Исследователи Массачусетского технологического института, Бостонской детской больницы и Inria разработали модель глубокого обучения E(3)-Pose для получения качественных изображений мозга плода во время движения. Работа представлена на Европейской конференции по компьютерному зрению 2026 года. Система должна помочь врачам раньше выявлять нарушения развития мозга.
При подозрениях, обнаруженных во время обычного пренатального ультразвукового исследования, беременной назначают магнитно-резонансную томографию (МРТ). Однако движения головы плода осложняют сканирование: итоговое изображение собирается из серии двумерных срезов, и каждый из них может быть получен под разным углом. В результате в трехмерной реконструкции появляются пропуски и искажения, из-за которых патологию можно не заметить или диагностировать неправильно.
«Одна из проблем, связанных с движением ребенка, заключается в том, что срезы оказываются разбросаны повсюду», — сказала первый автор исследования Рамья Мутукришнан, аспирантка MIT в лаборатории Полины Голланд. По ее словам, для выявления нарушений нужны очень подробные объемные изображения мозга. Если отдельные области не попали в сканирование, врач не сможет оценить критически важные участки.
Особенность E(3)-Pose заключается в том, что физические принципы заложены непосредственно в архитектуру нейросети. В частности, модель учитывает симметрию левой и правой сторон головы плода, благодаря чему точнее определяет ее ориентацию и отслеживает 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, почувствовать дискомфорт и прервать процедуру, тогда 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 ясно: это действительно болезненная проблема», — рассказала исследовательница.
По оценке Полины Голланд, проект объединяет геометрические принципы, включая симметрию, с возможностями глубокого обучения и способен изменить способ получения МРТ-изображений. Руководитель Центра нейровизуализации и изучения развития плода и новорожденных Бостонской детской больницы Эллен Грант считает, что технология сможет автоматизировать МРТ мозга плода, сделать обследования быстрее и комфортнее для матерей и повысить качество изображений для радиологов. Сейчас авторы намерены адаптировать E(3)-Pose для плодов второго триместра и более ранних сроков: 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 и Национальный институт детского здоровья и развития человека имени Юнис Кеннеди Шрайвер.