При операции на мозге нейронная сеть мгновенно сравнивает МРТ-снимки

0
243
Нейронная сеть при операции на мозге сравнивает МРТ-снимки

Мозг человека всегда довольно мягкий и податливый, что делает нейрохирургию очень сложной.

Чтобы оценить успех операции на мозге, нейрохирурги сравнивают МРТ-сканирование, проведенное до и после процедуры, чтобы определить, полностью ли удалена опухоль.

Этот процесс требует времени, поэтому, если МРТ принимается в середине операции, врач должен сравнивать сканирование на глаз. Но мозг смещается во время операции, что затрудняет выполнение этой задачи.

Поиск более быстрого способа сравнения снимков МРТ-сканирования может помочь врачам лучше лечить опухоли головного мозга

С этой целью группа исследователей из Массачусетского технологического института применила глубокое обучение для сравнения МРТ мозга в течение секунды.

Это может помочь хирургам проверить успех операции почти в режиме реального времени во время процедуры с интраоперационной МРТ. Это может также помочь онкологам быстро проанализировать, как опухоль реагирует на лечение, сравнивая МРТ пациента, взятые в течение нескольких месяцев или лет.

Выравнивание пикселей

При совместном использовании двух MRI-сканов требуется, чтобы алгоритм машинного обучения соответствовал каждому пикселю в исходном 3D-сканировании в соответствующем месте в другом сканировании. Нелегко хорошо справиться с этим — современным алгоритмам необходимо до двух часов, чтобы сопоставить сканирование мозга.

Это слишком долго, чтобы использовать для операции в хирургии. И когда больницы или исследователи хотят анализировать тысячи или сотни тысяч сканирований для анализа моделей заболеваний, это тоже не практично.

«Для каждого пикселя на одном изображении традиционным алгоритмам необходимо найти приблизительное местоположение на другом изображении, где анатомические структуры одинаковы», — говорит Гуха Балакришнан, докторант Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования. «Для этих алгоритмов требуется много итераций».

Использование нейронной сети ускоряет процесс

Исследователи обучили нейронную сеть различным наборам данных с около 7000 МРТ-сканирований  из общедоступных источников, используя метод, называемый атласной регистрацией. Этот процесс выравнивает каждое обучающее изображение с помощью одного эталонного МРТ-сканирования, идеального или среднего изображения, известного как атлас.

Команда работает с больницей Массачусетса, чтобы провести ретроспективные исследования по миллионам сканирований в своей базе данных.

«В течение нескольких секунд будет проведен эксперимент, который занимает два дня», — сказал соавтор Adrian Dalca, докторант MIT. «Это дает возможность новому миру исследований, где выравнивание — всего лишь небольшой шаг».

Исследователи работают над улучшением производительности своей модели глубокого обучения при более качественном сканировании. Это ключ к выравниванию сканирования для работы в клинических условиях.

Помимо сканирования мозга, это решение для выравнивания имеет потенциальное применение для других медицинских изображений, таких как компьютерное сканирование сердца и легких, или даже ультразвуковые исследования, которые особенно шумны, говорит Балакришнан. «Я думаю, в какой-то степени, он неограничен».

Источник: blogs.nvidia.com