Системы искусственного интеллекта для ультразвуковой диагностики при патологиях головного мозга

ГБОУ ВПО ЧГМА

 

 

 

 

 

 

 

Реферат: Системы искусственного интеллекта для ультразвуковой диагностики при патологиях головного мозга.

Автор: Лиханова О.С. студентка 216 группы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чита 2014 г.

Иску́сственный интелле́кт

Иску́сственный интелле́кт (ИИ, англ. Artificial intelligence, AI) — наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами.

 Использование Искусственного  интеллекта в медицинском оборудовании  получило широкое признание еще  в недавнем прошлом. Искусственный  интеллект заключает в себе  интерпретацию медицинских образов  и диагнозов экспертизы, оказывая  помощь терапевтам. Он исследует  и контролирует обширные очаги  воспаления, составляет дизайн протезов, проектирует новые медпрепараты. Интеллектуальные технологии предназначены  для обучения персонала на  различных этапах медицины.

 Область применения  искусственного интеллекта распространяется  на диагностическую область образовательных  программ в экспертных лабораториях. Современная медицина теперь  стоит на разряд выше от  той, которая воспринимала болезнь  в изолированном состоянии. Теперь  технологии показывают весь очаг  воспаления организма, как комплексной  системы. Искусственный интеллект  содействует развитию и применению  медицинских знаний, детально воспринимающих  минимальные сигналы организма, предоставляет диагностическую  поддержку.

УЗИ головного мозга

Ультразвуковое обследование головного мозга (эхоэнцефалография) – это диагностический метод, позволяющий с помощью звука высокой частоты выявить патологию головного мозга.

Основано исследование на том, что такое звуковое излучение, являясь совершенно безвредным для организма, проникает через ткани, в том числе и кости черепа, и само вещество мозга.На границе раздела твердой и жидкой среды ультразвук отражается, именно эти сигналы и регистрируются. Само вещество мозга и его структуры и сосуды посредством такого исследования не визуализируются.

Показания для проведения данного исследования такие:

-опухоль полушарий  мозга

-кровоизлияние  в полушарие

-абсцесс головного  мозга

-если у ребенка  был ушиб головы, а рентген  черепа ответа на вопрос, есть  ли повреждение мозга, не дал

-ультразвуковое  обследование головного мозга  может проводиться как контроль  над лечением вышеуказанных заболеваний, чтобы каждый раз не проводить такие дорогостоящие процедуры, как МРТ или компьютерная томография

-при подозрении  на ишемический инсульт, когда  нет возможности провести более  точную и информативную диагностику.

Подготовки к УЗИ головы не требуется. Ее можно проводить всем: беременным, кормящим; взрослым людям, новорожденным малышам и детям старшего возраста. Такое исследование, в отличие от МРТ или КТ, не требует седации ребенка или взрослого, который находится не в ясном сознании. Это исследование можно проводить как в лежачем положении, так и сидя.

Расшифровка результатов исследования

Посредством эхоэнцефалографии на экране прибора видно три волны:

-начальный всплеск

-срединный комплекс  или М-эхо, который отображает  границу между двумя полушариями

-конечный комплекс.

Расстояние до М-эха с обеих сторон должно быть одинаково или находиться в пределах  до 2 мм. Но, если при даже небольшом смещении в пределах вышеуказанных цифр есть симптомы повреждения мозга, необходимо пройти дополнительные исследования – КТ или МРТ. Смещаться М-эхо будет в сторону, противоположную тому полушарию, которое поражено объемным патологическим процессом. Но если есть гематомы или опухоли с обеих сторон, срединный сигнал смещаться не будет.

Действия осуществляемое медперсоналом:

Перед обследованием обе боковые поверхности головы смачивают вазелиновым маслом, чтобы обеспечить надежный переход ультразвуковой энергии. Специальный датчик, одновременно работающий в режиме излучателя и приемника, посылает в полость черепа импульсы, которые после отражения воспринимает и регистрирует на экране электронно-лучевой трубки в форме вертикальных выбросов. Наиболее мощные эхо-сигналы отражаются от желудочков мозга, наиболее слабые - от границ раздела серого и белого вещества. В центре эхоэнцефалограммы в норме находится сигнал - М-эхо, отраженный от срединных структур мозга, расположенных в сагиттальной плоскости: III желудочка, шишковидного тела, серпа большого мозга, ножек мозга, прозрачной перегородки.М- эхо наиболее четко выражено при установке датчика в височной области в точке на 4-5 см выше наружного слухового отверстия (проекция III желудочка). В норме допускается смещение М-эха от средней линии не более чем на 2 мм. Смещение, превышающее это расстояние, рассматривается как показатель наличия патологического очага, происходит оно в сторону здорового полушария. Наиболее показательно смещение при объемных процессах в полушариях большого мозга (опухоли, абсцессы, гематомы, кисты, травматические и воспалительные гранулемы), достигающее иногда 8-11 мм. Особенно велико оно при локализации объемного очага в височной и теменной долях мозга, меньше -в лобной и затылочной. При процессах в полюсах лобной и затылочной долей смещение М-эха выявляется редко и при этом бывает незначительным. Наличие на эхоэнцефалограмме большего количества отраженных сигналов указывает на отек головного мозга. Сигнал М-эхо, состоящий из двух импульсов или имеющий зазубренные фронты и широкое основание, характерен для расширения III желудочка.

