Аспирант ТГУ «научит» нейросети распознавать болезни по ЭКГ
16 Ноября 2020

Аспирант ИПМКН ТГУ Владимир Андрющенко разрабатывает методы и алгоритмы, которые позволят определять и прогнозировать изменение состояния пациента по медицинским сигналам. В рамках проекта, поддержанного РФФИ, учёный создаёт большую библиотеку медицинских данных, необходимую для машинного обучения компьютерной модели, которая будет верифицировать заболевания по сигналам ЭКГ.

– В настоящее время в мире нарастает потребность в персонализации медицины. Значительная часть данных, используемых для диагностики, до сих пор находится в аналоговом виде, что значительно снижает возможность их полноценного анализа, – говорит аспирант ИПМКН ТГУ Владимир Андрющенко. – Решить данную проблему можно за счет перехода на «цифру». Накопленные данные по одному пациенту или группе могут содержать полезную информацию не только о текущем состоянии здоровья, но и о начавшихся критических изменениях в организме человека.

Как отмечает автор проекта, сейчас существуют примеры успешного применения методов машинного обучения для обнаружения конкретного заболевания или класса болезней, но отсутствует универсальный способ обнаружения широкого спектра заболеваний. Для создания такого алгоритма требуется огромная обучающая выборка, которая будет иметь большое количество паттернов — повторяющихся элементов, характерных для каждого класса заболевания.

Задачей проекта, выполняемого при поддержке РФФИ, является формирование такой библиотеки данных. Наряду с паттернами, которые регистрируются при разных болезнях, в библиотеку будет включён большой массив результатов ЭКГ, полученных при обследовании здоровых людей. Обучение на этой выборке поможет искусственному интеллекту разделять норму и патологию, определять вид нарушения работы сердца.

– Поиск таких данных и создание обучающей выборки является нетривиальной задачей, для решения которой потребуется глубокое участие экспертов-медиков и огромное количество вычислительных ресурсов, – отмечает научный руководитель аспиранта, директор ИПМКН ТГУ Александр Замятин. – Техническая база нашего института позволяет проводить вычисления подобного уровня сложности.

blood-pressure-monitor-1952924_1920.jpg

В рамках нового проекта молодой учёный создаёт алгоритмы обучения компьютерной модели для классификации ЭКГ-сигналов, позволяющие построить эффективную нейросеть, избегая ее чрезмерной сложности. В задачи также входит разработка методики выделения паттернов электрических сигналов сердца здорового и больного человека.

Впоследствии, анализируя эти паттерны, искусственный интеллект сможет выявлять разные виды кардиопатологий, например, диагностировать состояния, связанные с нарушением ритма сердца, – синусовую аритмию, синусовую тахикардию, экстрасистолию и другие.

Наряду с этим будут созданы алгоритмы анализа динамики изменений разновременных данных ЭКГ пациента, что позволит выявлять значимые изменения ещё до появления видимых симптомов. На финальном этапе будет предложен прототип программы для автоматического анализа ЭКГ и проведена апробация результатов на реальных данных медицинской диагностики.

Добавим, что новый IT-продукт, над созданием которого работает учёный ИПМКН, будет служить вспомогательным инструментом диагностики. Он поможет быстро и точно оценивать результаты ЭКГ, снижая вероятность ошибок, которые порой происходят из-за недостаточной квалификации либо перегруженности специалистов.