PORTAL MIASTA GDAŃSKA
PL | EN | DE

Skuteczniejsza walka z guzami nerek dzięki naukowcom i studentom Politechniki Gdańskiej

Skuteczniejsza walka z guzami nerek dzięki naukowcom i studentom Politechniki Gdańskiej
Na Politechnice Gdańskiej powstał nowatorski system do rozpoznawania złośliwości guzów nerek. Dzięki niemu możliwa będzie dokładniejsza diagnoza, a także zmniejszenie liczby niepotrzebnych operacji narażających zdrowie i życie pacjentów. System to odpowiada na potrzebę zgłoszoną przez jeden z gdańskich szpitali i już wkrótce będzie tam testowany.
Na zdjęciu zespół Radiato.ai. Od lewej: Roman Karski, dr inż. Paweł Syty, Aleksander Obuchowski, dr inż. Patryk Jasik, Mateusz Anikiej, Barbara Klaudel, Bartosz Rydziński, lek. Mateusz Glembin. Naukowcy pozują na schodach wejściowych do gmachu głównego Politechniki Gdańskiej
Na zdjęciu zespół Radiato.ai. Od lewej: Roman Karski, dr inż. Paweł Syty, Aleksander Obuchowski, dr inż. Patryk Jasik, Mateusz Anikiej, Barbara Klaudel, Bartosz Rydziński, lek. Mateusz Glembin. Naukowcy pozują na schodach wejściowych do gmachu głównego Politechniki Gdańskiej
fot. Aleksander Obuchowski

 

Większość pacjentów, u których występują guzy nerek, to osoby starsze, dla których operacja usunięcia guza może okazać się wysoce ryzykowna. Zdaniem lekarzy, jeśli guz nie jest złośliwy, bezpieczniej jest nie wykonywać operacji i pozostawić go do dalszej obserwacji.

Określenie złośliwości guza nie jest prostym zadaniem. Szacuje się, że obecnie w Polsce 15 do 20 proc. operacji usunięcia nerki po wykryciu w niej guza wykonywanych jest niepotrzebnie, bo guz, początkowo określony jako złośliwy, po operacji i zbadaniu histopatologicznym okazuje się łagodny.

Rocznie w Polsce wykonuje się około 900 takich operacji, które bez potrzeby narażają zdrowie pacjentów i znacząco pogarszają komfort ich życia, a problem ten będzie w przyszłości tylko narastać. Przyczynić do tego może się również pandemia wirusa SARS-CoV-2, który powodować może choroby nerek nawet u 15 proc. zakażonych nim pacjentów.

System opracowany przez naukowców, lekarzy i studentów

Naukowcy i studenci Politechniki Gdańskiej opracowali system TITAN (Technology In Tumor ANalysis), który przy użyciu technologii uczenia maszynowego i algorytmów sztucznej inteligencji określa prawdopodobieństwo złośliwości guza nerki na podstawie zdjęcia tomografii komputerowej jamy brzusznej.

- System informatyczny TITAN wykorzystuje sztuczną inteligencję do oceny złośliwości guzów nerek na podstawie zdjęcia tomografii komputerowej (TK), osiągając skuteczność na poziomie 87 proc. - informują twórcy projektu.

Do celów stworzenia autorskiego modelu przewidywalności (predykcyjnego), bazującego na metodach uczenia maszynowego, wykorzystano ponad 15 tys. zdjęć tomografii komputerowej z blisko 400 przypadków medycznych.

- Przy opracowywaniu naszego algorytmu przykładaliśmy szczególną uwagę do rozpoznawania guzów łagodnych, gdyż to właśnie poprawne ich wykrycie może potencjalnie uratować życie pacjenta – tłumaczy Aleksander Obuchowski, główny architekt AI projektu. – Nie było to łatwe zadanie, gdyż guzy łagodne stanowiły tylko 26 proc. naszej bazy danych. Po przeanalizowaniu dziesiątek architektur sieci neuronowych i metod przetwarzania obrazów, udało nam się jednak osiągnąć wynik 10/10 poprawnie rozpoznanych guzów łagodnych. 

