Kaune DI ieškos sunkiai matomų smegenų kamieno pokyčių

Magnetinio rezonanso tomografijos vaizde smegenų kamienas matomas, tačiau mažiausios jo struktūros gali likti sunkiai atskiriamos. Kauno technologijos universiteto profesorius Rytis Maskeliūnas su tarptautiniu tyrėjų tinklu sieks, kad pažangesni MRT metodai ir dirbtinis intelektas padėtų šią giliai esančią smegenų dalį ne tik pamatyti, bet ir tiksliai išmatuoti.

Darbas vyks pagal Europos bendradarbiavimo mokslo ir technologijų srityje programos COST veiklą „ImagingBrainstemHealth“. Joje bendradarbiaus medicinos, vaizdinimo ir DI specialistai, ieškantys bendrų smegenų kamieno tyrimo bei duomenų analizės metodų.

Maža smegenų dalis valdo gyvybines funkcijas

Smegenų kamienas jungia didžiąsias smegenis su nugaros smegenimis. Jis dalyvauja reguliuojant kvėpavimą, širdies ritmą, kraujospūdį, rijimą, miegą ir budrumą. Per šią sritį taip pat eina jutiminę informaciją ir judesių valdymo signalus perduodantys nerviniai keliai.

KTU Informatikos fakulteto profesoriaus teigimu, ši smegenų dalis ilgą laiką sulaukė mažiau dėmesio nei žievė, siejama su mąstymu, atmintimi, kalba ir sąmone. Jos tyrimai aktualūs todėl, kad smegenų kamieno struktūrų bei veiklos pokyčiai gali būti susiję su neurologinėmis ligomis, insultu, nervų sistemos pažeidimais ir miego, kvėpavimo, judėjimo ar sąmonės sutrikimais.

MRT vaizdus trikdo anatomija ir artefaktai

Įprasta magnetinio rezonanso tomografija leidžia įvertinti bendrą smegenų kamieno vaizdą ir aptikti didesnius pažeidimus. Vis dėlto jos raiškos ne visada pakanka smulkioms, viena šalia kitos esančioms struktūroms atskirti.

Tyrimą apsunkina smegenų kamieno padėtis prie kaukolės pagrindo. Kaulai ir oro pripildytos ertmės gali lemti vaizdo iškraipymus bei artefaktus. Dar viena kliūtis – skirtingomis kryptimis einančios ir glaudžiai susipynusios nervinės skaidulos, kurių išsidėstymo neįmanoma patikimai įvertinti vien iš anatominio vaizdo.

„Paprastai tariant, tikslas – pereiti nuo „matome smegenų kamieną“ prie „galime jį tiksliai išmatuoti, suskirstyti į atskiras struktūras, palyginti su kitų žmonių duomenimis ir patikimai nustatyti pokyčius“, – tyrimo kryptį apibūdina R. Maskeliūnas.

Tarptautinis tinklas derins tyrimų metodus

„ImagingBrainstemHealth“ dalyviai sieks suvienodinti MRT atlikimo ir analizės praktikas bei kurti tikslesnius smegenų kamieno žemėlapius. Šiuo metu skirtingose ligoninėse ar tyrimų centruose naudojami metodai gali skirtis, todėl jų rezultatus ne visada įmanoma tiesiogiai palyginti.

Bendri standartai reikalingi ir nustatant, kokie smegenų kamieno rodikliai laikytini norma. Tam būtini dideli pacientų ir sveikų žmonių duomenų rinkiniai, kuriuose būtų galima įvertinti amžiaus, lyties, ligų ir kitų individualių skirtumų įtaką.

Didesnė kokybiškų MRT duomenų įvairovė taip pat padėtų mokyti dirbtinio intelekto sistemas. Tyrėjų tikslas – kad jų rezultatai būtų mažiau priklausomi nuo konkrečios ligoninės ar naudojamo aparato.

Biomarkeriai galėtų parodyti ankstyvus pokyčius

Smegenų kamieno biomarkeriu vadinamas išmatuojamas MRT požymis, galintis rodyti biologinius pokyčius konkrečioje struktūroje. Tai gali būti sumažėjęs jos dydis, pakitęs vandens judėjimas audinyje, didesnis geležies arba mažesnis neuromelanino kiekis.

Tokie rodikliai tiriami neurodegeneracinių ligų kontekste, nes dalis pokyčių gali prasidėti dar iki būdingų klinikinių simptomų. R. Maskeliūnas pateikia Parkinsono ligos pavyzdį: ji pažeidžia juodąją medžiagą – smegenų kamieno dalį, kurioje yra dopaminą gaminančių nervinių ląstelių.

Tyrėjai nesitiki vieno universalaus požymio. Siekiama sukurti kelių biomarkerių sistemą, kuri, ją patvirtinus klinikiniais tyrimais, galėtų padėti gydytojams tiksliau nustatyti pakitimų vietą, stebėti ligos eigą ir vertinti paciento reakciją į gydymą.

Pažangesni metodai turėtų veikti įprastose ligoninėse

Projektas orientuojamas ne vien į itin brangius 7 T MRT aparatus. Mokslininkai aiškinsis, kaip pažangesnį smegenų kamieno vaizdinimą ir DI analizę pritaikyti standartinėms klinikinėms MRT sistemoms, dažniausiai naudojamoms ligoninėse.

Ateityje programinė įranga galėtų automatiškai išskirti svarbiausias struktūras ir pateikti gydytojui kiekybinius rodiklius. Tačiau tai dar nėra savarankiškos diagnozės priemonė: prieš klinikinį taikymą reikės didelės apimties tyrimų, nepriklausomo biomarkerių patvirtinimo, jų jautrumo ir specifiškumo įvertinimo bei sveikatos priežiūros institucijų ir gydytojų pripažinimo.

Tekstą parengė mbites.lt redakcija pagal BNS paskelbtą Kauno technologijos universiteto informaciją.

Šaltinis: BNS