Το προηγμένο λογισμικό βελτιώνει την παρεγκεφαλιδική ανάλυση για τη διάγνωση της νόσου

Το προηγμένο λογισμικό βελτιώνει την παρεγκεφαλιδική ανάλυση για τη διάγνωση της νόσου

Μια ομάδα ερευνητών από το Universitat Politècnica de València (UPV) και το Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας της Γαλλίας (CNRS) ανέπτυξαν το πιο προηγμένο λογισμικό στον κόσμο για τη μελέτη της ανθρώπινης παρεγκεφαλίδας με εικόνες NMR υψηλής ανάλυσης. Αυτό το λογισμικό ονομάζεται Deepceres και βοηθά στην έρευνα και τη διάγνωση ασθενειών όπως το ALS, η σχιζοφρένεια, ο αυτισμός και το Αλτσχάιμερ, μεταξύ άλλων. Η εργασία των Ισπανών και Γάλλων ερευνητών δημοσιεύτηκε στο έγκριτο περιοδικό Neuroimage.

Παρά το μικρό της μέγεθος σε σύγκριση με τον υπόλοιπο εγκέφαλο, η παρεγκεφαλίδα περιέχει περίπου το 50% όλων των εγκεφαλικών νευρώνων και παίζει θεμελιώδη ρόλο στις γνωστικές, συναισθηματικές και κινητικές λειτουργίες.

Όπως εξηγεί ο Sergio Morell-Eorga, ερευνητής έργου στο Ινστιτούτο ITACA του Πανεπιστημίου Politècnica de València, η κατάτμηση της παρεγκεφαλίδας ήταν μέχρι στιγμής μια μεγάλη πρόκληση λόγω της πολυπλοκότητας της ανατομίας της και της δυσκολίας διαφοροποίησης των δομών της μέσω συμβατικών εικόνων μαγνητικού συντονισμού.

«Το Deepceres ξεπερνά όλες αυτές τις προκλήσεις και είναι σήμερα το πιο ακριβές εργαλείο στον κόσμο για τη μέτρηση μιας τόσο σημαντικής δομής του κεντρικού νευρικού συστήματος όπως η παρεγκεφαλίδα», τονίζει ο Morell.

Υψηλή ακρίβεια

Το λογισμικό Deepceres μπορεί να μετρήσει 27 δομές της παρεγκεφαλίδας. Και συμβαίνει να βελτιωθεί η ακρίβεια της τμηματοποίησης σε σύγκριση με τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν, κάτι που οφείλεται κυρίως στην εφαρμογή διαφόρων εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης.

Χρησιμοποιώντας τυπικές εικόνες συντονισμού 1 κυβικού χιλιοστού, αυτές μετατρέπονται σε εικόνες εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης 0,125 mm3 χρησιμοποιώντας βαθιά νευρωνικά δίκτυα. Αυτό επιτρέπει σε ερευνητές και επαγγελματίες υγείας να λάβουν λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με την ανατομία της παρεγκεφαλίδας χωρίς να χρειάζονται δεδομένα εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης στην αρχική εικόνα. Είναι σαν να πηγαίνετε από μια ασπρόμαυρη εικόνα σε μια έγχρωμη εικόνα. Προς το παρόν δεν υπάρχει κάτι παρόμοιο και είναι επίσης ανοιχτό σε όλη την επιστημονική κοινότητα. "

Ο καθηγητής José Vicente Manjón, κύριος ερευνητής του έργου

Εφαρμογές στη νευροεπιστήμη και την κλινική πράξη

Σύμφωνα με τους δημιουργούς του Deepceres, η ακρίβεια της ογκομετρικής ποσοτικοποίησης της παρεγκεφαλίδας βοηθά στη μελέτη νευρολογικών παθολογιών όπως η παρεγκεφαλιδική αταξία, η αμυοτροφική πλάγια σκλήρυνση ή ψυχιατρικές ασθένειες όπως η σχιζοφρένεια και ο αυτισμός.

«Επιπλέον, αρκετές πρόσφατα δημοσιευμένες μελέτες έχουν δείξει τη συχνότητα εμφάνισης της δομής της παρεγκεφαλίδας σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ», προσθέτει ο Sergio Morell.

15.000 παρεγκεφαλίδες σε πέντε μήνες

Για να διευκολυνθεί η χρήση του, οι ομάδες UPV και γαλλικού CNRS έχουν αναπτύξει μια διαδικτυακή πλατφόρμα προσβάσιμη στο ερευνητικό και ιατρικό προσωπικό. Από την κυκλοφορία του πριν από πέντε μήνες, το Deepceres έχει επεξεργαστεί εικόνες από σχεδόν 15.000 παρεγκεφαλίδες. Μέχρι στιγμής έχει χρησιμοποιηθεί από ειδικούς από πολλές χώρες, με τη μεγαλύτερη απήχηση στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Κίνα.

Ερευνητές από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Συστημάτων Βιομηχανικού Ελέγχου και Υπολογιστών και το Τμήμα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο Politècnica de València, το Τμήμα Ψυχοβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βαλένθια, το Τμήμα Ιατρικής Απεικόνισης στο Πανεπιστήμιο του La Fe και το Polytechnic Hospital και το μείγμα Fisabio εμπλέκονται επίσης στην ανάπτυξη της βιωματικής μελέτης την ανάπτυξη του Φελίπε.

Πηγές: