To the news

В ПНИПУ нейросеть обучили диагностировать болезнь Альцгеймера

26.04.2023

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) обучили нейросеть диагностировать болезнь Альцгеймера на ранней стадии. Исследователи смогли преодолеть проблему ограниченности исходных данных и построили модель нейронной сети на основе механизма комплексного оценивания.

"Из-за малозаметных симптомов на начальном этапе развития диагностировать болезнь Альцгеймера возможно только по физиологическим изменениям в головном мозге, зафиксированным на МРТ. Используя данные медицинских исследований пациентов с Альцгеймером, ученые обучили нейросеть выявлять заболевание. Для этого они построили модель нейронной сети на основе механизма комплексного оценивания, преодолев проблему ограниченности исходных данных. Полученные результаты лягут в основу программного обеспечения системы диагностики болезни Альцгеймера", - сказали в университете.

Исследование выполнили при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках программы деятельности Пермского научно-образовательного центра "Рациональное недропользование" в кооперации с двумя малыми инновационными предприятиями, созданными при поддержке Фонда содействия инновациям. Статья об исследовании опубликована в научном журнале Algorithms, также на разработку оформляется патент.

Как отметил научный руководитель проекта, начальник управления организации научных исследований ПНИПУ, доцент Александр Алексеев, основное ограничение применения нейросетей в медицине сводится к проблеме ограниченности данных. "Во многом это объясняется этическими мотивами: пациенты или их законные представители должны дать согласие на использование их медицинских данных для научных целей и публикации в открытой печати. Например, на сбор данных о 81 пациенте, 59 из которых имели подтвержденный диагноз "болезнь Альцгеймера", потребовалось пять лет", - сказал ученый, отметив, что эту проблему удалось решить за счет использования механизма комплексного оценивания, также известного как "корень принятия решений". Этот механизм традиционно применяется для агрегирования нескольких показателей в одну комплексную оценку.

Новая методика

По словам одного из разработчиков методики, ведущего специалиста ООО "Пермский центр поддержки принятия решений", созданного по программе Фонда содействия инновациям "Старт-1", Леонида Кожемякина, ключевое значение разработанного подхода заключается в сокращении времени, затрачиваемого на поиск оптимальной нейронной сети для анализа ограниченного набора данных.

"С помощью методов идентификации корней принятия решений нам удалось получить такую структуру нейросетевой модели, которая способна с высокой точностью описывать изучаемую область, в данном случае - диагностировать болезнь", - пояснил Кожемякин. По словам исследователя, применять предложенный механизм можно и в других сферах, где исходный набор данных существенно ограничен.

На сегодняшний день, по словам исследователей, в открытом доступе нет специализированных программных продуктов, позволяющих пользователю без навыков программирования задать неполносвязную структуру нейронной сети. Ученые Пермского политеха совместно с ООО "Пермский центр поддержки принятия решений" намерены создать специальную компьютерную программу, доступную онлайн для всех исследователей.


В ПНИПУ нейросеть обучили диагностировать болезнь Альцгеймера

26.04.2023