Ученые МФТИ разработали нейросеть, которая строит точные карты пораженных и здоровых клеток сердечной ткани. Эта разработка позволяет детально изучать механизмы аритмии и тестировать действие лекарств, что открывает новые возможности для персонализированного лечения пациентов.
Ученые Московского физико-технического института разработали нейросеть, способную строить детальную карту здоровых и пораженных клеток сердечной ткани на основе данных микроскопии. Это стало возможным благодаря анализу сотен снимков тканей сердца, полученных с конфокального микроскопа, и аннотированных гистологических данных пациентов с фибрилляцией предсердий, предоставленных клиническими больницами.
Созданный алгоритм обнаруживает малейшие изменения в клетках и точно восстанавливает расположение фиброзных волокон для каждого конкретного пациента. На картах здоровые клетки сердечной мышцы, кардиомиоциты, отображаются розовым цветом, коллагеновые волокна — желтым, а пораженные фиброзом клетки, где нарушено проведение электрических импульсов, — синим.
Эта разработка решает важную медицинскую проблему. Миллионы людей страдают от фибрилляции предсердий, при которой рубцовая ткань нарушает проведение импульсов и вызывает аритмию. Особенность заболевания в том, что у каждого пациента фиброз развивается индивидуально, и для планирования лечения хирургам необходимо понимать картину на клеточном уровне.
«Сейчас мы получили только первое тестовое изображение на основе микроскопии. В будущем мы планируем обучить ИИ строить такие карты на основе данных КТ, а затем и МРТ-снимков. Наш метод поможет видеть картину болезни с точностью, сопоставимой с гистологическим исследованием, но делать это безболезненно и неинвазивно».
Валерия Цвелая, заведующая лаборатории экспериментальной и клеточной медицины Института биофизики будущего МФТИ
Виртуальная модель ткани предсердия позволяет не только точно определить картину болезни и спланировать операцию, но и использовать ее в качестве «черновика» для тестирования воздействия различных препаратов. Уже сейчас с помощью модели ученые исследовали, как фиброз приводит к аритмии и как на распространение электрических импульсов влияет препарат верапамил.
Новая технология открывает двери в персонализированную кардиологию. Теперь хирурги смогут учитывать индивидуальные особенности строения сердечной ткани пациента при планировании операций. Кроме того, появится возможность подбирать фармакотерапию, опираясь на прогнозы модели о действии препаратов.