ИИ в диагностике детей и генная терапия: результаты новых исследований

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ УЧИТСЯ ОЦЕНИВАТЬ РАЗВИТИЕ ДЕТЕЙ, А ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ — ВОССТАНАВЛИВАТЬ РАБОТУ НАДПОЧЕЧНИКОВ

Костный возраст ребенка может отличаться от календарного на несколько лет

Возраст человека принято измерять количеством прожитых лет. Однако в педиатрии существует другой показатель — костный возраст, отражающий степень зрелости скелета.

Два ребенка, которым исполнилось десять лет, могут находиться на разных стадиях физического развития. У одного костная ткань созревает быстрее, у другого медленнее. Такие различия могут быть индивидуальной особенностью, но иногда указывают на эндокринные заболевания, нарушения роста или преждевременное половое созревание.

Для оценки костного возраста обычно используют рентгенографию кисти и запястья. Врач анализирует форму костей, появление центров окостенения и состояние зон роста, сопоставляя изображение с возрастными нормативами.

На XII Московском городском съезде педиатров младший научный сотрудник Центра диагностики и телемедицины Дмитрий Резников представил результаты разработки искусственного интеллекта для автоматизации этой процедуры.

Исследователи обнаружили проблему, которая непосредственно влияет на воспроизводимость диагностики.

При анализе нескольких тысяч медицинских заключений выяснилось, что использованная методика определения костного возраста указывалась приблизительно в 3% случаев.

Это существенно, поскольку разные методики могут давать неодинаковые результаты. По представленным данным, у отдельных пациентов расхождения достигали 24 месяцев, особенно в периоды интенсивного роста.

Два года разницы в оценке костного возраста могут заметно изменить клиническую интерпретацию развития ребенка.

Почему два врача могут получить разные результаты по одному снимку

В мировой педиатрической практике широко применяются две группы методов оценки костного возраста.

Метод Грейлиха — Пайла: основан на сравнении рентгенограммы кисти с изображениями из специального атласа, соответствующими определенным стадиям созревания скелета.

Метод Таннера — Уайтхауса: предполагает более детальную оценку зрелости отдельных костей с последующим расчетом итогового показателя.

Оба подхода используются десятилетиями, но имеют ограничения. Результат зависит от методики, качества снимка, особенностей пациента и интерпретации специалиста.

Кроме того, классические нормативы создавались на определенных популяциях. Их применимость к детям из других стран и этнических групп требует отдельной оценки.

Именно здесь искусственный интеллект может оказаться полезным.

Алгоритм способен последовательно анализировать одни и те же анатомические признаки и применять установленную методику без случайных изменений в процедуре оценки.

Московские специалисты разрабатывают два взаимодополняющих инструмента: программу автоматизированной интерпретации рентгенограмм и цифровой атлас костного возраста.

При клиническом тестировании совместно с Российской детской клинической больницей среднее расхождение между оценками врача и алгоритма составило около семи месяцев.

Однако здесь важно различать согласованность результатов и диагностическую точность.

Если алгоритм и врач определили одинаковый костный возраст, это еще не означает, что полученное значение безошибочно отражает биологическое развитие ребенка. Для более строгой проверки необходим независимый эталон и анализ результатов в различных возрастных и клинических группах.

В сообщении о московской разработке не уточняется, рассчитывалось ли расхождение как средняя абсолютная ошибка или по другой методике. Поэтому напрямую сравнивать семь месяцев с результатами международных исследований пока нельзя.

Международные исследования подтверждают потенциал ИИ, но обнаруживают систематические ошибки

В 2024 году журнал European Radiology опубликовал результаты независимой проверки автоматизированной оценки костного возраста на немецкой педиатрической выборке.

Исследователи проанализировали 306 рентгенограмм детей в возрасте от одного года до 18 лет. Изображения независимо оценивали специалисты и программа искусственного интеллекта.

Среднее абсолютное расхождение между алгоритмом и экспертной оценкой составляло 6,8 месяца для всей выборки. В возрастной группе, соответствовавшей заявленной области применения программы, показатель составлял 6,0 месяца.

Авторы заключили, что при изученных условиях система обеспечивала результаты, сопоставимые с оценками экспертов.

Похожее исследование было опубликовано в сентябре 2025 года в European Journal of Radiology Artificial Intelligence.

