Как сила математики может помочь оценить функцию легких

[bogdan_63]

Исследователи из Университета Саутгемптона разработали новый вычислительный способ анализа рентгеновских снимков легких, который может ознаменовать прорыв в диагностике и оценке хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и других заболеваний легких.

Многодисциплинарная команда математиков, клиницистов и специалистов по визуализации с трех факультетов Университета Саутгемптона разработала метод численного описания сложной трехмерной структуры легкого с использованием топологии – части математики, предназначенная специально для изучения сложных форм.

Используя комбинацию компьютерной томографии (КТ), высокопроизводительных вычислений и алгоритмов, исследователи определили численные характеристики в трех измерениях всех бронхиальных деревьев 64 пациентов, классифицированных по четырем различным группам: здоровые некурящие, здоровые курильщики, пациенты с умеренной ХОБЛ и пациенты с легкой ХОБЛ.

Группа проанализировала такие особенности, как структура и размеры бронхиального дерева, длина и направление его ветвей, а также сравнительные изменения формы при глубоком вдыхании и полном выдохе. Они обнаружили, что, как правило, большое более сложное дерево указывает на лучшую функцию легких, а меньшее искаженное дерево – более плохую функцию легких.

Исследователи обнаружили, что их новый метод был способен точно различать группы пациентов, характеристики их функции легких и различные стадии их состояния. Они были в состоянии идентифицировать характеристики, которые не обнаруживаются невооруженным глазом.

Кроме того, авторы надеются, что повторение этого метода в гораздо большей базе данных изображений и объединение его с другими данными может привести к разработке ценного клинического инструмента для ранней диагностики таких состояний, как ХОБЛ и астма, обеспечивая более точный способ определения тяжести состояния отдельного пациента.

Источник: Francisco Belchi, Mariam Pirashvili, Joy Conway, Michael Bennett, Ratko Djukanovic, Jacek Brodzki. Lung Topology Characteristics in patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Scientific Reports, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-23424-0

Портал Consilium Medicum:
https://con-med.ru/news/kak-sila-matematiki-mozhet-pomoch-otsenit-funktsiyu-legkikh/