تشخیص آلزایمر با هوش مصنوعی - وبلاگ بهسایا

به گزارش وبلاگ بهسایا، پژوهشگران امکان تشخیص بیماری آلزایمر با استفاده از هوش مصنوعی را بررسی کردند.

ابتلا به بیماری آلزایمر به تدریج باعث مرگ سلول های عصبی و از بین رفتن بافت مغزی می شود. با گذشت زمان حجم مغز به طور چشم گیری کاهش یافته و تمام عملکردهای آن تحت تاثیر قرار می گیرد. در مراحل پیشرفته این بیماری فرد توانایی خود را برای برقراری ارتباط، تشخیص خانواده و همچنین مراقبت از خود از دست می دهد.

زمان تشخیص این بیماری عامل مهمی در فرایند جلوگیری از پیشرفت بیماری است و در حال حاضر هیچ درمان قطعی برای آن وجود ندارد. از آن جایی که آلزایمر باعث تخریب سلول های مغزی می شود، با استفاه از تکنیک های تصویربرداری کامپیوتری می توان تغییرات رخ داده در ساختار مغز را بررسی کرد.

بر همین اساس پژوهشگران با استفاده از هوش مصنوعی، امکان تشخیص بیماری آلزایمر را از روی تصاویر MRI بررسی کردند.

با توجه به این که داده های موجود در مراکز درمانی ایران، به صورت پراکنده هستند و تصاویر MRI موجود با استفاده از دستگاه های تصویربرداری با استانداردهای متفاوت حاصل شدند؛ به همین علت از این داده ها در ارزیابی های این پژوهش استفاده نشد.

داده های مورد نیاز این تحقیق از مجموعه داده های موجود در پایگاه داده ADNI استفاده شد که مربوط به شرکت کنندگان در مطالعات این مرکز در آمریکای شمالی شامل بیماران مبتلا به آلزایمر، پارکینسون، افراد مبتلا به اختلالات شناختی خفیف، افراد دارای کهولت سن و افراد نرمال بود که در وبسایت این مرکز در دسترس است.

تصاویر MRI مغز افراد از این پایگاه داده دریافت شد و برای تشخیص بیماری، میدان تصادفی شرطی و شبکه عصبی عمیق (Inception) بر روی تصاویر MRI وفق داده شدند. از آن جایی که بافت هیپوکامپوس مغز از اولین بافت هایی است که تحت تاثیر بیماری آلزایمر قرار می گیرد، ابتدا محدوده هیپوکمپوس معین شد و سپس با توجه به اندازه تحت تاثیر قرار دریافت این بافت، اقدام به تشخیص بیماری کردند.

میدان تصادفی شرطی توانست قطعه های هیپوکمپوس با اشکال مختلف را از تصاویر استخراج کند و این داده ها مبنایی برای استفاده شبکه عصبی عمیق شد. شبکه عصبی عمیق؛ شبکه ای است که از پیش بر روی مجموعه داده بسیار بزرگ Imagenet آموزش داده شده است تا بتواند در تشخیص بیمار کمک کند.

یافته های این پژوهش نشان داد که این شبکه عمیق می تواند بافت مغزی فرد دارای آلزایمر را از فرد سالم با دقت 98.5 درصد تشخیص دهد. این اندازه برای تشخیص اختلال شناختی خفیف در برابر سلامت، 93.41 درصد بود. این داده ها نسبت به روش های گذشته به ترتیب 2.56 و 8.41 درصد افزایش دقت داشت.

نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از این نوع هوش مصنوعی در تشخیص بیماری آلزایمر دقت بالایی دارد.

به گفته پژوهشگران این تحقیق؛ در مسائل داده کاوی پزشکی، شناسایی دقیق افراد بیمار مهم تر از سایر اختلالات است (در این مورد تشخیص آلزایمر از اختلال شناختی خفیف یا سالم). به عبارت دقیق تر چنانچه شخصی که دارای بیماری آلزایمر با علایم اولیه بیماری است، به اشتباه در گروه سالم طبقه بندی شود؛ معینا ضرر زیادی ایجاد می شود. همچنین هدف اصلی این تحقیق هم که تشخیص اولیه زودهنگام آلزایمر است هم برآورده نخواهد شد. اما طبقه بندی اشتباه فرد سالم در گروه اختلال شناختی خفیف یا دارای آلزایمر، صرفا منجر به آزمایش دوباه فرد خواهد شد که هزینه کمتری خواهد داشت. نتایج این مطالعه نشان از برتری این روش در مقابل سایر روش های رقیب می دهد.

در انجام این تحقیق محمد امین شایگان و زهرا مولودی؛ پژوهشگران گروه مهندسی کامپیوتر دانشگاه آزاد اسلامی شیراز مشارکت داشتند.

یافته های این مطالعه بهار سال جاری به صورت مقاله علمی با نام تشخیص بیمای آلزایمر از روی تصاویر MRI با استفاده از هوش مصنوعی در مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی گرگان منتشر شده است.،ایسنا