Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Autor: redakcja

Samouczące się systemy informatyczne pomocą dla radiologów

Samouczące się systemy informatyczne, które na podstawie zgromadzonych danych i doświadczeń potrafią automatycznie analizować również nowe dane, mogą się okazać pomocne w pracy radiologów. Tego typu rozwiązanie powstaje właśnie w…

Samouczące się systemy informatyczne, które na podstawie zgromadzonych danych i doświadczeń potrafią automatycznie analizować również nowe dane, mogą się okazać pomocne w pracy radiologów. Tego typu rozwiązanie powstaje właśnie w Gliwicach. Pilotaż planowany jest na przyszły rok.

Chodzi o system do diagnostyki nowotworów i analizy zmian nowotworowych, oparty o obrazowanie dynamiczne po wzmocnieniu kontrastowym.

„To projekt innowacyjny na skalę świata. Być może takie badania są prowadzone w innych ośrodkach na świecie, ale to jest rzecz bardzo nowa, która bardzo może skrócić i ułatwić (kompleksową – przyp. PAP) analizę takich danych medycznych, np. w zastosowaniach onkologicznych (…). Mam nadzieję, że wdrożenie wyników tego projektu stanie się przełomem” – powiedział PAP dr Jakub Nalepa z Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach.

Trzonem tego innowacyjnego rozwiązania są techniki uczenia maszynowego (ang. machine learning). Jak tłumaczył Nalepa, systemy informatyczne budowane w oparciu o dotychczas zgromadzone i „zrozumiane” dane (np. obrazy medyczne) pozwalają na skrócenie czasu analizy nowych danych.

Naukowiec wskazał, że techniki uczenia maszynowego mogą być wykorzystywane np. do automatycznej segmentacji obrazów medycznych. „Na podstawie danych, które już mamy – to są dane historyczne – możemy stworzyć klasyfikator, który pozwoli na automatyczną analizę nowych obrazów, które nie były dotychczas +widziane+ przez taki system w czasie +treningu+. Możemy w ten sposób skrócić analizę, która musiałaby być wykonana przez człowieka, a jeżeli skracamy analizę obrazów medycznych, skracamy też czas potrzebny do diagnozy” – tłumaczył Nalepa, który jest jednocześnie kierownikiem ds. badań w tym projekcie z ramienia firmy Future Processing.

Innymi słowy – techniki uczenia maszynowego pozwalają na stworzenie takich algorytmów, które na podstawie opisanych wcześniej danych automatycznie „dostosowują się” do nowych danych, wykorzystując zgromadzone doświadczenia.

Wspomniany system dotyczący obrazowania dynamicznego powstaje we współpracy firmy Future Processing z Centrum Onkologii – Instytutem im. Marii Skłodowskiej-Curie w Gliwicach.

Jak podał Nalepa, obrazowanie dynamiczne po wzmocnieniu kontrastowym polega na skanowaniu wybranego obszaru ciała i analizie dynamiki przepływu środka kontrastowego u pacjenta. Pozwala to na wyznaczenie biomarkerów, opisujących charakterystykę i stopień zaawansowania nowotworu, umożliwiając ocenę ryzyka u pacjentów z chorobą nowotworową.

Dzięki segmentacji tego rodzaju danych medycznych można znaleźć w tych obrazach pewne „podejrzane” obszary, które wymagają dalszej analizy przez radiologa.

„Nasz system na pewno nie zastąpi pracy radiologa, ale będzie mógł pomóc w znalezieniu pewnych +podejrzanych+ regionów w obrazach, które powinny być jeszcze dokładniej sprawdzone” – podkreślił Nalepa.

Projekt badawczo-rozwojowy to nie tylko wyzwania medyczne, ale przede wszystkim algorytmiczne. Wśród nich naukowiec wymienił analizę trudnych danych, czyli zagadnienie z zakresu „big data”. Tłumaczył, że chodzi tu nie tylko o dużą ilość tych danych, duży ich rozmiar, ale też ich heterogeniczność, czyli niejednorodność, a także o dane, których jakość nie jest pewna.

Nalepa zaznaczył więc, że zbudowanie takich systemów klasyfikacyjnych opartych o dane o zróżnicowanej jakości jest w praktyce bardzo trudne i wymaga dobrze przemyślanego wstępnego przetwarzania i selekcji danych, które są najbardziej reprezentatywne, np. dla pewnego rodzaju zmian nowotworowych.

Badania nad tym systemem są jeszcze prowadzone. „Mamy nadzieję, że już w przyszłym roku będziemy gotowi do pierwszych, pilotażowych wdrożeń. Wprowadzenie nowego produktu medycznego na rynek jest długim i żmudnym procesem, dlatego że należy udowodnić, że to, co opracowaliśmy rzeczywiście może być użyte w codziennej praktyce onkologicznej” – zaznaczył Nalepa.

W jego ocenie zapotrzebowanie na tego typu pomoc dla radiologów i fizyków medycznych jest nie tylko w Polsce. „Współpracujemy z ludźmi z Cambridge, więc widzimy, że nie tylko w Polsce jest zapotrzebowanie na tego rodzaju rozwiązania i mam nadzieję, że to w przyszłości zaprocentuje, przede wszystkim dla pacjentów” – podsumował.

Projekt ten o budżecie w wysokości 19 mln zł uzyskał dofinansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w wysokości 9 mln zł.

