Том 3, № 1S (2022)

ОБОСНОВАНИЕ. Применение искусственного интеллекта (ИИ) для обработки медицинских данных ― перспективное, активно развивающееся направление [1]. Однако в данной области существует проблема стандартизации методологии ― как проведения самих исследований, так и оформления их результатов. В частности, существует потребность оценки методологического качества, ключевым показателем которого является вероятность намеренного или случайного привнесения систематических ошибок (bias) в результаты исследования. Существующий инструмент оценки (QUADAS-2) [2] ориентирован на медицинский тип исследований, что затрудняет его использование для оценки работ, посвящённых теме ИИ [3].

ЦЕЛЬ ― модификация существующей системы оценки методологического качества QUADAS-2 для анализа исследований диагностической точности алгоритмов ИИ.

МЕТОДЫ. Для каждого домена системы QUADAS-2 («patient selection», «index test», «reference standard», «flow and timing») проведена оценка информативности сигнальных вопросов, предложена адаптация или замена низкоинформативных формулировок.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Для всех доменов исходной системы QUADAS-2 предложены правки. Вопросы домена «patient selection», посвящённые формированию выборки пациентов, модифицированы с целью оценки сбалансированности набора данных по критериям наличия и вариабельности (степени тяжести) заболевания. Для домена «index test» вопрос о предварительно заданном граничном значении представлен в двух вариантах: для патологии и для ответа ИИ, так как алгоритмы могут использовать вероятностный порог принятия решения. Кроме того, в домен включены вопросы обоснованности размера и отсутствия пересечений (в том числе качественных) обучающей и тестовой выборок. В домене «reference test» один из вопросов адаптирован для оценки качества подготовки референтных данных. Домен «flow and timing» пересмотрен с позиций единообразия условий обработки данных, включён вопрос о типе исследования по источнику исходных данных. Разработанная версия QUADAS-CAD апробирована в рамках работы над систематическим обзором «Диагностическая точность ИИ-алгоритмов обработки КТ для оппортунистического скрининга аневризмы брюшной аорты».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование модифицированной системы QUADAS-CAD повысило эффективность оценки методологического качества в рамках систематического обзора исследований диагностической точности ИИ. Представленные результаты могут быть полезны для задач систематизации и анализа данного типа исследований.

ОБОСНОВАНИЕ. Основной инструмент для оценки степени тяжести поражения лёгких при COVID-19 ― компьютерная томография (КТ) [1]. В Российской Федерации широко применяется визуальная шкала оценки поражения лёгочной паренхимы «КТ 0-4» [2]. В настоящее время «золотым стандартом» для установления диагноза COVID-19 стала полимеразная цепная реакция (ПЦР), позволяющая выявлять РНК вируса, но данный метод имеет низкую чувствительность [3, 4]. Заболеваемость COVID-19 носит волновой характер течения [5], поэтому прогнозирование заболеваемости и характера течения болезни очень актуально.

ЦЕЛЬ ― определить более эффективную модель для прогнозирования динамики заболеваемости COVID-19 по данным КТ в Москве, что будет способствовать повышению эффективности планирования помощи пациентам.

МЕТОДЫ. Анализ проводили посредством деления исходных данных (13.04.2021–23.02.2022) на обучающую и тестовую подвыборки, в качестве порогового значения временного интервала принято начало спада пятой волны штамма омикрон (06.02.2022). Для анализа использовали статистические данные заболеваемости по Москве. В данном исследовании для моделирования и прогнозирования временных данных (forecasting) применяли методы ETS, ARIMA, BATS, TBATS и NNETAR (с использованием нейронных сетей) [6]. Эффективность прогнозирования оценивали по количественным метрикам средней абсолютной масштабированной ошибки (MASE).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Всего за период пандемии по имеющимся данным в Москве с 13.04.2020 по 21.03.2022 проведено 916 566 процедур компьютерной томографии органов грудной клетки (КТ ОГК) в рамках диагностики COVID-19. По критерию MASE, лучшей моделью предсказания является NNETAR для всех типов по шкале «КТ 0-4» (MASE для тестовой выборки: КТ-1 ― 3.8; КТ-2 ― 2.0; КТ-3 ― 1.3; КТ-4 ― 0.5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Модель NNETAR с применением нейронных сетей показала наилучший результат в прогнозировании заболеваемости COVID-19 в Москве и подтвердила тенденцию к постепенному снижению заболеваемости со значительным уменьшением степени тяжести поражения лёгких по шкале «КТ 0-4». Разница в динамике течения обусловлена множеством факторов: способами диагностики и лечения, в том числе отмечается постепенный уход от КТ-исследований при меньшей степени тяжести заболевания; эпидемиологическими ограничениями и профилактикой; мутациями вируса COVID-19; влиянием СМИ.

