Αναγνωρίζοντας τη νόσο Αλτσχάιμερ χρησιμοποιώντας διαστημικό λογισμικό

Ο 3D Αναλυτής AlzTools που χρησιμοποιείται για την ανάλυση των εικόνων των μαγνητικών τομογραφιών (μαγνητική τομογραφία - MRI), είναι ένα εργαλείο που παρήχθη από τους επιστήμονες πληροφορικής στην Ισπανική Elecnor Deimos, που χρησιμοποίησαν την πολυετή τους εμπειρία στην ανάπτυξη λογισμικού για το δορυφόρο Envisat της ESA έτσι ώστε να δημιουργήσουν ένα πρόγραμμα που προσάρμοσε τις διαστημικές ρουτίνες για να αναλύσει σαρώσεις του ανθρώπινου εγκεφάλου.

"Αν έχετε μια διαστημική εικόνα και πρέπει να επιλέξετε ένα μέρος της εικόνας - ένα χωράφι ή τις καλλιέργειες - χρειάζεστε ειδικές ρουτίνες για να εξάγετε αυτές τις πληροφορίες", εξηγεί ο Carlos Fernández de la Peña της Deimos. "Αυτό το εικονοστοιχείο είναι ένα χωράφι, ή ένας δρόμος;"

Καθότι εργάζεται για την ESA, η ομάδα έχει αποκτήσει εμπειρία στην επεξεργασία των πρωτογενών δεδομένων από δορυφορικές εικόνες με τη χρήση εξελιγμένων ρουτινών λογισμικού, από τις οποίες εντοπίζονται στη συνέχεια συγκεκριμένα στοιχεία.

"Η παρατήρηση και η ανάλυση δορυφορικών εικόνων μπορεί να συγκριθεί με αυτό που πρέπει να κάνουν οι γιατροί για να κατανοήσουν σαρώσεις όπως η μαγνητική τομογραφία," εξήγησε ο κ.Fernández de la Peña.

"Χρειάζεται επίσης να προσδιορίσουν τα χαρακτηριστικά που δείχνουν δυσλειτουργίες σύμφωνα με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά."

Η προσαρμογή των τεχνικών για την ανάλυση πολύπλοκων δορυφορικών εικόνων σε μια εφαρμογή για τους ιατρικούς επιστήμονες που ερευνούν τη νόσο Αλτσχάιμερ απαιτούσε στενή συνεργασία μεταξύ της Deimos και των ειδικών από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Μαδρίτης (Technical University of Madrid).

Το εργαλείο χρησιμοποιείται σήμερα για την έρευνα του Αλτσχάιμερ στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Castilla La Mancha στο Albacete στην Ισπανία.

Η διαστημική τεχνολογία στην υπηρεσία της ιατρικής έρευνας

"Συνεργαζόμαστε στενά με την Ισπανική βιομηχανία, αλλά και με την Elecnor Deimos μέσω της ProEspacio, την Ισπανική Ένωση Εταιρειών του Διαστημικού Κλάδου, για να υποστηρίξει τις spin-off δραστηριότητες στις διαστημικές τεχνολογίες, όπως αυτή," δήλωσε ο Richard Seddon από την εταιρεία Tecnalia, ο υπεύθυνος μεσίτης της Ισπανίας για την τεχνολογία για το πρόγραμμα Μεταφοράς Τεχνολογίας της ESA.

"Ακόμα και αν αναπτύσσονται για συγκεκριμένες εφαρμογές, βλέπουμε συχνά ότι οι διαστημικές τεχνολογίες αποδεικνύεται πως παρέχουν καινοτόμες και έξυπνες λύσεις για προβλήματα σε μη-διαστημικούς τομείς, όπως αυτός εδώ.

"Είναι απίστευτο να διαπιστώνουμε ότι η εμπειρία και οι τεχνολογίες που αποκτήθηκαν από την ανάλυση δορυφορικών εικόνων μπορούν να βοηθήσουν τους γιατρούς να κατανοήσουν τη νόσο του Αλτσχάιμερ."

Χρησιμοποιώντας το AlzTools, οι επιστήμονες της Deimos εργάζονται με πρωτογενή δεδομένα από μια σάρωση του εγκεφάλου και όχι με δορυφορικές εικόνες. Αντί για ένα χωράφι ή έναν δρόμο σε μια δορυφορική εικόνα, κοιτάζουν σε περιοχές του εγκεφάλου όπως ο ιππόκαμπος, όπου η ατροφία συνδέεται με τη νόσο του Αλτσχάιμερ.

Και στις δύο περιπτώσεις, σημειώνει ο κ. Fernández de la Peña, "Έχετε ένα τόνο δεδομένων από τα οποία θα πρέπει να βγάλετε νόημα."

Ο Ricardo Insausti Serrano, ένας κλινικός ιατρός και ερευνητής, συνεργάστηκε με τους επιστήμονες πληροφορικής ώστε να βοηθήσει στο να τους καθοδηγήσει στις λειτουργίες του εγκεφάλου: "Κοίταξα εικόνες, και τους είπα ποιο μέρος κάνει ποια λειτουργία."

Με την εξειδίκευσή του θα μπορούσε να προσδιορίσει ποιες πληροφορίες μπορεί να είναι χρήσιμες για έναν γιατρό που ψάχνει για σημάδια της νόσου του Αλτσχάιμερ.

 

"Για παράδειγμα, βαθιά ατροφία του κροταφικού λοβού μπορεί να ποσοτικοποιηθεί. Εφ 'όσον ξέρετε πού να κοιτάξετε, μπορείτε να κάνετε μια προσέγγιση για το πόσος όγκος έχει χαθεί."

Αυτή τη στιγμή, οι γιατροί αναλύουν τις εικόνες του εγκεφάλου με τον παλιομοδίτικο τρόπο, δηλαδή με γυμνό μάτι. Ωστόσο μόνο οι εμπειρογνώμονες γιατροί μπορούν να το κάνουν αυτό και η διαδικασία απαιτεί μεγάλο χρονικό διάστημα.

 

Ο στόχος είναι να βρεθούν ευκολότερα και αξιόπιστα μέσα του προσυμπτωματικού ελέγχου για τη νόσο του Αλτσχάιμερ. "Είναι όπως με τον καρκίνο του μαστού και τις μαστογραφίες," είπε ο Δρ. Insausti. "Για το γενικό πληθυσμό αυτό ήταν μια τεράστια πρόοδος."

Η ανάπτυξη ενός εργαλείου όπως το AlzTools μπορεί να οδηγήσει σε φθηνότερα, ευκολότερα και πιο αξιόπιστα μέσα ελέγχου για την άνοια στον πληθυσμό γενικότερα.

"Θέλουμε κάτι που δεν απαιτεί τον πιο σύγχρονο εξοπλισμό για να δώσει προγνώσεις και έγκαιρη θεραπεία", σημείωσε ο Δρ. Insausti.

"Με την ESA, έχετε όλες αυτές τις τεχνολογίες που σας επιτρέπουν να δείτε στη Γη χάρη στην ανάλυση της εικόνας. Μπορείτε να δείτε στον εγκέφαλο με τα ίδια είδη ανάλυσης".