В португальской педиатрической выборке, включавшей 267 рентгенограмм от 229 пациентов, средняя абсолютная ошибка алгоритма относительно согласованной экспертной оценки составила 4,9 месяца.

Но обнаружилась важная особенность: система имела небольшую систематическую склонность занижать костный возраст.

Это показывает, что высокая корреляция между оценками врача и алгоритма не гарантирует отсутствия клинически значимых ошибок.

Дополнительное исследование, опубликованное в Pediatric Research в 2024 году, продемонстрировало, что использование искусственного интеллекта может уменьшать расхождения между специалистами при определении костного возраста детей дошкольного возраста.

Таким образом, международные данные подтверждают перспективность автоматизации. Вместе с тем ни один показатель средней ошибки не позволяет автоматически заключить, что алгоритм одинаково надежен при всех эндокринных заболеваниях и на всех этапах роста.

При дисплазии тазобедренного сустава два миллиметра имеют значение

Второе направление, представленное на съезде, связано с диагностикой дисплазии тазобедренных суставов у детей первого года жизни.

Дисплазия — нарушение формирования тазобедренного сустава, при котором головка бедренной кости и суставная впадина могут развиваться с отклонениями от нормальной анатомии.

Выраженность изменений различается: от относительно небольшой незрелости суставных структур до нестабильности, подвывиха или вывиха бедра.

Раннее выявление особенно важно, поскольку своевременное лечение позволяет снизить вероятность стойких нарушений функции сустава.

Врач-рентгенолог Центра диагностики и телемедицины Михаил Иванников представил разработку четырех моделей искусственного интеллекта, обученных на 250 рентгенограммах детей первого года жизни.

Алгоритмы решают несколько взаимосвязанных задач.

Они определяют анатомические ориентиры на снимках, выполняют измерения и проверяют правильность положения ребенка во время исследования.

Последняя функция имеет самостоятельное значение.

При неправильном положении таза на рентгенограмме анатомические соотношения могут выглядеть иначе, чем в действительности. Это способно привести к ошибкам измерения и последующей интерпретации.

В представленной разработке средняя ошибка локализации анатомических точек составила менее 2 мм.

Для технической системы распознавания изображений это перспективный результат. Однако его нельзя интерпретировать как доказательство высокой точности диагностики дисплазии.

Ошибка определения координат и вероятность правильного диагностического заключения — разные показатели.

Даже небольшое отклонение измерений может влиять на результат у пациента, находящегося вблизи диагностического порога. Поэтому необходимо отдельно оценивать чувствительность, специфичность и частоту диагностических ошибок.

Особенно важно проверить алгоритмы на изображениях, полученных в других медицинских учреждениях и на другом оборудовании.

Пока разработчики планируют расширение выборки и внешнюю проверку моделей.

Искусственный интеллект не отменяет возрастных особенностей диагностики дисплазии

У технологии есть еще одно ограничение, связанное не с программированием, а с анатомией ребенка.

В первые месяцы жизни значительная часть тазобедренного сустава представлена хрящевой тканью, которая плохо визуализируется при обычной рентгенографии.

Поэтому международные рекомендации учитывают возраст пациента при выборе метода обследования.

Согласно критериям Американского колледжа радиологии, при подозрении на дисплазию у детей примерно до четырех месяцев обычно предпочтительно ультразвуковое исследование.

После четырех месяцев рентгенография таза становится более информативной благодаря развитию центров окостенения головок бедренных костей.

Это означает, что даже высокоточный алгоритм анализа рентгенограмм не заменяет правильного выбора диагностического метода.

В 2026 году в международной научной литературе был опубликован систематический обзор применения искусственного интеллекта для диагностики дисплазии тазобедренного сустава.

Авторы включили 19 исследований, охватывавших в совокупности 36 907 пациентов.

Медианная чувствительность алгоритмов составила 90,0%, специфичность — 93,2%. В исследованиях, сообщавших общую диагностическую точность, ее медианное значение достигало 92,6%.

Однако показатели заметно различались между работами, а часть исследований имела высокий риск систематических ошибок.

Таким образом, направление развивается не только в России. При этом международные результаты пока не позволяют считать все подобные системы взаимозаменяемыми или пригодными для самостоятельной постановки диагноза.

Генная терапия пытается исправить причину заболевания, а не только восполнить недостаток гормонов

На том же съезде Мария Воронцова, ведущий научный сотрудник НМИЦ эндокринологии имени академика И. И. Дедова и директор МНОИ МГУ имени М. В. Ломоносова, представила результаты экспериментальной генной терапии врожденной дисфункции коры надпочечников.

