Badania

Na Politechnice Śląskiej powstał internetowy system wspierania diagnostyki obrazowej COVID-19

Opublikowano: 2020-05-14

forum akademickie
Źródło: www.polsl.pl

Zespół naukowców z Politechniki Śląskiej opracował system internetowy CIRCA do wspierania diagnostyki obrazowej COVID-19. Analiza jest wykonywana na podstawie zdjęć RTG płuc pacjentów.

Projekt został zrealizowany we współpracy z Polskim Lekarskim Towarzystwem Radiologicznym i kilkunastoma uczelniami i placówkami medycznymi z całej Polski. Baza, na podstawie której system informatyczny rozpoznaje COVID-19, została stworzona w oparciu o ponad 1200 zdjęć RTG płuc osób chorych. System CIRCA jest dostępny nieodpłatnie w Internecie pod adresem: https://covid.aei.polsl.pl/.

Internetowy system CIRCA ma na celu wsparcie i przyspieszenie diagnostyki obrazowej COVID-19 w Szpitalnych Oddziałach Ratunkowych (SOR). Narzędzie zostało opracowane pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Joanny Polańskiej, dziekan Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej, przez zespół, w którego skład weszli: dr inż. Franciszek Binczyk, dr inż. Paweł Foszner, mgr inż. Wojciech Prażuch oraz mgr inż. Aleksandra Suwalska.

– 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 ten 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 oddziałach szpitalnych na wstępną ocenę charakteru zmian w rejonie płuc pacjentów z zaburzeniami czynności oddechowych. System umożliwia identyfikację pacjentów wymagających różnego zaopatrzenia ze strony personelu medycznego. Ułatwi także diagnostykę w przypadku dużej liczby zakażeń, dając możliwość wydzielenia na podstawie ogólnie dostępnego badania RTG grupy osób o wysokim ryzyku zmian obrazowych typowych dla COVID-19.

– Korzystamy ze sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego. Pokazujemy przykłady i określamy: to są płuca zdrowe, to są płuca z zapaleniem, 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. – 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 – dodaje.

Aktualnie 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).

Stworzony w środowisku Python™ 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 w pełni anonimizowane, natomiast zawiera informację, jakie było rozpoznanie dla tego pacjenta. To musi być potwierdzone przez lekarzy – wyjaśnia prof. J. Polańska.

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 i 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 ekspertów radiologów, możliwe będzie określenie cech radiomicznych i zakresów ich zmienności charakterystycznych dla COVID-19.

W projekt, realizowany we współpracy z Polskim Lekarskim Towarzystwem Radiologicznym, zaangażowały się także: Śląski Uniwersytet Medyczny, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, Warszawski Uniwersytet Medyczny, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Gdański Uniwersytet Medyczny, Uniwersytet Rzeszowski, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego, Warszawa, Wojewódzki Szpital Specjalistyczny we Wrocławiu, Uniwersytecki Szpital Kliniczny w Opolu, Wojewódzki Szpital Zespolony w Kielcach, Zespół Zakładów Opieki Zdrowotnej, Szpital Śląski w Cieszynie, Szpital Jednoimienny Zakaźny Megrez Sp. z o.o. w Tychach.

Projekt otrzymał dofinansowanie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w wysokości 600 tys. zł. Oprócz pracy nad serwisem CIRCA, na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki są prowadzone kolejne działania w zakresie zapobiegania lub diagnozowania COVID-19. Naukowcy pracują nad projektami: Cornelia, analizującym zmiany neurologiczne, oraz The Code, który bada czynniki ryzyka powikłań COVID-19.

Jadwiga Witek, źródło: PŚl


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie