемых журналов, 105 докладов на конференциях, 21 приглашенную главу в книге и имеет один патент в этих областях. Он принимал участие в многочисленных проектах в этих областях, финансируемых ЕС, Национальным исследовательским фондом Кипра, INTERREG и другими организациями. Он выступает в качестве рецензента во многих журналах, связанных с его исследовательскими областями. Он был программным сопредседателем ITAB 2009, BIBE 2012, Medicon 2016, Melecon 2016 и входил в программный комитет ряда других научных конференций. Он является старшим членом IEEE и в настоящее время является председателем отделения IEEE Cyprus Engineering in Medicine and Biology/Signal Processing.
Дополнительную информацию о работе Лаборатории электронного здравоохранения можно найти по адресу:
Мы благодарны д-ру Эфтивулосу Кириаку за предоставление нам соответствующей информации, необходимой для написания этой статьи. Мы хотели бы пожелать ему всего наилучшего в будущем.