ОБОСНОВАНИЕ. Эффективность лечения пациентов с ишемическим инсультом (ИИ) во многом определяется наличием хорошо развитых церебральных коллатералей [1]. Наиболее распространённый метод визуализации сосудов ― компьютерно-томографическая ангиография (КТА) [2], однако оценку состояния коллатералей по изображениям КТА чаще всего выполняют ретроспективно и посредством полуколичественных шкал [3, 4]. Возможности радиомики как одного из перспективных направлений анализа радиологических изображений, позволяющих оценить однородность расположения сосудов, а также одного из методов сегментации сосудистых ветвей, могут быть применены в решении задачи автоматизации оценки коллатерального статуса [5, 6].

ЦЕЛЬ ― выявление показателей радиомики и морфометрии, рассчитанных на основе изображений КТА и являющихся предикторами исхода ИИ.

МЕТОДЫ. Проанализированы данные 121 пациента с верифицированным диагнозом ИИ в бассейне средней мозговой артерии (СМА). В 47% случаев была проведена реперфузионная терапия (57 пациентов), остальных пациентов лечили консервативно. Изображения КТА, выполненной сразу после поступления, обработали фильтром сосудистости с последующей автоматической сегментацией бассейнов СМА. Рассчитали массив из 73 показателей радиомики, импортированных из открытой библиотеки PyRadiomics [7], и 45 морфометрических показателей, характеризующих суммарные объём, длину и количество сосудистых деревьев, а также квартили распределения радиуса, длины и объёма отдельных сосудистых ветвей. Поведение этих показателей относительно интактного бассейна СМА оценено в группах пациентов с благоприятным (с регрессом неврологической симптоматики на 3 балла по шкале NIHSS) и неблагоприятным исходом.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Среди статистик первого порядка наиболее выраженные различия отмечены для меры эксцесса распределения: в группе больных с неблагоприятным исходом распределение характеризовалось большей долей выбросов в интенсивности (увеличение на 27% [-1; 57] относительно интактного полушария против 8% [-7; 19] при благоприятном исходе, p=0,021, критерий Манна–Уитни). Для пациентов с неблагоприятным исходом также наблюдалась бό́льшая энтропия в интактном полушарии, что может говорить о бό́льшей однородности структур в группе с благоприятным исходом (р=0,014). Среди морфометрических характеристик предикторами благоприятного исхода были не только суммарный объём коллатералей и количество сосудистых ветвей, которые обладали наибольшей дискриминирующей способностью среди пациентов с реперфузионной терапией (р<0,05), но и доля мелкокалиберных сосудов, роль которых была выражена в группе пациентов на консервативном лечении (р<0.01).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Комплекс выявленных характеристик радиомики и морфометрических показателей сосудистого дерева может быть применён при разработке автоматизированной оценки коллатерального статуса и прогнозирования течения ишемического инсульта. Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 18-29-26007мк.

ОБОСНОВАНИЕ. Компьютерная томография (КТ) ― «золотой стандарт» лучевой диагностики COVID-19 [1]. Госпитализированным пациентам проводят до 7 КТ-исследований за относительно короткий промежуток времени [2]. Актуальной задачей становится разработка методики КТ со снижением радиационной нагрузки без потери качества изображения.

ЦЕЛЬ ― систематизация данных о целесообразности и эффективности применения низкодозной компьютерной томографии (НДКТ) при диагностике поражения лёгких при COVID-19.

МЕТОДЫ. Проведён анализ релевантных отечественных и зарубежных источников литературы в научных библиотеках eLIBRARY, PubMed по запросам: «low dose computed tomography COVID-19», «низкодозная компьютерная томография COVID-19», опубликованных в период с 2020 по 2021 год. Публикации включали в обзор после оценки релевантности теме исследования путём анализа названия и абстракта. Данные литературы проанализировали для выявления пропущенных при поиске статей, которые могли бы соответствовать критериям включения.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Изучение опубликованных результатов исследований позволило обобщить современные данные о лучевой диагностике поражения лёгких при COVID-19 и использовании КТ, а также определить возможные варианты снижения дозы лучевой нагрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Протоколы низкодозной КТ включают снижение напряжения трубки до 80 или 100 кВ вместо стандартных 120 кВ, при этом показатели радиационной дозы соотносятся как 1:1,5:2,5 соответственно, снижение силы тока трубки до 10–150 миллиампер-секунд (мАс) вместо стандартных 150 мАс, использование автоматической модуляции тока трубки, применение итеративной реконструкции, фильтрация пучка рентгеновского излучения оловянным фильтром (tin filter) [3–5]. Данные изменения обеспечивают снижение показателей лучевой нагрузки (CTDI, DLP, SSDE, эффективная доза) более чем на 97% в сравнении с соответствующими показателями стандартной КТ органов грудной клетки при сохранении качества изображения, чувствительности и специфичности метода (минимальная эффективная доза по данным обзора при НДКТ ― 0,2 мЗв, при стандартной КТ ― 6,1 мЗв) [6–7]. Таким образом, использование НДКТ может быть рекомендовано вместо стандартной КТ в период пандемии COVID-19. Требуются исследования по разработке и тестированию вендор-специфичных протоколов НДКТ для COVID-19.

