Autor : Maja Marklowska-Tomar
2020-05-17 17:46
Zespół naukowców z Politechniki Śląskiej w Gliwicach opracował internetowy system CIRCA do wspierania diagnostyki obrazowej COVID-19. Projekt został zrealizowany we współpracy z Polskim Lekarskim Towarzystwem Radiologicznym i kilkunastoma uczelniami oraz placówkami medycznymi z całego kraju.
System CIRCA, na którego realizację Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego przeznaczyło 600 tys. zł dofinansowania, jest dostępny w internecie pod adresem https://covid.aei.polsl.pl/. Można z niego korzystać nieodpłatnie z każdego miejsca na świecie. Baza, na podstawie której rozpoznaje COVID-19, została stworzona w oparciu o ponad 1200 zdjęć RTG płuc osób chorych.
Komu i w czym może pomóc CIRCA?
Internetowy system CIRCA ma na celu wsparcie i przyspieszenie diagnostyki obrazowej COVID-19 w szpitalnych oddziałach ratunkowych (SOR). Opracował je zespół naukowców pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Joanny Polańskiej, dziekan Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej. – Ponieważ objawy chorobowe we wczesnym stadium zapalenia płuc i COVID-19 są w większości bardzo podobne, pojawiła się potrzeba stworzenia narzędzia dla lekarzy niebędących radiologami, które mogłoby utwierdzić ich w przekonaniu, że obraz, który pozyskali w badaniu RTG, jest obrazem wskazującym rozwinięcie choroby w stronę COVID-19 – wyjaśnia prof. Joanna Polańska.
CIRCA wykorzystuje techniki uczenia maszynowego, które pozwolą lekarzom dyżurującym na izbach przyjęć oraz w szpitalnych oddziałach ratunkowych na wstępną ocenę charakteru zmian w rejonie płuc pacjentów z zaburzeniami czynności oddechowych. System umożliwia identyfikację pacjentów wymagających zróżnicowanej pomocy personelu medycznego. Ułatwi także diagnostykę w przypadku dużej liczby zakażeń, dając możliwość wydzielenia na podstawie ogólnodostępnego badania RTG grupy osób o wysokim ryzyku zmian obrazowych typowych dla COVID-19.
Jak rozpoznać płuca "covidowe"?
– My korzystamy ze sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego. Pokazujemy przykłady i określamy: to są płuca zdrowe, to są płuca z zapaleniem płuc, to są płuca "covidowe". Program analizuje obraz do najmniejszych jego cząsteczek. Przez bardzo szczegółową analizę wielu obrazów jest w stanie wyodrębnić charakterystyczne cechy, czyli tzw. sygnaturę radiomiczną każdej jednostki chorobowej, w tym również COVID – mówi prof. J. Polańska. I dodaje: – Liczymy na to, że wesprzemy radiologów, którzy do tej pory swoje wytyczne, jak rozpoznawać COVID, stworzyli na bazie wizualnej obrazu. Analiza obrazów wiąże się też z kontekstem. Oko postrzega inaczej tę samą barwę i jej intensywność w zależności od otoczenia. Maszyna widzi cały czas tak samo i liczymy, że pokaże jeszcze dodatkowe cechy obrazu płuc przy infekcji COVID-19.
Obecnie system CIRCA służy rozróżnieniu trzech podstawowych stanów: obrazu bez zmian chorobowych (zdrowe płuca), ze zmianami charakterystycznymi dla zapalenia płuc w COVID-19 oraz ze zmianami charakterystycznymi dla innych stanów zapalnych płuc (bakteryjnych i wirusowych).
System dostępny za darmo i w każdym miejscu
Stworzony silnik obliczeniowy został sprzęgnięty z portalem internetowym, umożliwiając tym samym korzystanie z systemu w trybie online wielu użytkownikom równocześnie. Analiza zdjęć za pomocą bezpłatnego i ogólnodostępnego systemu nie wymaga rejestracji.
– Rejestracji wymaga tylko chęć podzielenia się zdjęciami. Musimy wiedzieć, kto załadował zdjęcia i mieć pewność, że jest to jednostka szpitalna, ponieważ takie zdjęcie jest ładowane z informacją diagnostyczną. Oczywiście jest ono w pełni anonimizowane, natomiast zawiera informację, jakie było rozpoznanie dla tego pacjenta. To musi być potwierdzone przez lekarzy – wyjaśnia prof. Polańska.
Powstanie baza danych o COVID-19
W ramach projektu powstanie ogólnopolska baza danych obrazowych PolCOVID, która pozwoli na retrospektywną, dogłębną analizę dziesiątek tysięcy zdjęć RTG. Umożliwi opracowanie szczegółowych wytycznych diagnostycznych dla klinicystów oraz identyfikację sygnatury radiomicznej COVID-19 na różnych etapach zaawansowania. W przyszłości, poprzez szczegółową analizę danych zebranych w trakcie epidemii wspartą weryfikacją wydawanych na bieżąco opinii radiologów, możliwe będzie określenie cech radiomicznych i zakresów ich zmienności charakterystycznych dla COVID-19.
Wspólne dzieło kilkunastu instytucji
W projekt zaangażowało się kilkanaście jednostek w kraju:
• Śląski Uniwersytet Medyczny (Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Zakaźnych i Hepatologii i Szpital Jednoimienny Zakaźny w Bytomiu oraz Zakład Medycyny Nuklearnej i Diagnostyki Obrazowej);
• Uniwersytet Medyczny w Białymstoku (Klinika Alergologii i Chorób Wewnętrznych oraz Klinika Chorób Zakaźnych i Hepatologii);
• Warszawski Uniwersytet Medyczny (II Zakład Radiologii Klinicznej oraz Zakład Radiologii Pediatrycznej);
• Uniwersytet Medyczny w Łodzi (Zakład Diagnostyki i Terapii Radiologicznej i Izotopowej oraz Klinika Chirurgii Ogólnej i Kolorektalnej);
• Gdański Uniwersytet Medyczny (II Zakład Radiologii);
• Uniwersytet Rzeszowski (Klinika Chorób Zakaźnych, Centrum Medyczne w Łańcucie);
• Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu (Klinika Chorób Zakaźnych i Hepatologii);
• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Collegium Medicum w Bydgoszczy (Katedra I Oddział Kliniczny Chorób Zakaźnych i Hepatologii);
• CMKP Warszawa (Zakład Diagnostyki Radiologicznej i Obrazowej);
• Wojewódzki Szpital Specjalistyczny we Wrocławiu;
• Uniwersytecki Szpital Kliniczny w Opolu (Zakład Kliniczny Diagnostyki Obrazowej);
• Wojewódzki Szpital Zespolony w Kielcach (Zakład Diagnostyki Obrazowej);
• Szpital Śląski w Cieszynie (Zakład Diagnostyki Obrazowej);
• Szpital Jednoimienny Zakaźny Megrez Sp. z o.o. w Tychach (Zakład Diagnostyki Obrazowej).
Na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej prowadzone są też inne projekty dotyczące zapobiegania lub diagnozowania COVID-19: Cornelia - jego celem jest analiza zmian neurologicznych oraz The Code, badający czynniki ryzyka powikłań COVID-19.
Polecamy także:
Brama odkażająca z Gliwic w finale prestiżowego konkursu
Dwoje młodych kardiologów z Polski z prestiżowym stypendium ESC
Pionierski zabieg implantacji stentgraftu piersiowego w Rzeszowie