Neurónová sieť dokáže rozlíšiť nádorové nálezy od zdravého tkaniva

Študentom Fakulty riadenia a informatiky (FRI UNIZA) sa podarilo natrénovať konvolučnú neurónovú sieť, ktorá vie rozlíšiť nádorové nálezy od zdravého tkaniva s presnosťou 82 %. Neurónové siete v biomedicíne sú témou výskumného tímu na FRI UNIZA, uskutočňujú sa formou fakultnej praxe, ale aj doktorandského štúdia. Výsledky výskumu môžu pomôcť lekárom pri identifikácii problému s ohľadom na včasnú liečbu pacienta a pre efektívnejšie procesné riešenie pri skríningovom mamografickom vyšetrení.

Študenti študijného programu Informatika na FRI UNIZA pracovali s verejne dostupnou databázou CBIS-DDSM, ktorá obsahuje mamografické snímky zachycujúce nádorové nálezy. Podarilo sa im natrénovať konvolučnú neurónovú sieť, ktorá rozlišuje nádorové nálezy od zdravého tkaniva s presnosťou 82 %. Okrem toho zistili, že v databáze sa nachádzajú nálezy, ktoré nie sú anotované, čo im potvrdili aj lekári a odborníci, na ktorých sa s problémom obrátili. Vytvorili preto program, využívajúci ich natrénovanú neurónovú sieť, ktorého cieľom bolo prehľadať jednotlivé mamografické snímky a identifikovať neoznačené nálezy tak, aby mohli byť anotované a doplnené do databázy.

Lekári by vďaka tejto neurónovej sieti a programu, ktorý ju využíva, mohli presnejšie a rýchlejšie určiť, či sa v tkanive nachádza nádorový nález a aký je jeho stupeň. V súčasnosti posudzujú tento nález dvaja nezávislí lekári, vytrénovaná neurónová sieť by však v budúcnosti mohla jedného z nich zastúpiť a nález by tak posudzoval len jeden lekár a jedna neurónová sieť. Tomuto novému návrhu riešenia však predchádza splnenie niekoľkých technologických procesov vrátane dodržania podmienok ohľadom GDPR.

Obhajoba fakultnej praxe s názvom Zber a anotácia dát pre trénovanie umelej inteligencie v biomedicínskych aplikáciách sa uskutočnila koncom januára 2022. Fakultnú prax absolvovali študenti T. Štulrajter a Z. Pečeňa, každý v trvaní 150 hodín. Prax je povinnou súčasťou výučby, je platená a prebehla veľmi úspešne pod vedením prof. Mgr. Ivana Cimráka, Dr. Za svoj výskum v oblasti biomedicínskeho modelovania a simulácií získal prof. Cimrák v roku 2012 ocenenie Inovatívny čin roka a jeho výskumná skupina spolupracuje s viacerými zahraničnými partnermi, ako sú napríklad Danube University Krems (Rakúsko) a ďalšie.

Výskumná téma na FRI UNIZA pokračuje doktorandským štúdiom, na ktoré bol prijatý Ing. A. Mračko. Špecifikom tohto štúdia je absolvovanie odbornej stáže v Onkologickom ústave sv. Alžbety v Bratislave. Hlavným cieľom stáže je vytvorenie novej znalostnej databázy, ktorá by bola bohatšia a aktuálnejšia v porovnaní s verejne dostupnou databázou CBIS-DDSM. Inovatívne technické riešenie doktoranda z FRI UNIZA by mohlo byť lekárom veľmi nápomocné, o jeho výsledkoch budeme aktuálne informovať.

„Hodnotenie mamografických snímkov nie je jednoduché. Existuje síce päť základných stupňov nálezu, ale z pohľadu lekára je ich oveľa viac... Pre ich presné určenie, či už ide o nález – hmotu alebo kalcifikáciu - je novo navrhnutá neurónová sieť, presnejšie hodnotenie snímkov a bohatšia databáza riešením, ktoré by lekárom prácu výrazne zjednodušilo,“ povedal prof. Cimrák z FRI UNIZA.