Gdańsk: Naukowcy z Politechniki Gdanskiej udaremnią zbędne operacje nerek. Sztuczna inteligencja zweryfikuje złośliwość nowotworów

Guzy nerek pojawiają się najczęściej u osób starszych, dla których takie operacje bywają wysoce ryzykowne. Jednocześnie – jak przypominają naukowcy z Politechniki Gdańskiej – w Polsce nawet od 15 do 20 proc. zabiegów usunięcia nerki z powodu obecności guza jest wykonywanych niepotrzebnie. To oznacza rocznie ok. 900 zbędnych operacji.

Zdaniem lekarzy, jeżeli guz nie jest złośliwy, bezpieczniej jest nie wykonywać operacji i pozostawić guz jedynie do dalszego obserwowania. Określenie złośliwości guza nie jest jednak prostym zadaniem.

By pomóc lekarzom i pacjentom, naukowcy z gdańskiej uczelni opracowali oparty na technologii uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji system TITAN (Technology In Tumor ANalysis), który potrafi określić prawdopodobieństwo złośliwości guza nerki na podstawie samych zdjęć tomografii komputerowej jamy brzusznej.

Nowoczesny system stworzono 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.

Do wytrenowania sztucznej inteligencji badacze użyli ponad 15 tys. zdjęć tomograficznych pochodzących od prawie 400 pacjentów. Opracowany system jest skuteczny w 87 proc.,.

– Przy opracowywaniu naszego algorytmu przykładaliśmy szczególną uwagę do rozpoznawania guzów łagodnych, gdyż to właśnie poprawne ich wykrycie może potencjalnie uratować życie pacjenta – wyjaśnia 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 się nam jednak osiągnąć wynik 10/10 poprawnie rozpoznanych guzów łagodnych.

Co prawda, komputer sam nie będzie stawiał diagnoz, ale ma stanowić ważną pomoc dla specjalistów.

– Dzięki wykorzystaniu systemu TITAN, lekarz uzyskuje dodatkową opinię w postaci sugestii algorytmu w ciągu zaledwie kilkunastu sekund – tłumaczy dr inż. Patryk Jasik. – 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.

Ponadto, jeżeli w badaniu histopatologicznym okaże się, że guz rzeczywiście był złośliwy, lekarz może dodać taki przypadek do bazy wiedzy, co w przyszłości poskutkuje usprawnieniem działania algorytmu.

Problem braku narzędzi diagnostycznych wykorzystujących technologie informatyczne został zgłoszony z ramienia spółki Copernicus Podmiot Leczniczy Sp. z o. o. oraz Szpitala św. Wojciecha w Gdańsku przez dra n. med. Wojciecha Narożańskiego. To właśnie w Szpitalu św. Wojciecha system zostanie wdrożony testowo, a lekarze będą wykorzystywać go 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, udało się połączyć kompetencje i możliwości pracowników badawczo-dydaktycznych:

• Wydziału FTiMS PG w osobach:

  • dra inż. Patryka Jasika (Team Leader)
  • oraz dra inż. Pawła Sytego (Product Owner)

• a także studentów Wydziałów FTiMS i ETI:

  • Aleksandra Obuchowskiego (Head AI Architect),
  • Romana Karskiego (Data Scientist),
  • Barbary Klaudel (Medical Image Specialist),
  • Bartosza Rydzińskiego (Backend Developer)
  • i Mateusza Anikieja (Devops).

W zespole pracował również lekarz Mateusz Glembin z Oddziału Urologii Szpitala św. Wojciecha w Gdańsku.