Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Важным результатом настоящей работы является создание уникальной базы данных, содержащей, как морфометрическую, так и клиническую информацию о миокарде левого желудочка пациентов с постинфарктным кардиосклерозом. База данных была охарактеризована посредством статистического и корреляционного анализа для подтверждения ее репрезентативности. Три из четырех групп по степеням сердечной недостаточности (группы 2, 3 и 4), по которым имелась достаточная выборка, демонстрируют значимые различия по ФВ ЛЖ в тесте Крускала-Уоллиса при p <0,003 и p <0,0003 для МРТ и ЭхоКГ значений. Данные результаты позволяют сделать вывод о том, что данная выборка является репрезентативной и хорошо отражает клинические характеристики, хорошо известные для пациентов с постинфартным кардиосклерозом. В представленной выборке была выявлена слабая положительная корреляция между относительным объемом фиброза в бассейне LAD и всеми степенями СН (p <0,05) за исключением I степени СН (ввиду недостаточной выборки пациентов, результаты этой группы не следует учитывать). Существующая корреляционная связь между ФВ ЛЖ и относительным объемом фиброза в бассейнах RCA и LCx (p <0,01) может косвенно свидетельствовать о наличии корреляции относительного объема фиброза в этих бассейнах и степенью СН. Данные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований связи локализации и объема фиброза с функциональными характеристиками сердца, и, как следствие с выбором стратегии терапии. Дальнейшая работа была посвящена адаптации разработанного на предыдущем этапе программного комплекса, для обработки МРТ изображений сердца с признаками гипертрофической кардиомиопатии (ГКМП). Была составлена выборка МРТ изображений сердца пациентов с ГКМП. В работе были использованы серии МРТ изображений 100 пациентов с ГКМП. Средние возраст, рост, вес, индекс массы тела пациентов выборки составили, соответственно: 57.92 года, 168.82 см, 82.45 кг, 28.83. В выборке наиболее представлены пациенты со второй степенью сердечной недостаточности (60 человек). 19 и 14 человек имеют 3ю и 1ю степень, 1 – 4ю, и у трех человек сердечная недостаточность клинически не наблюдалась. Была проведена ручная разметка вышеуказанной выборки МРТ изображений. Для каждого среза МРТ были выделены три ключевые структуры сердца левого желудочка: полость левого желудочка (ЛЖ), здоровый миокард (непатологическая мышечная ткань ЛЖ) и фиброз миокарда. Для каждого среза также были вручную идентифицированы координаты референтной точки в самой верхней части межжелудочковой перегородки. Кроме того, получены результаты ручной классификации МРТ-срезов путем категоризации каждого среза на одном из четырех анатомических уровней: базальном, срединном, апикальном и верхушечном. Эталонные маски были обработаны с использованием алгоритма для локализации сегментов миокарда, разработанного на предыдущем этапе, в ручном режиме, и были составлены эталонные 17-ти сегментные диаграммы для каждого из пациентов выборки. В результате получен набор эталонных маркированных данных для обучения нейросетевых алгоритмов. Сперва, обученные на предыдущем этапе Проекта нейросетевые модели CoreU-Net и ResNet50, входящие в программный комплекс, были протестированы на тестовой подвыборке из 20ти пациентов из выборки ANMRC-HCM без какого-либо дообучения. Дообучение далее было проведено на данных 80-ти пациентов из выборки ANMRC-HCM, не попавших в тестовую выборку. Для модели CoreU-Net рассмотрены два варианта дообучения: дообучение всей сети и дообучение только последних слоев сети. Для модели ResNet50 был рассмотрен один вариант тонкой настройки с дообучением последних слоев. Далее в программный комплекс были внедрены наиболее успешные дообученнные модели ResNet50 и CoreU-Net. Адаптированный программный комплекс продемонстрировал высокую эффективность при анализе МРТ изображений сердца пациентов с гипертрофической кардиомиопатией. Он обеспечил высокое качество обнаружения наличия фиброза (F1-мера 0.81) в сегментах, а также показал высокую точность количественной оценки объема фиброза, достигнув