Aivomuutoksia tunnistava algoritmi voisi auttaa parantamaan epilepsian
Laajassa kansainvälisessä tutkimuksessa on kehitetty tekoälyalgoritmi, joka pystyy tunnistamaan epileptisiä kohtauksia aiheuttavia, vähäisiäkin aivomuutoksia. Sen avulla voitaisiin tunnistaa epilepsiakirurgiasta hyötyvät potilaat entistä paremmin. University College Londonin johtamaan tutkimukseen osallistui myös professori Reetta Kälviäisen tutkimusryhmä Itä-Suomen yliopistosta ja Kuopion yliopistollisesta sairaalasta. Tulokset on juuri julkaistu Brain-lehdessä.
MELD-monikeskustutkimuksessa (The Multicentre Epilepsy Lesion Detection project) kehitetyn algoritmin avulla voidaan paikantaa aivojen magneettikuvasta epilepsiaa aiheuttava aivokuoren kehityshäiriö, fokaalinen kortikaalinen dysplasia (FCD). Lääkehoidolle vastaamattomien epilepsioiden syynä on usein FCD, jonka havaitseminen magneettikuvasta on kuitenkin monesti haastavaa.
Algoritmin kehittämisessä hyödynnettiin yli tuhat aivojen magneettikuvaa potilasaineistoista eri puolilta maailmaa. Jokaisesta magneettikuvasta määriteltiin muun muassa aivokuoren paksuus ja poimuisuus yli 300 000 kohdasta. Asiantuntijoiden antamien esimerkkien avulla algoritmi opetteli erottamaan FCD:n ja terveet aivot toisistaan. Puolet tutkimusaineistosta hyödynnettiin algoritmin opettamiseen ja sen jälkeen puolet sen testaamiseen.
Tutkijoiden kehittämä algoritmi pystyi tunnistamaan 538 potilaan aineistosta FCD:n 67 prosentissa tapauksista. Aineistosta kolmasosa oli tapauksia, joissa lääkäri ei tunnistanut FCD:tä, mutta algoritmi löysi FCD:n 63 prosentilta näistä potilaista. Aivomuutosten havaitseminen on tärkeää, koska niiden aiheuttama epilepsia voidaan mahdollisesti parantaa kirurgisella hoidolla.
Tutkijoiden mukaan algoritmiin perustuva MELD FCD -työkalu on tarkoitettu lääkäreille apuvälineeksi hoitopäätösten tekemiseen. Työkalua voidaan käyttää aivojen magneettikuvan analysointiin yli 3-vuotiailta, joilla epäillään FCD:tä.
Tulosten valossa algoritmin avulla voitaisiin löytää entistä useammalta potilaalta entistä aiemmin vähäisiä, epilepsiakirurgialla hoidettavissa olevia aivomuutoksia. Kirurgisella hoidolla epilepsia voidaan parantaa jopa kokonaan ja turvata erityisesti lapsipotilaiden normaalia kehitystä.
Epilepsiaa sairastaa arviolta prosentti väestöstä, ja 20–30 prosentilla sairastuneista kohtauksia ei saada pysymään poissa lääkehoidolla. FCD on lapsilla tavallisin ja aikuisilla kolmanneksi tavallisin epilepsiakirurgian syy.
Nyt julkaistussa tutkimuksessa hyödynnettiin tähän asti laajinta magneettikuva-aineistoa FCD:stä, joten tutkijoiden kehittämä algoritmi tunnistaa hyvin erityyppiset ja aiemmin tunnistamatta jääneet aivomuutokset.
Lisätietoja:
Professori Reetta Kälviäinen, Itä-Suomen yliopisto ja KYS Epilepsiakeskus, p. 040 5839249, reetta.kalviainen (a) uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/reetta.kalviainen/
Liitteenä oleva kuva käytettävissä tämän uutisen yhteydessä. Kuvassa epilepsiaa sairastavien lasten ja aikuisten aivokuvia eri puolilta maailmaa. MELD-tekoälyalgoritmin tunnistamat aivomuutokset näkyvät vaalean limenvihreinä.
Tutkimusartikkeli: Hannah Spitzer, Mathilde Ripart, Kirstie Whitaker, Felice D’Arco, Kshitij Mankad, Andrew A Chen, Antonio Napolitano, Luca De Palma, Alessandro De Benedictis, Stephen Foldes, Zachary Humphreys, Kai Zhang, Wenhan Hu, Jiajie Mo, Marcus Likeman, Shirin Davies, Christopher Güttler, Matteo Lenge, Nathan T Cohen, Yingying Tang, Shan Wang, Aswin Chari, Martin Tisdall, Nuria Bargallo, Estefanía Conde-Blanco, Jose Carlos Pariente, Saül Pascual-Diaz, Ignacio Delgado-Martínez, Carmen Pérez-Enríquez, Ilaria Lagorio, Eugenio Abela, Nandini Mullatti, Jonathan O’Muircheartaigh, Katy Vecchiato, Yawu Liu, Maria Eugenia Caligiuri, Ben Sinclair, Lucy Vivash, Anna Willard, Jothy Kandasamy, Ailsa McLellan, Drahoslav Sokol, Mira Semmelroch, Ane G Kloster, Giske Opheim, Letícia Ribeiro, Clarissa Yasuda, Camilla Rossi-Espagnet, Khalid Hamandi, Anna Tietze, Carmen Barba, Renzo Guerrini, William Davis Gaillard, Xiaozhen You, Irene Wang, Sofía González-Ortiz, Mariasavina Severino, Pasquale Striano, Domenico Tortora, Reetta Kälviäinen, Antonio Gambardella, Angelo Labate, Patricia Desmond, Elaine Lui, Terence O’Brien, Jay Shetty, Graeme Jackson, John S Duncan, Gavin P Winston, Lars H Pinborg, Fernando Cendes, Fabian J Theis, Russell T Shinohara, J Helen Cross, Torsten Baldeweg, Sophie Adler, Konrad Wagstyl, Interpretable surface-based detection of focal cortical dysplasias: a Multi-centre Epilepsy Lesion Detection study, Brain, 2022;, awac224, https://doi.org/10.1093/brain/awac224
