В MIT создали нейросеть для точной МРТ-реконструкции мозга плода
Исследователи из Массачусетского технологического института, Бостонской детской больницы и Inria разработали модель глубокого обучения E(3)-Pose, которая позволяет получать качественные изображения мозга плода во время его движения. Данная работа была представлена на Европейской конференции по компьютерному зрению в 2026 году. Эта система призвана помочь врачам более рано выявлять нарушения в развитии мозга. Об этом сообщает Science XXI.
При наличии подозрений, выявленных во время стандартного пренатального ультразвукового исследования, беременной назначается магнитно-резонансная томография (МРТ). Однако движения головы плода усложняют процесс сканирования: итоговое изображение формируется из серии двумерных срезов, каждый из которых может быть получен под различными углами. Это приводит к появлению пропусков и искажений в трехмерной реконструкции, из-за чего патологию можно не заметить или диагностировать неверно.
«Одной из проблем, связанных с движением ребенка, является то, что срезы оказываются разбросаны», — отметила первый автор исследования Рамья Мутукришнан, аспирантка MIT в лаборатории Полины Голланд. Она подчеркнула, что для выявления нарушений необходимы очень детализированные объемные изображения мозга. Если какие-либо области не попали в сканирование, врач не сможет оценить критически важные участки.
Уникальность E(3)-Pose заключается в том, что физические принципы интегрированы непосредственно в архитектуру нейросети. В частности, модель учитывает симметрию левой и правой сторон головы плода, что позволяет точнее определять ее ориентацию и отслеживать движения во время МРТ. Для обучения системы Борджан Гагоски разработал специальную последовательность дополнительных сканирований, а исследовательница Бостонской детской больницы Арин Ли занималась привлечением беременных добровольцев и проведением исследований.
Работа над проектом началась с практической проблемы, которую Мутукришнан наблюдала в Бостонской детской больнице. Беременная женщина могла провести в аппарате около часа, испытывая дискомфорт и прерывая процедуру, в то время как радиолог оставался без полного и качественного изображения для наблюдения за развитием плода. «Наблюдение за этим разочарованием помогло мне понять, чем я хочу заниматься во время аспирантуры, потому что стало очевидно, что это действительно болезненная проблема», — рассказала исследовательница.
По словам Полины Голланд, проект объединяет геометрические принципы, включая симметрию, с возможностями глубокого обучения и способен изменить подход к получению МРТ-изображений. Эллен Грант, руководитель Центра нейровизуализации и изучения развития плода и новорожденных Бостонской детской больницы, считает, что данная технология сможет автоматизировать процесс МРТ мозга плода, сделав обследования более быстрыми и комфортными для матерей, а также повысив качество изображений для радиологов. В настоящее время авторы планируют адаптировать E(3)-Pose для плодов второго триместра и более ранних сроков, так как они меньше, активнее двигаются, а раннее выявление нарушений облегчает вмешательство. Исследование поддержали MIT Jameel Clinic, программа MIT Takeda, фонд Chou Family Transformative Research Fund, Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии, а также Национальный институт детского здоровья и развития человека имени Юнис Кеннеди Шрайвер.