Речь идет о заболевании, связанном с недостаточностью фермента 21-гидроксилазы.

Это одна из основных причин врожденной гиперплазии коры надпочечников — группы наследственных заболеваний, нарушающих синтез стероидных гормонов.

Фермент 21-гидроксилаза участвует в биохимических реакциях, необходимых для образования кортизола и альдостерона.

Кортизол помогает организму регулировать обмен веществ и реагировать на физиологический стресс.

Альдостерон поддерживает баланс натрия, калия и воды, участвуя в регуляции артериального давления.

При тяжелом дефиците фермента организм не способен вырабатывать необходимые количества этих гормонов.

Одновременно меняется направление переработки промежуточных продуктов синтеза стероидов, что может сопровождаться избыточной продукцией андрогенов.

В наиболее тяжелых случаях заболевание проявляется уже в первые недели жизни. Недостаток альдостерона и кортизола способен вызвать обезвоживание, нарушения электролитного баланса и потенциально опасный для жизни надпочечниковый криз.

Причиной недостаточности 21-гидроксилазы обычно служат патогенные варианты гена CYP21A2.

Именно этот генетический механизм делает заболевание потенциальной мишенью для генной терапии.

Почему существующее гормональное лечение не решает проблему полностью

Современная терапия врожденной гиперплазии коры надпочечников основана прежде всего на восполнении недостающих гормонов.

Согласно клиническим рекомендациям международного Эндокринологического общества, у растущих детей с классической формой заболевания обычно используется гидрокортизон. При недостаточности минералокортикоидов назначают флудрокортизон, а в раннем младенчестве может требоваться дополнительное поступление натрия.

Такая терапия позволяет предотвращать опасные осложнения и существенно улучшать прогноз заболевания.

Но лечение требует точного подбора доз.

Недостаточное количество глюкокортикоидов повышает риск надпочечникового криза и недостаточного контроля избыточной продукции андрогенов.

Избыточное количество способно нарушать рост ребенка, влиять на обмен веществ и вызывать нежелательные эффекты длительного воздействия глюкокортикоидов.

Кроме того, естественная секреция кортизола меняется на протяжении суток и при физиологической нагрузке. Воспроизвести такую динамику с помощью лекарственных препаратов непросто.

Поэтому фундаментальная задача исследователей заключается не просто в создании еще одного способа введения гормонов.

Они пытаются восстановить собственную способность надпочечников производить необходимые вещества.

Эксперименты на мышах показали частичное восстановление гормонального профиля

Исследовательская группа, результаты которой представила Мария Воронцова, изучает два подхода.

Первый основан на классической генной терапии с использованием вирусных векторов.

Вирусный вектор — это модифицированная система доставки генетического материала в клетки. Его задача заключается не в развитии вирусной инфекции, а в переносе терапевтической генетической конструкции.

Такой подход потенциально позволяет обеспечить клетки функциональной генетической инструкцией для производства недостающего фермента.

Второй вариант сочетает генную терапию с инструментами редактирования генома.

В отличие от простой доставки дополнительной копии гена, технологии редактирования направлены на изменение определенных последовательностей ДНК.

Точный молекулярный механизм комбинированного подхода, испытанного исследовательской группой, в опубликованном сообщении не раскрывается. Поэтому пока нельзя утверждать, какие именно изменения генома были выполнены и в каких клетках.

В экспериментах на мышах оба подхода улучшали состояние животных по сравнению с контрольной группой.

Исследователям удалось частично восстановить гормональный профиль.

При использовании комбинированной технологии положительные изменения сохранялись дольше. Улучшение гормональных показателей наблюдалось в том числе на 20–28-й неделе исследования.

Это важный предварительный результат, поскольку для наследственного заболевания, требующего пожизненного лечения, продолжительность терапевтического действия имеет принципиальное значение.

Однако полного восстановления гормонального профиля добиться не удалось.

Кроме того, представленные данные относятся исключительно к доклиническим исследованиям на животных.

Они не доказывают, что такая терапия окажется эффективной или безопасной у детей.

Длительное действие генной терапии остается одной из главных научных проблем

Для наследственных заболеваний недостаточно добиться кратковременного улучшения биохимических показателей.

Необходимо понять, сохраняется ли терапевтический эффект при обновлении клеток, росте организма и изменении физиологических потребностей.

