Naukowcy z Politechniki Śląskiej opracowali internetowy system CIRCA, który ma wspierać i przyspieszać diagnostykę obrazową COVID-19 w szpitalnych oddziałach ratunkowych. Projekt dofinansowało Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
System CIRCA jest dostępny bezpłatnie w internecie.
Serwis dla SOR-ów
CIRCA wykorzystuje techniki uczenia maszynowego, które pozwolą lekarzom dyżurującym na izbach przyjęć oraz oddziałach szpitalnych na wstępną ocenę stanu płuc pacjentów. 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.
Baza, na podstawie której system informatyczny rozpoznaje COVID-19 została stworzona w oparciu o ponad 1200 zdjęć RTG płuc osób chorych.
Narzędzie opracowano pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Joanny Polańskiej, Dziekan Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki. W skład zespołu weszli: dr inż. Franciszek Binczyk, dr inż. Paweł Foszner, mgr inż. Wojciech Prażuch oraz mgr inż. Aleksandra Suwalska.
– Zaproponowany system analizy radiogramów jest połączeniem kilku konwolucyjnych i klasycznych sieci neuronowych, które wraz z szeregiem procedur pomocniczych pozwalają na automatyczną identyfikację zdjęć RTG płuc, segmentację regionu płuca oraz identyfikację przypadków obrazowo zmienionych w wyniku rozwoju COVID-19 – wyjaśnia prof. Polańska w komunikacie prasowym. – Aktualnie system 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. Trwają także prace nad rozszerzeniem jego funkcjonalności o kolejne jednostki chorobowe – dodaje.
Dostępność w sieci
Silnik obliczeniowy został zaprojektowany w środowisku Python™ i połączony z portalem internetowym, umożliwiając tym samym korzystanie z systemu w trybie on-line wielu użytkownikom równocześnie.
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 – dodaje prof. Joanna Polańska.
Napływające do bazy PolCOVID kolejne badania będą również wykorzystywane na bieżąco do szkolenia systemu SI.
Projekt, uznany za odgrywający kluczową rolę w realizacji polityki naukowej państwa w walce z COVID-19, 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
Projekt zintegrował środowiska naukowe
W tworzenie CIRCA, realizowane we współpracy z Polskim Lekarskim Towarzystwem Radiologicznym, którego prezesem jest prof. dr hab. n. med. Andrzej Cieszanowski, zaangażowało się kilkanaście jednostek w kraju:
• Śląski Uniwersytet Medyczny: Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Zakaźnych i Hepatologii i Szpital Jednoimienny Zakaźny w Bytomiu – prof. Jerzy Jaroszewicz oraz Zakład Medycyny Nuklearnej i Diagnostyki Obrazowej – prof. Jan Baron, prof. Katarzyna Gruszczyńska;
• Uniwersytet Medyczny w Białymstoku: Klinika Alergologii i Chorób Wewnętrznych – prof. Marcin Moniuszko oraz Klinika Chorób Zakaźnych i Hepatologii – prof. Robert Flisiak;
• Warszawski Uniwersytet Medyczny: II Zakład Radiologii Klinicznej – prof. Andrzej Cieszanowski oraz Zakład Radiologii Pediatrycznej – dr Przemysław Bombiński;
• Uniwersytet Medyczny w Łodzi: Zakład Diagnostyki i Terapii Radiologicznej i Izotopowej – prof. Agata Majos oraz Klinika Chirurgii Ogólnej i Kolorektalnej – prof. Michał Mik;
• Gdański Uniwersytet Medyczny: II Zakład Radiologii – prof. Edyta Szurowska;
• Uniwersytet Rzeszowski: Klinika Chorób Zakaźnych Uniwersytetu Rzeszowskiego, Centrum Medyczne w Łańcucie – dr Robert Pleśniak;
• Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Klinika Chorób Zakaźnych i Hepatologii – prof. Krzysztof Simon;
• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Katedra I Oddział Kliniczny Chorób Zakaźnych i Hepatologii – prof. Małgorzata Pawłowska;
• Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego, Warszawa, Zakład Diagnostyki Radiologicznej i Obrazowej – prof. Jerzy Walecki;
• Wojewódzki Szpital Specjalistyczny we Wrocławiu – dr Magdalena Śliwińska;
• Uniwersytecki Szpital Kliniczny w Opolu: Zakład Kliniczny Diagnostyki Obrazowej – dr Katarzyna Sznajder;
• Wojewódzki Szpital Zespolony w Kielcach: Zakład Diagnostyki Obrazowej – dr Bartosz Markiewicz;
• Zespół Zakładów Opieki Zdrowotnej, Szpital Śląski w Cieszynie: Zakład Diagnostyki Obrazowej – dr Mateusz Nowak;
• Szpital Jednoimienny Zakaźny Megrez Sp. z o.o. w Tychach: Zakład Diagnostyki Obrazowej – dr Barbara Giżycka.
Konsultantami projektu są
- Prof. Andrzej Cieszanowski – lekarz radiolog, prezes Polskiego Lekarskiego Towarzystwa Radiologicznego;
- Prof. Jerzy Walecki – konsultant krajowy w dziedzinie radiologii i diagnostyki obrazowej;
- Prof. Katarzyna Gruszczyńska – lekarz radiolog, Śląski Uniwersytet Medyczny;
- Prof. Edyta Szurowska – lekarz radiolog, Gdański Uniwersytet Medyczny;
- Prof. Piotr Fiedor – lekarz chirurg, Warszawski Uniwersytet Medyczny;
- Prof. Tomasz Smiatacz – lekarz chorób zakaźnych, Gdański Uniwersytet Medyczny.