AI alat za detaljniju 3D sliku zdravlja fetusa

Infobip Shift 2025

Za trudnice je ultrazvuk informativan (a ponekad i neophodan) postupak. Obično se dobivaju dvodimenzionalne crno-bijele snimke fetusa koje mogu otkriti ključne informacije, uključujući spol, približnu veličinu i abnormalnosti poput srčanih problema ili rascjepa usne. Ako liječnik želi detaljniji pregled, može koristiti magnetsku rezonancu (MR), koja koristi magnetska polja za snimanje slika koje se mogu kombinirati za stvaranje 3D prikaza fetusa.

Magnetska rezonancija, međutim, nije univerzalna metoda. Liječnicima je teško dovoljno dobro interpretirati 3D snimke kako bi dijagnosticirali probleme jer naš vizualni sustav nije naviknut na obradu 3D volumetrijskih snimaka (drugim riječima, sveobuhvatni pogled koji nam također pokazuje unutarnje strukture subjekta).

Tu nastupa strojno učenje, koje bi moglo pomoći u jasnijem i točnijem modeliranju razvoja fetusa iz podataka - iako nijedan takav algoritam nije uspio modelirati njihove donekle nasumične pokrete i različite oblike tijela.

To jest, sve dok novi pristup nazvan Fetal SMPL s MIT-ovog Laboratorija za računalne znanosti i umjetnu inteligenciju (CSAIL), Dječje bolnice u Bostonu (BCH) i Medicinskog fakulteta Harvard nije kliničarima pružio detaljniju sliku zdravlja fetusa.

Prilagođen je iz „SMPL-a“ (Skinned Multi-Person Linear model), 3D modela razvijenog u računalnoj grafici za hvatanje oblika i poza tijela odraslih, kao način točnog predstavljanja oblika i poza tijela fetusa.

Fetal SMPL je zatim treniran na 20.000 MRI volumena kako bi predvidio lokaciju i veličinu fetusa i stvorio 3D prikaze nalik skulpturi. Unutar svakog modela nalazi se kostur s 23 zglobna zgloba nazvan „kinematičko stablo“, koje sustav koristi za poziranje i kretanje poput fetusa koje je vidio tijekom treninga.

Opsežna skeniranja iz stvarnog svijeta iz kojih je Fetal SMPL učio pomogla su mu da razvije visoku točnost. Zamislite da stupite u otisak stopala stranca s povezom na očima, i ne samo da savršeno pristaje, već točno pogađate koju su cipelu nosili. Slično tome, alat je gotovo u potpunosti uskladio položaj i veličinu fetusa na MRI snimkama koje prije nije vidio. Fetal SMPL bio je pomaknut u prosjeku samo za oko 3,1 milimetar, što je razmak manji od jednog zrna riže.

Pristup bi mogao omogućiti liječnicima da precizno izmjere stvari poput veličine djetetove glave ili trbuha i usporede te metrike sa zdravim fetusima iste dobi. Fetal SMPL pokazao je svoj klinički potencijal u ranim testovima, gdje je postigao točne rezultate poravnanja na maloj skupini snimaka u stvarnom svijetu.

Fetal SMPL je testiran na točnost oblika i položaja u odnosu na najbližu osnovnu vrijednost koju su istraživači mogli pronaći: sustav koji modelira rast dojenčadi nazvan SMIL. Budući da su bebe izvan maternice veće od fetusa, tim je smanjio te modele za 75 posto kako bi izjednačio uvjete.

Sustav je nadmašio ovu osnovnu vrijednost na skupu podataka fetalnih magnetskih rezonancija između gestacijske dobi od 24 i 37 tjedana snimljenih u Dječjoj bolnici u Bostonu. Fetal SMPL je uspio preciznije rekreirati stvarne snimke, jer su se njegovi modeli blisko podudarali sa stvarnim magnetskim rezonancijama.

Metoda je bila učinkovita u poravnavanju njihovih modela sa slikama, a bile su potrebne samo tri iteracije da bi se postiglo razumno poravnanje. U eksperimentu koji je brojao koliko je netočnih pretpostavki Fetal SMPL napravio prije dolaska do konačne procjene, njegova točnost je dostigla plato od četvrtog koraka nadalje.

Istraživači su upravo započeli testiranje svog sustava u stvarnom svijetu, gdje je u početnim kliničkim ispitivanjima proizveo slično točne modele. Iako su ovi rezultati obećavajući, tim napominje da će morati primijeniti svoje rezultate na veće populacije, različite gestacijske dobi i razne slučajeve bolesti kako bi bolje razumjeli mogućnosti sustava.

Studiju istraživača možete pronaći na ovoj poveznici.