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單次腦部掃描可以診斷阿爾茨海默病

這項(xiàng)研究使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)觀察大腦的結(jié)構(gòu)特征,包括以前與阿爾茨海默病沒(méi)有關(guān)聯(lián)的區(qū)域。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,而且它可以在疾病很難診斷的早期階段識(shí)別疾病。

帝國(guó)理工學(xué)院6月20日消息

雖然阿爾茨海默病沒(méi)有治愈方法,但在早期迅速得到診斷對(duì)患者有很大幫助。這使他們能夠獲得幫助和支持,得到治療來(lái)控制他們的癥狀,并為未來(lái)做好計(jì)劃。能夠在疾病的早期階段準(zhǔn)確識(shí)別患者也將有助于研究人員了解引發(fā)疾病的大腦變化,并支持新治療方法的開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然系列期刊《通訊-醫(yī)學(xué)》(Communications Medicine)上,并由英國(guó)國(guó)家健康研究所(NIHR)帝國(guó)生物醫(yī)學(xué)研究中心(Imperial Biomedical Research Centre)和英國(guó)醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)(MRC)資助。

研究于2022年6月20日發(fā)表在《Communications Medicine》雜志上

阿爾茨海默病是最常見(jiàn)的一種失智癥,在英國(guó)影響著超過(guò) 50 萬(wàn)人。雖然大多數(shù)患有阿爾茨海默病的人在 65 歲以后發(fā)病,但這個(gè)年齡以下的人也會(huì)發(fā)病。失智癥最常見(jiàn)的癥狀是記憶喪失和思考、解決問(wèn)題和語(yǔ)言困難。

醫(yī)生目前使用大量的測(cè)試來(lái)診斷阿爾茨海默病,包括記憶和認(rèn)知測(cè)試以及腦部掃描。這種掃描被用來(lái)檢查大腦中的蛋白質(zhì)沉積和海馬體(大腦中與記憶有關(guān)的區(qū)域)的萎縮。所有這些測(cè)試可能需要幾周的時(shí)間來(lái)安排和處理。

新方法只需要其中一項(xiàng)——在大多數(shù)醫(yī)院常見(jiàn)的 1.5T 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器上進(jìn)行磁共振成像(MRI)腦部掃描。

研究人員采用了一種用于癌癥腫瘤分類(lèi)的算法,并將其應(yīng)用于大腦。他們將大腦分為 115 個(gè)區(qū)域,并分配 660 個(gè)不同的特征,如大小、形狀和質(zhì)地,以評(píng)估每個(gè)區(qū)域。然后,他們訓(xùn)練算法,以確定這些特征的變化可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)阿爾茨海默病的存在。

利用阿爾茨海默病神經(jīng)影像學(xué)倡議(Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative,ADNI)的數(shù)據(jù),研究團(tuán)隊(duì)在 400 多名早期和晚期阿爾茨海默病患者、健康對(duì)照組和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者(包括額顳葉失智和帕金森。┑哪X部掃描上測(cè)試了他們的方法。他們還用英國(guó)國(guó)民醫(yī)療服務(wù)體系(NHS Trusts)帝國(guó)理工醫(yī)療保健中心 80 多名接受阿爾茨海默病診斷測(cè)試的患者的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試。

他們發(fā)現(xiàn),在 98% 的病例中,僅磁共振成像(MRI)為基礎(chǔ)的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)患者是否患有阿爾茨海默病。它還能夠以相當(dāng)高的準(zhǔn)確率(79%)區(qū)分早期和晚期阿爾茨海默病。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的帝國(guó)理工學(xué)院外科和癌癥系的 Eric Aboagye 教授說(shuō):“目前,沒(méi)有任何其他簡(jiǎn)單且廣泛可用的方法能夠預(yù)測(cè)阿爾茨海默病的準(zhǔn)確性達(dá)到這樣的水平,所以我們的研究是向前邁出的重要一步!痹S多在記憶診所出現(xiàn)阿爾茨海默病的患者也有其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病,但即使在這個(gè)群體中,我們的系統(tǒng)也能從那些患有阿爾茨海默病的患者中區(qū)分出來(lái)。

“等待診斷對(duì)病人和他們的家人來(lái)說(shuō)是一種可怕的經(jīng)歷。如果我們能減少他們等待的時(shí)間,使診斷過(guò)程變得更簡(jiǎn)單,并減少一些不確定性,將會(huì)有很大的幫助。我們的新方法還可以識(shí)別早期患者,進(jìn)行新藥治療或改變生活方式的臨床試驗(yàn),這目前很難做到!

新系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了之前與阿爾茨海默病沒(méi)有關(guān)聯(lián)的大腦區(qū)域的變化,包括小腦(大腦中協(xié)調(diào)和調(diào)節(jié)身體活動(dòng)的部分)和腹側(cè)間腦(與感覺(jué)、視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)有關(guān))。這為研究這些領(lǐng)域及其與阿爾茨海默病的聯(lián)系開(kāi)辟了潛在的新途徑。

Eric Aboagye 教授

Paresh Malhotra 博士是英國(guó)國(guó)民醫(yī)療服務(wù)體系(NHS Trusts)帝國(guó)理工醫(yī)療保健中心的神經(jīng)病學(xué)顧問(wèn),也是帝國(guó)理工學(xué)院腦科學(xué)系的研究員,他說(shuō):“盡管神經(jīng)放射科醫(yī)生已經(jīng)解釋了 MRI 來(lái)幫助診斷阿爾茨海默病,但掃描中可能有一些特征是不可見(jiàn)的,即使對(duì)專家來(lái)說(shuō)也是如此。使用一種能夠選擇大腦中受阿爾茨海默病影響的紋理和細(xì)微結(jié)構(gòu)特征的算法,可以真正增強(qiáng)我們從標(biāo)準(zhǔn)成像技術(shù)中獲得的信息!

Paresh Malhotra  博士

創(chuàng)立于1907年的英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院

參考文獻(xiàn)

Source:Imperial College London

Single brain scan can diagnose Alzheimer’s disease

Reference:

Inglese, M., Patel, N., Linton-Reid, K. et al. A predictive model using the mesoscopic architecture of the living brain to detect Alzheimer’s disease. Commun Med 2, 70 (2022). https://doi.org/10.1038/s43856-022-00133-4

       原文標(biāo)題 : 單次腦部掃描可以診斷阿爾茨海默病

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