Когда дело доходит до травм мышц, сухожилий и костей, ранняя диагностика может спасти от мучительной боли и последующего длительного восстановления. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали алгоритмы, которые могут в один прекрасный день (после некоторых усовершенствований методов визуализации) выявить крошечные нарушения прежде, чем они превратятся в серьёзные травмы.

Учёные соединили возможности вычислительных машин с методами анализа изображений, чтобы создать алгоритмы, один из которых может в тысячу раз точнее, чем нынешние методы, обнаружить участки с крошечными трещинами и разрывами.

Другой алгоритм прогнозирует, где трещины могут образоваться.

«Эта дополнительная точность может иметь решающее значение, – объясняет Гай Дженин (Guy Genin), один из авторов проекта. – Коммерческие алгоритмы, оценивающие нагрузку, часто куда менее чувствительны и порой принимают за информацию шум, который возникает в результате их работы. Новые алгоритмы могут отличить помехи от истинных уязвимостей».

В более широком смысле исследование привело к созданию ряда аналитических методов, которые могут быть использованы для количественной оценки величины деформации в материале с помощью серии цифровых изображений.

Это применимо не только в деле диагностики уязвимостей человеческого тела и заживлении ран, но и в других областях – от строительной механики до поиска трещин в ледниках.

Рис. 1. Новый алгоритм способен обнаружить области, уязвимые при нагрузке (иллюстрация John Boyle/The Royal Society).

«Какую бы структуру или ткань мы не рассматривали, крайне важно понять механизмы, которые заставляют физические силы деформировать их – мы сможем определять начало травм и в конечном счёте начнём предсказывать их, – продолжает Дженин, который экспериментировал на разнообразных материалах. – Например, если растягивать пластиковую плёнку, в конце концов на ней начнут появляться разрывы. Новый алгоритм позволил нам обнаружить, где они начинают формироваться. Старые, уже использующиеся алгоритмы, не так хороши при обнаружении и отслеживании локальных деформаций, травм, растяжений и переломов».

Правда, с нынешними методами визуализации в клинической практике данный алгоритм будет применяться не скоро. МРТ и УЗИ не хватает необходимой яркости и разрешения. Однако исследователи уверены, что с помощью данной разработки можно будет прогнозировать не только травмы, но и возможные послеоперационные проблемы ещё до их возникновения.

Подробности исследования были опубликованы в издании Journal of the Royal Society Interface.