W październiku dr Jakub Nalepa otrzymał Nagrodę im. Witolda Lipskiego, przyznawaną młodym polskim uczonym zajmującym się informatyką.(PAP)

autor: Agnieszka Kliks-Pudlik

akp/ agt/

 

 

 

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Brak komentarzy do Samouczące się systemy informatyczne pomocą dla radiologów

Komórki nowotworowe niszczone z pomocą nanocząstek – projekt łódzkich naukowców

Łódzcy naukowcy opracowali metodę termicznego niszczenia rozsianych komórek nowotworowych z użyciem nanocząstek. Całe piękno tej metody polega na tym, że niszczymy tylko komórki zwyrodniałe – mówi współtwórca rozwiązania prof. Zbigniew…

Łódzcy naukowcy opracowali metodę termicznego niszczenia rozsianych komórek nowotworowych z użyciem nanocząstek. Całe piękno tej metody polega na tym, że niszczymy tylko komórki zwyrodniałe – mówi współtwórca rozwiązania prof. Zbigniew Kołaciński z Instytutu Mechatroniki i Systemów Informatycznych PŁ.

Przy zastosowaniu tej metody przepływające w układzie krwionośnym nanorurki odnajdują guza nowotworowego zawierającego zdegenerowane komórki i się do nich przyczepiają. Napromieniowanie tkanki falą elektromagnetyczną powoduje nagrzanie komórek nowotworowych powyżej temperatury ich apoptozy wywołując nekrozę, czyli śmierć komórek – mówił PAP współtwórca rozwiązania prof. Zbigniew Kołaciński z Instytutu Mechatroniki i Systemów Informatycznych Politechniki Łódzkiej.

Opracowanie metody niszczenie rozsianych komórek nowotworowych jelita grubego z użyciem nanocząstek to rezultat projektu sponsorowanego przez NCBiR, zrealizowanego w Politechnice Łódzkiej, z udziałem Uniwersytetu Medycznego w Łodzi oraz firmy AMEPOX.

Prof. Kołaciński podkreślił, że naukowcy zajmujący się nanotechnologią wychodzą naprzeciw niedoskonałościom obecnie stosowanych metod leczenia raka – leczenia chirurgicznego, w przypadku którego pacjenci zgłaszają się do lekarza zbyt późno, dlatego często jest to leczenie jedynie paliatywne, czyli przeciwbólowe, a także chemioterapii i radioterapii, których stosowanie niszczy niestety także komórki zdrowe.

„Powstała wśród naukowców, którzy zajmują się nanotechnologią, chęć wprowadzenia nanocząstek do likwidacji komórek rakowych. Te nanocząstki muszą być zasobnikami leków lub innych elementów, które potrafią zniszczyć komórki rakowe” – wyjaśnił prof. Kołaciński.

Na Politechnice Łódzkiej opracowano metodę otrzymywania takich nanozasobników poprzez syntezę nanorurek węglowych różnymi metodami: łukową, metodą plazmy mikrofalowej oraz chemicznego osadzania z fazy gazowej. Nanorurki zawierają w sobie ferromagnetyk np. żelazo, które można następnie rozgrzać przy pomocy fali elektromagnetycznej.

„Jeżeli taki zasobnik wprowadzimy do organizmu i przyłączymy go do komórek rakowych, spełni on rolę mikroźródła grzejnego, które zniszczy te komórki. Jest to zniszczenie całkowite, bo jeżeli temperatura komórki nowotworowej przekroczy 42 stopni C, następuje jej nekroza” – podkreślił prof. Kołaciński.

Martwe komórki nowotworowe są wydalane z organizmu, a komórki zdrowe pozostają dalej żywe. „Całe piękno tej metody polega na tym, że niszczymy tylko komórki zwyrodniałe” – ocenił naukowiec.

Łódzcy uczeni opracowali metodę adresowania nanorurek węglowych jako zasobników do komórek rakowych przy pomocy przyłączonych do kwasu foliowego specyficznych ligandów, które mają zdolność znajdowania komórek rakowych. Takie zasobniki mogą być wstrzykiwane do organizmu, bądź podawane przez skórę lub w formie tabletki. Badacze opracowali także urządzenie do hipertermii, czyli nagrzewania komórek falą elektromagnetyczną.

Nanozasobniki biegną w układzie krwionośnym i odnajdują chore komórki – uruchamiany jest wówczas proces termoablacji tzn. nagrzewania polem elektromagnetycznym. ”Chore komórki podlegają napromieniowaniu falą elektromagnetyczną o wysokiej częstotliwości radiowej, która podgrzewa żelazo w procesie hipertermii niszczącej komórki rakowe” – dodał naukowiec.

Do tego celu łódzcy naukowcy wykorzystują generatory o częstotliwości radiowej pracujące w zakresie od setek kiloherców do rzędu kilkudziesięciu megaherców. „Opracowaliśmy urządzenie do hipertermii, czyli nagrzewania komórek falą elektromagnetyczną, które wraz z patentem adresującym zasobniki do komórek rakowych, tworzy całość, która likwiduje wyłącznie zwyrodniałe komórki” – podkreślił prof. Kołaciński.

Metoda naukowców z PŁ została przebadana na komórkach nowotworowych jelita grubego. Konieczne są jeszcze testy na zwierzętach i testy kliniczne. W końcowej fazie wdrożenia klinicznego projektu naukowcy planują umieszczenie całego człowieka w urządzeniu emitującym kontrolowane dawki pola elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej.

Prof. Kołaciński liczy na to, że za 10 lat ta metoda ta będzie skutecznie stosowana w określonych typach nowotworów. „Na pewno nie do wszystkich typów, natomiast w określonych typach nowotworów zostanie sprawdzona i będzie mogła być stosowana” – ocenił naukowiec. (PAP)

szu/ ksk/ zan/

 

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

1 komentarz do Komórki nowotworowe niszczone z pomocą nanocząstek – projekt łódzkich naukowców

Type on the field below and hit Enter/Return to search