Радионуклидная энцефалография.

Метод основан на преимущественной концентрации радиоактивного препарата в области поражения вследствие местного нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера, особенностей кровоснабжения и структурно-биологических свойств клеток Зона поражения, таким образом, выявляется в виде участка повышенного накопления препарата. Радиологическое исследование головного мозга производят с помощью радионуклидов, которые обладают гамма-излучением, коротким периодом полураспада, быстро выводятся из организма.

Исследование начинают с введения (в вену или внутрь) 99mТс-пертехнетата. Современные радиодиагностические устройства с неподвижным детектором-сцинтилляционные гамма-камеры - выполняют ту же задачу, что и сканеры, но лишены ряда их недостатков. В частности, продолжительность исследования с помощью гамма-камеры в несколько раз меньше, чем с помощью сканера, что дает возможность наблюдать за динамикой быстрого накопления радионуклида. Регистрация импульсов осуществляется на экране осциллоскопа, изображение с которого может передаваться на телевизионный экран и обрабатываться входящей в систему электронно-вычислительной машиной.Радионуклидная энцефалография применяется в большинстве случаев для диагностики внутричерепных опухолей и других поражений мозга объемного характера По интенсивности излучения, гомогенности и четкости изображения можно во многих случаях распознать гистологическую природу опухоли Так, при доброкачественных опухолях (например, менингиоме) отмечается интенсивное гомогенное с четкими границами накопление радионуклида, что нехарактерно для злокачественных опухолей Метод позволяет с достаточно высокой точностью определять характер патологического процесса и его локализацию, безвреден для больного и не дает осложнений.

Электроэнцефалография (ЭЭГ)

Регистрация биоэлектрической активности головного мозга с поверхности головы, осуществляемая с помощью многоканального (8-32 канала) электроэнцефалографа (рис. 14). Впервые запись биотоков мозга с поверхности головы осуществил в 1924 г ученый из Иенского университета Г. Бергер, сконструировавший для этой цели специальный гальванометр. Однако лишь с середины 30-х годов, после того как были изобретены высокочувствительные гальванометры, метод получил широкое распространение.Основные компоненты ЭЭГ-кривой: альфа-ритм-правильные ритмичные колебания, частота 8-13 Гц, амплитуда 30-100 мкВ, регистрируется главным образом в затылочной области; бета-ритм - частота 14-35 Гц, амплитуда 10-30 мкВ, выражен преимущественно в передних отделах мозга (лобная и височная области);дельта.ритм - частота 1-3,5 Гц; тета-ритм - частота 4-7 Гц.Формирование электроэнцефалограммы у человека происходит постепенно и протекает в направлении от более медленных низкочастотных колебаний у детей к быстрым высокочастотным-у взрослых. Дельта- и тета-ритмы исчезают после завершения формирования альфа-ритма. Появление их у взрослых указывает на наличие патологического процесса.При заболеваниях головного мозга нормальная биоэлектрическая активность нарушается: наблюдается дезорганизация нормальных ритмов, появляются патологические волны. Основные патологические признаки ЭЭГ-кривой: асимметрия, медленные волны, острые волны, пики (быстрые колебания длительностью до 40 мс), комплексы пик-волна; пароксизмальная активность- разряд потенциалов, резко отличающийся частотой и амплитудой от доминирующих частот и ритмов (острые или медленные волны, комплексы пик - волна); десинхронизация активности - отсутствие во всех областях мозга регулярного альфа-ритма и преобладание бета-активности низкой амплитуды; гиперсинхронизация - преобладание регулярного альфа-, бета- или тета-ритма высокой амплитуды.

Выводы:

Диагностика любого заболевания, требующего компетенции нейрохирурга, основывается на клинической картине с обязательным учетом динамики процесса и возраста больного. Клиническая диагностика включает в себя установление нозологического характера патологического процесса, его локализации, фазы развития, других факторов. В решении многих диагностических задач важную роль играют вспомогательные (дополнительные) методы исследования.

На разных этапах лечения больных нейрохирургического профиля возникают различные диагностические задачи, для решения которых необходим свой комплекс вспомогательных исследований, определяемый особенностями клинической картины, возрастом больного и т д. В возрастном аспекте этот комплекс имеет ряд особенностей. Например, при врожденной или возникшей в раннем детстком возрасте гидроцефалии осуществляют просвечивание головы ребенка ярким источником света, проведение контрастных ликвородинамических проб для определения характера гидроцефалии; ребенку с родовой черепно-мозговой травмой производят субдуральную пункцию.

У больных старшего возраста даже при четко установленных нозологической форме и локализации патологического очага требуется исследование функции эндокринной системы, внутренних органов для определения показаний и противопоказаний к операции.

В комплекс обследования больного нейрохирургического профиля, помимо определения неврологического статуса, входит проведение нейроофтальмологического и отоневрологического исследований.

Ряд вспомогательных исследований осуществляется в ходе самого нейрохирургического вмешательства, например для уточнения границ расположения опухоли, эпилептогенного очага, выявления внутримозговой кисты или гематомы (эхолокация, электрокортикография, электросубтортикография).