Інтелектуальна комп’ютерна система аналізу вегетацій та оцінки ризику виникнення емболії в пацієнтів з інфекційним ендокардитом

Abstract

Мета роботи – підвищити ефективність виявлення інфекційного ендокардиту (ІЕ) завдяки інтелектуальній комп’ютерній системі діагностики. Матеріали і методи. Дослідження базувалося на інтелектуальній комп’ютерній обробці ехокардіографічних знімків, отриманих у 20 пацієнтів з ІЕ (15 в навчальній групі і 5 у референтній). Набір даних, використаний для дослідження, містив 668 зображень, отриманих під час 2D трансторакальної і трансстравохідної ехокардіо­­графії в пацієнтів із наявною патологією (вегетацією та абсцесом), і 632 «чисті» кадри без патологічних змін; загалом 1300 фото в парастернальній проєкції за довгою віссю, апікальній 4-камерній проєкції та проєкції за довгою віссю лівого шлуночка. Зображення були вилучені з ехокардіограм у форматі DICOM. Вихідний формат зображення становив 708×1016 пікселів з трьома каналами RGB відповідно, і згодом був перетворений в одноканальне зображення розміром 512×512 пікселів з фіксованою цільовою ділянкою. Зображення були попередньо оброблені з використанням методів обрізання, нормалізації та контрастного посилення. Щоб забезпечити якість сумарної моделі, навчальний, перевірковий та тестовий набори містили зображення різних пацієнтів. Результати. Результатом роботи була розроблена на основі штучного інтелекту (ШІ) автоматизована система діагностики ІЕ. Запропонована система дає змогу практично миттєво виділити наявні на структурах серця вегетації та визначити їх об’єм, при цьому нівелюючи фактор людської помилки. Таким чином підвищуються точність, надійність і швидкість визначення оцінки ризику виникнення емболії, що надає можливість вдосконалити протокол діагностики ІЕ. Розроблена система була протестована на знімках референтної групи з 5 пацієнтів у кількох різних проєкціях та з різними станами прогресування ІЕ. Система правильно спрогнозувала наявність вегетації на тих знімках, де вона була, та статистично значущо обчислила її об’єм. Висновки. Використання запропонованої системи на основі ШІ дає змогу підійти до процесу діагностики ІЕ більш індивідуально і неупереджено, поліпшити його якість і тривалість (практично миттєво), що сприяє вдосконаленню сучасного протоколу обстеження і діагностування ІЕ.

Keywords

• інфекційний ендокардит, вегетації, емболія, ехокардіографія, штучний інтелект