Vastasyntyneiden aivosähkökäyrän voi tulkita tekoälyn avulla

HUSin Uuden Lastensairaalan ja Helsingin yliopiston BABA (BAby Brain Activity center) -keskuksessa osoitettiin, että vastasyntyneiden aivosähkökäyrän eli EEG:n tulkintaa voidaan automatisoida niin, että tekoäly ensin analysoi datan ja näyttää tuloksen suoraan graafisesti potilaan monitorissa.

Tutkimusartikkeli on hiljattain julkaistu arvostetussa Lancet Digital Health-tiedelehdessä ja on osa Saeed Montazerin tekoälyratkaisuja kehittävää väitöskirjaa.

”Tämä on suuri hyppäys kehityksessä. Vastasyntyneen EEG on tulkittavissa monitorista, eikä se edellytä asiaan vihkiytyneen lääkärin jatkuvaa läsnäoloa”, sanoo väitöskirjan ohjaaja, kliinisen neurofysiologian erikoislääkäri, professori Sampsa Vanhatalo HUSista.

EEG-tutkimuksella mitataan pään pinnalle laitettujen elektrodien avulla aivojen sähköistä toimintaa. EEG:n avulla voidaan esimerkiksi selvittää, miten vastasyntyneen aivot toipuvat hapenpuutteesta tai onko lapsella epileptisiä kohtauksia. EEG-monitorointi on tärkeä silloin kun tehdään hoitopäätöksiä ja ennusteita lapsen kehityksestä.

Vastasyntyneitä EEG-monitorointia tarvitsevia lapsia on Suomessa teho-osastoilla satoja vuodessa. Heidän monitoroinnin tarpeensa on vuorokausia tai jopa viikkoja.

Vaikka vastasyntyneen lapsen EEG-monitorointia on tehty jo vuosikymmeniä, sen käytössä on edelleen suuria haasteita. Hoitavan lääkärin tulisi olla herkeämättä tietoinen pienen potilaan tilasta, mutta juuri EEG-tulkintaan perehtyneitä lääkäreitä ei ole saatavilla jatkuvaa seurantaa tekemään missään päin maailmaa. Siksi EEG-monitoroinnin tulkintaan käytetään graafisia apukeinoja, mutta niiden tarkkuus ei ole ollut riittävä.

Aiempaa tarkempi, nopeampi ja objektiivinen EEG:n tulkinta

BABA-keskuksessa tehdyssä tutkimuksessa tekoälyalgoritmien opetukseen käytettiin vastasyntyneen EEG-mittauksia, joiden aivotoiminnan laatua luokitteli useasta maasta koostunut EEG-lääkärien ryhmä. Sen jälkeen syväoppimiseen pohjautuva tekoälyalgoritmi opetettiin kuvaamaan lapsen EEG-toimintaa asteikolla 0–100. Lopulta tulos visualisoitiin vastasyntyneen lapsen teho-osastomonitorissa näytettäväksi.

Tutkimuksessa kehitettyä aivotoimintamittaa kutsutaan nimellä Brain State of the Newborn, BSN. Se kykenee seuraamaan tarkasti lapsen toipumista esimerkiksi syntymän aikaisesta hapenpuutteesta sekä tunnistamaan uni-valverytmejä teho-osastohoidon aikana.

”Uusi, tietokoneella tehty EEG-tulkintatapa tulee yhtenäistämään mittaus- ja hoitokäytäntöjä, tarkentamaan diagnostiikkaa ja ennustetta sekä edistämään uusien hoitojen kehittämistä. Lisäksi vauvojen EEG-seuranta tulee teho-osastoilla mahdolliseksi, vaikka sen tulkintaan ei olisi jatkuvasti siihen perehtyneitä lääkäreitä”, Vanhatalo sanoo.

Uusi EEG:n analysointi- ja visualisointimenetelmä ei ole vielä otettavissa kliiniseen rutiinikäyttöön, koska kaikki laitteisto- ja toimintamuutokset terveydenhuollossa vaativat ensin riippumatonta kliinistä arviointia ja sen jälkeen viranomaishyväksynnän.

”Sitä edistämään on BSN-algoritmi annettu vapaasti tutkijoiden käyttöön BABA-keskuksen ylläpitämässä pilvipalvelussa”, Vanhatalo kertoo.

Tutkimus tehtiin HUS Uuden lastensairaalan ja Helsingin yliopiston BABA-keskuksessa. Tutkimuksessa oli mukana myös Stella Maris Institute Italiasta, Uppsalan yliopisto Ruotsista ja QIMR Berghofer Medical Research Institute Australiasta.

Tutkimusartikkeli
https://www.thelancet.com/journals/landig/article/PIIS2589-7500(22)00196-0/fulltext

Cell Reports Medicine, kommentti
https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100864

Lisätietoa
Sampsa Vanhatalo
+358 50 307 2439
sampsa.vanhatalo@helsinki.fi

www.babacenter.fi

www.lastentautientutkimuskeskus.fi