средней абсолютной ошибки всего 3.1%. При этом, учитывая, что среднее процентное содержание фиброза при ГКМП в рассматриваемой выборке составило 4%, при столь малых степенях поражения, ошибка в 3.1% делает нецелесообразным использование разработанного инструмента для точной количественной оценки объема фиброза. При этом известно, что пороговым значением, коррелирующим с риском внезапной сердечной смерти при ГКМП у взрослых, является относительный объем фиброза в 15%. Выборка ANMRC_HCM содержала крайне мало настолько сложных случаев. Тем не менее, учитывая высокие показатели бинарной классификации, разработанный комплекс целесообразно использовать для детекции фиброза в отдельных сегментах миокарда ЛЖ. Проведенные исследования также свидетельствуют о наличии потенциала к улучшению точности алгоритма за счет увеличения размера обучающей выборки. Были проведены статистические тесты, по результатам которых было показано, что показатели относительного объема фиброза значимо отличаются для эталонных данных и полученных при использовании подхода без дообучения (p-value = 0.000). При этом, между данными, полученными при помощи подхода с дообучением, и эталонными данными статистически значимых различий (p-value = 0.38) при уровне значимости 0.05 нет. Коэффициент корреляции Спирмана в случае без дообучения составил 0.15 (p-value = 0.005), а в случае с дообучением - 0.63 (p-value = 0.000). Это говорит о более выраженной корреляции между показателями относительных объемов фиброза полученных с помощью подхода с дообучением и эталонными значениями На данном этапе имеющиеся алгоритмы были объединены в программный комплекс, для которого был создан графический интерфейс, что значительно облегчило использование алгоритмов. Кроме того, наработки первого года также позволили решить смежную задачу – сегментацию позвонков поясничного отдела позвоночника. Начата работа по созданию альтернативного метода картирования фиброза миокарда.

Аннотация результатов, полученных в 2026 году
Первым результатом данного этапа работ является создание базы данных, содержащей морфометрическую и клиническую информацию о миокарде левого желудочка взрослых пациентов с гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП). На основании базы данных был проведен статистический анализ (сравнение по группам и корреляционный анализ), подтверждающий репрезентативность выборки. Обращают на себя внимание различия в группах пациентов с сакромерными мутациями и без. Обнаружены статистически значимые различия по возрасту, относительному объему фиброза (как в целом по всем ЛЖ, так и в базальном и срединном отделах), толщине МЖП и отношению толщины МЖП к толщине задней стенки левого желудочка. Такие различия говорят о том, что у пациентов с саркомерными мутациями заболевание проявляется в более раннем возрасте и протекает тяжелее. Данные результаты указывают на перспективность дальнейших исследований обеих групп пациентов и связи наличия или отсутствия саркомерных мутаций с различными клиническими и морфометрическими показателями, а также оценкой потенциальных рисков. Дальнейшая работа была посвящена адаптации программного комплекса для работы с данными пациентов детского возраста с ГКМП. В первую очередь был проведен отбор МР-изображений из рентгенологической базы. Финальная выборка МР-изображений (LGE) с признаками фиброза миокарда левого желудочка, вызванного ГКМП, составила 89 серий от 87 пациентов от 6 до 18 лет (далее – набор ANMRC_HCM_СH). Все исследования выполнялись на аппарате МРТ 3Тл (Magnetom TrioTim 3T, Siemens Healthineers, Эрланген, Германия). Использовалась импульсная последовательность фазо-чувствительной инверсии восстановления (PSIR) с отсроченным контрастированием. Средние показатели по выборке: возраст - 12,75лет, вес - 53.5, рост - 159.8, индекс массы тела - 20.8, площадь поверхности тела -1.52. Мальчиков было 66% и девочек – 34%. Дополнительная клиническая информация была доступна для 47 детей. Далее была проведена ручная разметка вышеуказанной выборки МРТ изображений. Для каждого среза МРТ были выделены три ключевые структуры сердца левого желудочка: полость левого желудочка (ЛЖ), здоровый миокард (непатологическая мышечная ткань ЛЖ) и фиброз миокарда. В результате, каждому изображению соответствует эталонная маска, состоящая из матрицы целых чисел от 0 до 3 той же размерности, что и изображение, где 0 – задний фон; 1 – полость левого желудочка; 2 – здоровый миокард; 3 – фиброз миокарда. Для каждого среза также были вручную идентифицированы координаты референтной точки в самой верхней части межжелудочковой перегородки. Кроме того, получены результаты ручной классификации МРТ-срезов путем категоризации каждого среза на одном из четырех анатомических уровней: базальном, срединном, апикальном и верхушечном. Эталонные маски были обработаны с использованием алгоритма для локализации сегментов миокарда, разработанного на первом этапе Проекта, в ручном режиме, и были составлены эталонные 17-ти сегментные диаграммы для каждого из пациентов выборки. В результате получен набор эталонных маркированных данных для обучения нейросетевых алгоритмов. 79 серий изображений (632 среза) составили тренировочную выборку, а 10- тестовую (83 среза). Далее отдельные нейросетевые алгоритмы, являющиеся частью программного комплекса, были дообучены и протестированы на данных пациентов детского возраста с ГКМП. Было рассмотрено несколько схем дообучения для моделей CoreU-Net и ResNet50. Наилучшее качество сегментации было достигнуто при использовании метода предобработки изображений CLAHE (медианный коэффициент DSC = 0.894 для здорового миокарда и DSC = 0.624 для фиброза) и дообучения всех слоев (без заморозки весов) предобученной модели CoreU-Net. Кроме того, в качестве альтернативы CoreU-Net были обучены 2 современные модели с архитектурами U-Mamba и Swin-U-Mamba, которые показали DSC = 0.904 и DSC = 0.906 для здорового миокарда, но сниженные DSC = 0.392 и DSC = 0.397 для фиброза, соответственно. Наилучшие показатели по классификации срезов и регрессии координат референтных точек были достигнуты при разных подходах к обучению (чего не наблюдалось ранее), по этой причине, для классификации срезов были сохранены веса модели, которая обеспечила точность классификации срезов на уровне 0.91, и веса, которые обеспечили регрессию координат референтных точек с наименьшими средними абсолютными ошибками (для P (X) - 3.8, P (Y) - 2.8, C (X) - 8.3, C (Y) - 3.8 пикселей) Качество работы программного комплекса для локализованного количественного анализа фиброза миокарда, адаптированного для работы с данными детей с ГКМП, оценивалось через расчет метрик качества локализации (медианный коэффициент DSC для сегментов миокарда на уровне 0.88), качества бинарной детекции фиброза (точность, полнота и F-мера: 0.94, 0.67, 0.78) и качества измерения относительного объема фиброза (средняя абсолютная ошибка – 3.9%). Количественные данные, полученные автоматически требуют внимания врача-рентгенолога, проводящего анализ изображений, в особенности, для случаев малым количеством фиброза. Далее был проведен статистический тест, по результатам которого было показано, что показатели относительного объема фиброза при ГКМП у детей имеют разные распределения для эталонных данных и полученных автоматически (p-value = 0.000) - значения для эталонных данных выше. Коэффициент корреляции Спирмана составил 0.75 (p-value = 0.005). Это говорит о выраженной корреляции между показателями относительных объемов фиброза полученных с помощью разработанного подхода и эталонными значениями. Однако, анализ Бланда-Алтмана показал наличие систематического занижения относительного объема фиброза в среднем на 4.3% при использовании программного комплекса. Таким образом, впервые разработан автоматический программный комплекс для количественного локализованного анализа фиброза миокарда левого желудочка у детей с ГКМП. Ввиду большого разнообразия фенотипов фиброза при ГКМП у детей, количественные данные, полученные программным комплексом требуют внимания врача-рентгенолога, проводящего анализ изображений, в особенности, для случаев малым количеством фиброза. Ручная коррекция может быть проведена при использовании разработанного программного комплекса.