To pozwoliło z kolei na zbudowanie bazy wiedzy, na której wytrenowane zostały algorytmy wykorzystujące głębokie sieci neuronowe, osiągające tak wysoką skuteczność przy jednoczesnym wychwytywaniu 10 na 10 guzów łagodnych. W rezultacie może się to przełożyć na ocalenie błędnie usuwanych nerek i ograniczenie liczby niepotrzebnych operacji.

- Dzięki wykorzystaniu systemu TITAN lekarz uzyskuje dodatkową opinię w postaci sugestii algorytmu w ciągu zaledwie kilkunastu sekund – wyjaśnia dr inż. Patryk Jasik (lider zespołu). - System nie zastępuje jednak diagnozy lekarskiej, a jedynie zwraca uwagę na to, które przypadki mogły zostać błędnie zaklasyfikowane. Dzięki systemowi, lekarze są w stanie uważniej przyjrzeć się takim guzom, skonsultować diagnozę z innymi specjalistami, bądź skierować pacjenta na dalsze badania. Taka selekcja w rezultacie może znacząco ograniczyć liczbę błędnie zdiagnozowanych guzów.

Dodatkowo, jeżeli w badaniu histopatologicznym okaże się, że guz faktycznie był złośliwy, lekarz może dodać taki przypadek do bazy wiedzy, co usprawni działanie algorytmu w przyszłości.

 

Szpital św. Wojciecha w Gdańsku
Szpital św. Wojciecha w Gdańsku
fot. Grzegorz Mehring/www.gdansk.pl

 

Pierwsze testy w gdańskim szpitalu

System został stworzony w ramach programu e-Pionier, prowadzonego przez Excento, spółkę celową Politechniki Gdańskiej, łączącego zespoły młodych programistów z instytucjami publicznymi w przygotowywaniu innowacyjnych rozwiązań z branży ICT. Problem braku narzędzi diagnostycznych wykorzystujących technologie informatyczne zgłosiła spółka Copernicus Podmiot Leczniczy i zarządzany przez nią szpital św. Wojciecha w Gdańsku, a dokładnie  - dr. n. med. Wojciech Narożański, pracujący w nim specjalista urolog.

System będzie w najbliższym czasie testowo wdrożony w szpitalu św. Wojciecha, gdzie lekarze wykorzystywać go będą w diagnozie bieżących przypadków guzów nerek. Jest to pierwszy tego typu system w Polsce, który będzie wykorzystywany w praktyce. 

W zespole Radiato.ai, który stoi za projektem TITAN połączono kompetencje i możliwości pracowników badawczo-dydaktycznych Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG w osobach dr inż. Patryka Jasika (lider zespołu) oraz dr inż. Pawła Sytego (właściciel produktu). W zespole działali także studenci wspomnianego wydziału oraz Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki: Aleksander Obuchowski (główny architekt AI), Roman Karski (data scientist), Barbara Klaudel (specjalistka od obrazów medycznych), Bartosz Rydziński (backend developer) i Mateusz Anikiej (devops). W rozwój projektu zaangażowany był również lekarz Mateusz Glembin z Oddziału Urologii szpitala św. Wojciecha w Gdańsku.

 

Tematyka projektu wpisuje się w dwa priorytetowe obszary badawcze gdańskiej uczelni – Centrum BioTechMed (zajmuje się m.in. badaniem i wdrażaniem nowoczesnych technologii z zakresu inżynierii biomedycznej) oraz Centrum Technologii Cyfrowych, które koncentruje się m.in. na poprawie szeroko rozumianego bezpieczeństwa i komfortu życia.

 

 

oprac. IBwww.gdansk.plredakcja@gdansk.pl