Ученые создали новый метод анализа волос, который произвел революцию в сфере диагностики
Новое приложение на основе искусственного интеллекта может произвести революцию в изучении волос и привести к разработке методов диагностики, основанных исключительно на волосах. Исследование, проведенное учеными из Колледжа ветеринарной медицины Университета штата Вашингтон, опубликовано в журнале Journal of Investigative Dermatology.
Модель ИИ ускоряет и упрощает процесс количественного определения волос, позволяя микроскопу сканировать слайды и собирать изображения сотен волос за один раз. За считанные секунды можно получить огромное количество данных высокого разрешения, которые затем обрабатываются алгоритмом глубокого обучения, позволяющим определить цвет, форму, ширину и длину каждого отдельного волоса. Исследователи протестировали прибор на мышином мехе, но он может быть применен и к человеческим волосам.
«Состояние волос человека в какой-то степени отражает его здоровье, и если вы начнете отделять их пинцетом, что делают многие ученые, изучающие волосы, то вы можете сделать несколько по-настоящему интересных открытий, но вам придется делать это вручную, прямо под микроскопом, — говорит Райан Дрискелл, доцент и главный исследователь исследования. — Поэтому возникла идея использовать для этого компьютерную программу».
Концепцию приложения придумал Джассон Маккар, аспирант молекулярных биологических наук ВГУ, которому в лаборатории Дрискелла поручили монотонную работу по ручному разделению тысяч волосков для различных исследовательских проектов, посвященных волосам и коже.
Чтобы воплотить эту идею в жизнь, Маккар обучил модель компьютерного зрения ИИ для идентификации волос с использованием высокопроизводительного вычислительного кластера ВГУ Kamiak. С помощью микроскопа Aperio GT450, установленного в Вашингтонской лаборатории диагностики болезней животных, удалось автоматизировать получение изображений волокон волос с высоким разрешением.
По словам Маккара, это приложение имеет множество применений, в том числе в криминалистике и производстве продуктов для волос, но, пожалуй, самое важное — это возможность оценить состояние здоровья человека или животного по его волосам.
Определив продольные точки данных о том, как выглядят здоровые волосы у каждого вида, можно создать шкалу, по которой врачи и ветеринары смогут оценивать общее состояние здоровья по волосам. Различные заболевания, такие как гормональный дисбаланс или недостаток питательных веществ, изменяют рост волос таким образом, что их можно обнаружить и потенциально использовать для диагностики.
Новая технология может не только определить вид, от которого получен волос, но и пролить свет на возраст, здоровье и этническую принадлежность человека, что может помочь в расследовании уголовных дел.
«В правоохранительных органах существует методика, при которой классификация волосяных волокон используется при расследовании уголовных дел, — говорит Дрискелл. — Она вызывает определенные споры, поскольку в большинстве случаев криминалисты визуально определяют типы волос, найденных на месте преступления, а затем сопоставляют их с ограниченной базой данных типов волос всех млекопитающих».
Дрискелл добавил, что технология позволяет ученым не только проводить высокоточное перекрестное сравнение образцов волос, но и создать обширную базу данных для точного количественного определения типов волос у разных людей и, возможно, их анатомического расположения.
Еще одна возможность, которую дает приложение, говорит Маккар, это оценка влияния различных средств для волос на волосы. «Возьмите образец волос, нанесите на него тестируемое косметическое средство, а затем посмотрите на него с помощью нашего инструмента и увидите, как он изменился», — сказал Маккар.
В последние годы люди особенно часто стали носить медицинские маски, чтобы не распространять вирусы или защититься от них. Но ученые сделали шаг вперед и создали медицинскую маску для лица EBCare, которая не просто защищает, но и анализирует дыхание своего владельца, чтобы дать оценку состояния его здоровья.