Эта проблема особенно существенна для педиатрической генной терапии.

Если генетический материал доставлен преимущественно в клетки, которые впоследствии замещаются новыми, терапевтический эффект может ослабевать.

Если же технология предполагает редактирование генома, необходимо тщательно изучить точность изменений и возможные нежелательные воздействия на другие участки ДНК.

Отдельные вопросы связаны с распределением вирусных векторов в организме, реакциями иммунной системы и потенциальной токсичностью.

Для надпочечников существует дополнительная сложность.

Терапия должна не просто увеличить продукцию определенного гормона, а восстановить достаточно согласованную работу нескольких биохимических путей.

Именно поэтому частичное улучшение гормонального профиля у животных следует рассматривать как подтверждение перспективности исследовательского направления, а не как готовое решение для клинической практики.

По представленным данным, дальнейшая работа будет включать подбор дозировок, изучение токсичности и оценку продолжительности терапевтического эффекта.

Для перехода к исследованиям с участием людей потребуется значительно более полная характеристика безопасности и воспроизводимости результатов.

Искусственный интеллект и генная терапия решают разные задачи, но меняют одну медицинскую модель

На первый взгляд автоматизированная интерпретация рентгенограмм и генетическая коррекция наследственного заболевания относятся к совершенно разным областям медицины.

Однако обе технологии отражают важное изменение подходов к лечению детей.

В диагностике внимание постепенно смещается от разовой интерпретации изображения к стандартизированной процедуре, качество которой можно измерять и контролировать.

В терапии наследственных заболеваний исследователи пытаются перейти от постоянной компенсации последствий генетического дефекта к воздействию на лежащий в его основе биологический механизм.

Разумеется, степень технологической готовности этих направлений различается.

Алгоритмы анализа костного возраста уже проходят клиническую проверку в разных странах. Некоторые решения этого класса используются в медицинской практике, хотя их применимость зависит от конкретной системы, группы пациентов и условий эксплуатации.

Автоматизированная диагностика дисплазии тазобедренных суставов развивается, но особенно нуждается во внешней валидации и оценке влияния на клинические решения.

Генная терапия дефицита 21-гидроксилазы, представленная на московском съезде, пока находится на экспериментальном этапе.

Объединять эти результаты в одну историю о готовности новых технологий было бы неправильно.

Зато вместе они показывают, насколько широкий спектр задач охватывает современная педиатрическая наука: от повышения точности измерений до попыток восстановить нарушенную функцию органов.

Для пациентов решающим станет не качество алгоритма, а качество медицинского решения

Внедрение искусственного интеллекта в педиатрию должно оцениваться не только по техническим характеристикам.

Например, программа может определять анатомические ориентиры с ошибкой менее 2 мм, но это еще не отвечает на вопрос, уменьшает ли она количество пропущенных случаев дисплазии.

Алгоритм может определять костный возраст с расхождением около полугода относительно экспертной оценки, но требуется установить, помогает ли его использование точнее выявлять нарушения роста и выбирать необходимое лечение.

Другими словами, медицинская ценность технологии определяется тем, улучшает ли она диагностику и последующие решения врача.

Для систем здравоохранения важна также возможность постоянного контроля качества исследований.

На съезде главный врач московского Центра диагностики и телемедицины Юрий Васильев сообщил, что с 2019 по 2026 год количество лучевых исследований в Москве увеличилось в шесть раз.

На фоне расширения диагностической деятельности используются алгоритмы, проверяющие положение пациента, анализирующие изображения и выявляющие расхождения между врачебными заключениями и результатами автоматизированной обработки.

Подобный подход позволяет рассматривать искусственный интеллект не только как инструмент распознавания заболеваний, но и как дополнительный элемент системы обеспечения качества.

Однако сам по себе шестикратный рост числа исследований не доказывает повышения доступности или качества медицинской помощи. Для таких выводов нужны сведения о структуре обследований, количестве пациентов, диагностической результативности и клинических исходах.

В отношении генной терапии критерии еще строже.

Для пациента с врожденной недостаточностью 21-гидроксилазы клинически значимым результатом стало бы не только улучшение лабораторных показателей, но и устойчивое восстановление гормональной функции, снижение риска надпочечниковых кризов и, потенциально, уменьшение потребности в заместительном лечении.

Пока ни один из этих эффектов для представленной экспериментальной технологии у людей не установлен.