Teknik AI Mengukur Perkembangan Otak Preemie

Penyelidik Finland telah membangunkan program perisian baru berdasarkan pembelajaran mesin, yang secara bebas dapat menganalisis isyarat EEG (electroencephalogram) dari bayi pramatang untuk mengira kematangan fungsional otak.

Teknik ini adalah sistem penilaian kematangan otak berasaskan EEG pertama di dunia dan lebih tepat daripada kaedah lain yang digunakan untuk mengukur perkembangan otak bayi.

"Kaedah ini memberi kita peluang pertama untuk mengesan perkembangan yang paling penting bagi bayi prematur, pematangan otak yang berfungsi, baik semasa dan selepas rawatan intensif," kata Profesor Sampsa Vanhatalo dari University of Helsinki, yang mengetuai penyelidikan .

Kira-kira satu daripada sepuluh bayi baru lahir dilahirkan sebelum waktunya, dan kira-kira separuh daripada semua bayi dalam rawatan intensif neonatal berada di sana kerana kelahiran prematur. Kehamilan lewat adalah masa perkembangan otak yang sangat cepat untuk janin, dan aktiviti elektrik otak berubah hampir setiap minggu. Otak mesti berfungsi dengan betul agar dapat berkembang dengan betul.

Kelahiran preterm secara signifikan dapat menghalang perkembangan otak. Para penyelidik mendapati pada tahun 1980-an bahawa masalah kesihatan awal pada bayi prematur sering dikaitkan dengan perkembangan otak yang lebih perlahan pada bulan-bulan pertama.

Untuk memberikan perawatan sebaik mungkin dan mengembangkan bentuk rawatan baru, penting untuk mengetahui bagaimana fungsi otak bayi berkembang, tetapi tidak ada kaedah objektif dan tepat untuk menilai kematangan otak peringkat awal.

Salah satu cara untuk menilai kematangan otak adalah dengan meletakkan sensor EEG di kulit kepala. Ini adalah kaedah yang benar-benar tidak invasif, murah, dan bebas risiko, yang sangat popular sejak beberapa tahun kebelakangan ini dalam memantau aktiviti otak di unit rawatan intensif neonatal. Tetapi EEG sahaja menimbulkan beberapa masalah.

"Masalah praktikal dengan pemantauan EEG adalah menganalisis data EEG lambat dan memerlukan kepakaran khusus dari doktor yang melakukannya. Masalah ini dapat diselesaikan secara andal dan global dengan menggunakan analisis automatik sebagai sebahagian daripada peranti EEG, ”kata Vanhatalo.

Perisian analisis EEG yang baru pada mulanya dikembangkan oleh Nathan Stevenson, seorang jurutera Australia, yang bekerja di kumpulan penyelidikan Profesor Vanhatalo sebagai Marie Curie Fellow yang dibiayai oleh EU. Penyelidikan ini menggunakan sekumpulan data pengukuran EEG yang luas dan terkawal dengan baik dari bayi prematur.

Perisian analisis berdasarkan pembelajaran mesin. Sebilangan besar data EEG pada bayi prematur dimasukkan ke dalam komputer, dan perisian tersebut mengira ratusan ciri komputasi dari setiap pengukuran tanpa campur tangan doktor. Kemudian dengan menggunakan algoritma, ciri-ciri ini digabungkan untuk menghasilkan anggaran yang boleh dipercayai mengenai usia matang EEG bayi.

Akhirnya, usia matang EEG yang dianggarkan oleh perisian dibandingkan dengan usia sebenar bayi. Dalam lebih daripada 80 peratus kes, usia sebenar bayi dan anggaran yang dihasilkan komputer jatuh dalam masa dua minggu antara satu sama lain.

Anggaran pematangan sangat dipercayai dan tepat sehingga pada setiap 39 bayi prematur dalam kajian ini, perkembangan fungsional otak dapat dilacak ketika pengukuran diulang setiap beberapa minggu.

Kajian ini diterbitkan dalam jurnal Laporan Ilmiah.

Sumber: Universiti Helsinki