ОБОСНОВАНИЕ. По данным статистики колоректальный рак в настоящее время занимает одну из лидирующих позиций по заболеваемости в общей популяции, а вероятность обнаружения вторичных очагов в печени при данной онкологической патологии достаточно высока и составляет около 15–25% при первичном обращении пациентов [1, 2]. Именно поэтому крайне важен предоперационный метод визуализации с высокой диагностической эффективностью и минимальными противопоказаниями для обнаружения очаговых новообразований в печени и их точной дифференциальной диагностики [3, 4].

ЦЕЛЬ ― оценить возможности применения контрастно-усиленного ультразвукового исследования (КУУЗИ) в дифференциальной диагностике вторичных очагов в печени у пациентов с колоректальным раком.

МЕТОДЫ. В исследование включены 43 пациента, проходившие лечение в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова по поводу колоректального рака с 2015 по 2019 год, в том числе 13 мужчин и 30 женщин, в возрасте от 22 до 83 лет (средний возраст 55,9±4,1 года). Всем пациентам выполняли компьютерную томографию с контрастным усилением органов брюшной полости (КТ с КУ). Кроме того, больным из данной выборки выполнялось КУУЗИ печени на аппаратах экспертного класса с применением эхоконтрастного вещества второго поколения на основе гексафторида серы. При получении данных за доброкачественный характер изменений по двум методам диагностики, пациенты находились на контроле, включающем КУУЗИ и КТ с КУ, в течение 3–6 лет. Отсутствие динамики считали подтверждением доброкачественной природы образования. При увеличении размеров контролируемых очагов или при подозрении на их вторичный характер по результатам первичных данных обследования, проводилась морфологическая верификация. Метастатическое поражение печени верифицировали у 30 (69,8%) пациентов.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В данном исследовании по результатам КУУЗИ в 1 случае получен ложноотрицательный (ЛО) результат и в 2 случаях ложноположительный (ЛП). Таким образом, чувствительность, специфичность и точность КУУЗИ в дифференциальной диагностике вторичных метастатических очагов печени у пациентов с колоректальным раком составила 96,8%; 86,7% и 93,5%, соответственно. По данным КТ с КУ, ЛП результаты зарегистрированы у 1 пациента и у 1 обследуемого получены ЛО данные. В результате диагностическая эффективность КТ составила: чувствительность ― 96,8%, специфичность ― 92,9% и точность ― 95,6%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Диагностическая эффективность КУУЗИ для дифференциальной диагностики вторичных очагов в печени у пациентов с колоректальным раком в данном исследовании сопоставима с показателями КТ с КУ. Учитывая высокие показатели чувствительности у КУУЗИ, позволительно говорить о том, что данное исследование в ряде случаев может использоваться у пациентов с противопоказаниями к лучевым методам визуализации и для динамического наблюдения после проведённого лечения по поводу основного заболевания.

ОБОСНОВАНИЕ. В связи с увеличением продолжительности жизни жителей России ожидается рост числа пациентов с остеопорозом (ОП) [1]. Данное заболевание характеризуется снижением минеральной плотности кости (МПК), вследствие чего возрастает риск возникновения патологических переломов [2]. Таким образом, разработка методик оценки МПК актуальна для ранней диагностики ОП на основе проведения масштабных популяционных исследований.

ЦЕЛЬ ― определить возрастное распределение МПК тел позвонков при компьютерной томографии органов грудной клетки (КТ ОГК) по данным сервиса искусственного интеллекта (ИИ).

