21.06.2024
Подписывайтесь на Telegram-канал по ссылке

Машинное обучение поможет выявлять болезни сердца на основе анализа кожи человека

Heart failure human skin analysis

От сердечно-сосудистых заболеваний, согласно статистике ВОЗ, ежегодно умирают около 20 млн человек, это наиболее распространённая причина смерти в мире. Среди этих болезней – хроническая сердечная недостаточность, при которой кровь и ткани организма не полностью насыщаются кислородом. Начальная стадия хронической сердечной недостаточности протекает без выраженных симптомов. Заболевание часто диагностируется только в тяжёлых формах, когда оказание необходимой медицинской помощи пациенту уже затруднено. Поэтому разработка систем ранней диагностики этой болезни – сегодня одно из приоритетных направлений научных медицинских исследований.

Учёные Самарского университета разработали сенсор, позволяющий подтвердить наличие хронической сердечной недостаточности с использованием оптического метода. По словам авторов разработки, диагностика с помощью облучения кожи лазером, а также с использованием методов машинного обучения, станет достойной альтернативой существующим инвазивным методам. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Biophotonics.

«Регистрируя с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния уникальные спектральные профили кожи пациентов, мы смогли измерить относительные изменения функциональных групп нуклеиновых кислот, белков, липидов и углеводов в коже между пациентами с подтверждённой хронической сердечной недостаточностью и с неподтверждённым заболеванием», – рассказала младший научный сотрудник Самарского университета Юлия Христофорова.

По её словам, исследователи разработали первый в мире метод обнаружения хронической сердечной недостаточности без вмешательства в человеческий организм и применения дополнительных реагентов. В ходе клинических исследований учёные установили, что по изменению уникального спектра, получаемого с кожи человека, можно достоверно определить хроническую сердечную недостаточность.

«Мы точечно воздействовали лазером на внутреннюю сторону предплечья пациента. Проникая в кожу излучение взаимодействовало с её тканями и меняло свою энергию в зависимости от их состава. Мы фиксировали эти изменения с помощью специального зонда и определяли для каждого пациента спектральный профиль его кожи, который уникален, как отпечаток пальца. Далее с помощью методов машинного обучения сравнивали и анализировали все спектральные профили кожи пациентов с хронической сердечной недостаточностью и без», – пояснила Юлия Христофорова.

Она отметила, что методы оптической диагностики сегодня развиваются в самых разных областях науки – от геологии до авиационной промышленности. При этом особую значимость они приобрели в медицине, поскольку значительно расширяют круг диагностируемых заболеваний, удешевляют процесс постановки диагноза и предоставляют возможность полевой, а не лабораторной диагностики.

Предлагаемый учёными метод диагностики не исключает применение существующих методов, но при дальнейшем совершенствовании сможет повысить точность анализа, помочь специалистам различных областей медицины в обнаружении заболеваний, оценке их течения и определении оптимальных методов лечения. В будущем коллектив планирует расширить исследование с привлечением большего количества пациентов в клинические испытания и повысить точность анализа с использованием разработанного метода.