"Педиатрические онкологические больные часто страдают от низкой мышечной массы, но стандартного способа измерить это не существует. Мы были мотивированы использовать искусственный интеллект для измерения толщины височной мышцы и создания стандартизированного эталона", - сказал старший автор Бен Канн, доктор медицинских наук, радиационный онколог в отделении радиационной онкологии Бригама и программе "Искусственный интеллект в медицине" Массачусетского технологического института. "Наша методология позволила составить график роста, который мы можем использовать для быстрого отслеживания толщины мышц у развивающихся детей в режиме реального времени. Благодаря этому мы можем определить, растут ли они в идеальных пределах".

Сухая мышечная масса у людей связана с качеством жизни, ежедневным функциональным состоянием и является показателем общего состояния здоровья и долголетия. Люди с такими состояниями, как саркопения или низкая мышечная масса, подвержены риску ранней смерти или иным образом подвержены различным заболеваниям, которые могут повлиять на качество их жизни. Исторически сложилось так, что не существовало широко распространенного или практичного способа отслеживания мышечной массы, при этом индекс массы тела (ИМТ) служил формой измерения по умолчанию. Недостатком использования ИМТ является то, что, хотя он учитывает вес, он не указывает, какая часть этого веса приходится на мышцы. На протяжении десятилетий ученым было известно, что толщина височной мышцы за пределами черепа связана с мышечной массой тела. Однако толщину этой мышцы было трудно измерить в клинике в режиме реального времени, и не было возможности отличить нормальную толщину от аномальной. Традиционные методы, как правило, включают ручные измерения, но эти методы отнимают много времени и не стандартизированы.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа применила свой метод глубокого обучения к МРТ-сканированию пациентов с опухолями головного мозга у детей, проходивших лечение в Бостонской детской больнице/Институте рака Дана-Фарбер в сотрудничестве с отделением детской радиологии Бостона. Команда проанализировала 23 852 нормальных МРТ головного мозга здоровых людей в возрасте от 4 до 35 лет, чтобы рассчитать толщину височной мышцы (iTMT) и разработать графики нормального роста мышцы. Результаты МРТ были объединены для создания диаграмм нормального роста iTMT с учетом пола с процентилями и диапазонами. Они обнаружили, что iTMT точен для широкого круга пациентов и сопоставим с анализом подготовленных экспертов-людей.

"Идея заключается в том, что эти графики роста можно использовать для определения того, находится ли мышечная масса пациента в пределах нормы, аналогично тому, как графики роста роста и веса обычно используются в кабинете врача", - сказал Канн.

По сути, новый метод может быть использован для оценки состояния пациентов, которые уже получают рутинную магнитно-резонансную томографию головного мозга, отслеживающую такие заболевания, как детский рак и нейродегенеративные заболевания. Команда надеется, что возможность мгновенного и количественного мониторинга височной мышцы позволит клиницистам быстро оказывать помощь пациентам, у которых наблюдаются признаки потери мышечной массы, и, таким образом, предотвратить негативные последствия саркопении и низкой мышечной массы.

Одно из ограничений заключается в зависимости алгоритмов от качества сканирования и в том, как неоптимальное разрешение может повлиять на измерения и интерпретацию результатов. Другим недостатком является ограниченное количество наборов данных МРТ, доступных за пределами Соединенных Штатов и Европы, которые могут дать точную глобальную картину.

"В будущем мы, возможно, захотим изучить, будет ли полезность iTMT достаточно высока, чтобы оправдать регулярное проведение магнитно-резонансной томографии для большего числа пациентов", - сказал Канн. "Мы планируем улучшить производительность модели, обучив ее на более сложных и изменчивых примерах. Будущие применения iTMT могли бы позволить нам отслеживать и прогнозировать заболеваемость, а также выявлять критические физиологические состояния у пациентов, требующие вмешательства".