МЕТОДЫ. Проанализированы результаты определения МПК тел позвонков при КТ ОГК по данным ИИ сервиса Genant-IRA у пациентов старше 20 лет. КТ ОГК выполняли с целью диагностики COVID-19 ассоциированной пневмонии в июне 2021 года. Измерения МПК проводились оппортунистически на уровне Th11–L3. Коэффициент корреляции между результатами определения HU (шкала единиц Хаунсфилда) по данным ИИ и экспертной разметкой составил 0,969 (p<0,001). Для перевода единиц HU в МПК проводилась калибровка с помощью фантома РСК ФК2 [3]. Сравнение с нормативными ККТ-возрастными зависимостями UCSF (University of California, San Francisco) выполняли с формированием 5-летних интервалов и сопоставлением по t-критерию Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В исследование включили 3171 пациента (1794 женщины и 1377 мужчин; старше 50 лет ― 1135 и 718, соответственно), которым проводилось измерение КТ-плотности позвонков в единицах рентгеновской плотности HU. Из исследования исключили пациентов с измерением КТ-плотности в позвонках с компрессионной деформацией более 25%.

Результаты возрастного распределения МПК у женщин хорошо сопоставимы с нормативной кривой UCSF. Для интервала 30–45 лет показано незначительное превышение МПК в среднем на 0,294 стандартных отклонения, или СКО (p<0,05). Для других возрастных интервалов нормативной кривой различия недостоверны.

У мужчин выявлено достоверное снижение МПК в среднем на -0,631 СКО (p<0,05) по данным алгоритма ИИ по сравнению с зависимостями UCSF для протяжённого интервала от 20 до 75 лет. Для более старших возрастных групп (>75 лет) различия недостоверны.

Распространённость ОП составила 32% у женщин и 19% у мужчин старше 50 лет. При оппортунистических исследованиях методом ККТ получены соответствующие показатели ― 29% у женщин и 13% у мужчин [4]. У женщин отмечено хорошее соответствие возрастного распределения МПК нормативным данным и материалам популяционных исследований. Систематическое занижение МПК у мужчин предполагает дальнейшие исследования с выявлением факторов риска ОП и сопоставлением с результатами двухэнергетической абсорбциометрии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Алгоритм ИИ Genant-IRA позволяет определить возрастное распределение МПК губчатого вещества тел позвонков и может использоваться в качестве инструмента для популяционных исследований.

ОБОСНОВАНИЕ. Большинство методов лучевой диагностики подвергают пациентов лучевой нагрузке. В частности, компьютерная томография (КТ), используемая как «золотой стандарт» диагностики признаков SARS-CoV-2 пневмонии, является источником высокой лучевой нагрузки [1–5]. Магнитно-резонансная томография (МРТ) может служить альтернативой для определённых групп пациентов (дети, беременные женщины), которым рекомендована минимизация лучевой нагрузки [7–9].

ЦЕЛЬ ― оценка чувствительности различных импульсных последовательностей МРТ для выявления основных типов повреждения лёгких при вирусной пневмонии COVID-19 («матовое стекло», консолидация). Определена также наиболее оптимальная импульсная последовательность для диагностики и динамического контроля состояния пациентов, перенёсших данное заболевание.

МЕТОДЫ. В мультицентровое проспективное исследование включили 25 пациентов (6 мужчин и 19 женщин). Одному пациенту провели КТ- и МРТ-исследование органов грудной клетки. КТ выполнена с использованием стандартного протокола на компьютерном томографе GE Revolution EVO (128 срезов). МРТ-изображения получены при помощи магнитно-резонансных томографов (GE и Philips) с индукцией магнитного поля 3Тл. Протокол включал импульсные последовательности: T2 WI, T1 WI, DWI, DIXON, динамическую МРТ. Затем МРТ-изображения сопоставляли с изображениями, полученными при КТ. Каждый очаг рассматривали индивидуально. Для достижения большей достоверности полученные на разных аппаратах изображения рассматривали отдельно и чувствительность каждой импульсной последовательности для обоих исследуемых видов повреждений («матовое стекло», консолидация) оценивали независимо. Для выявления наиболее чувствительной последовательности использовали Q-критерий Кокрена и post-hoc тест Мак-Немара.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Самые высокие уровни чувствительности, по сравнению с другими последовательностями (p<0,05), выявленные на томографах GE для очагов «матовое стекло», составили: T2 (57,80%) и DIR (62,5%), но разница не была статистически достоверной (р>0,05). Чувствительность для очагов консолидации была достоверно ниже при использовании последовательности DIXON в фазе (15,6%; р<0,05), остальные последовательности не демонстрировали достоверной разницы между собой (р>0,05). Самые высокие уровни чувствительности, по сравнению с другими последовательностями (p<0,05), получены на томографах Philips для очагов «матовое стекло», они составили: T2 (71,30%) и SPAIR (76,3%), для очагов консолидации: DIR (57,5%), но достоверность разницы между ними не подтверждена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Таким образом, более высокие значения чувствительности относительно прочих последовательностей установлены для T2 (до 76,6%), DWI (до 68,6%), SPAIR (до 79,7%) для группы очагов типа «матового стекла».