W atykule
Zespół polskich naukowców opracował bezpłatną aplikację MaksChroms, która pozwala szybko i precyzyjnie obliczyć dawkę promieniowania pochłoniętą przez organizm. Program, wykorzystujący sztuczną inteligencję, może okazać się przełomem w biodozymetrii.
Biodozymetria — gdy ciało samo mówi, ile pochłonęło promieniowania
Biodozymetria to nauka, która pozwala oszacować dawkę promieniowania nie poprzez pomiar promieniowania w otoczeniu, lecz na podstawie śladów, jakie zostawia ono w organizmie. W praktyce oznacza to analizę uszkodzeń w komórkach. Jednym z najczęściej stosowanych wskaźników są tzw. chromosomy dicentryczne – chromosomy z dwoma centromerami pojawiające się w wyniku napromienienia.
Im więcej takich anomalii, tym większa dawka promieniowania została pochłonięta. Technika ta ma zastosowanie, np. w radioterapii, w monitoringu pracowników narażonych na promieniowanie, a także po incydentach radiacyjnych.
Do tej pory analizowanie uszkodzeń w chromosomach wymagało żmudnej, ręcznej pracy ekspertów, którzy liczyli je pod mikroskopem. Co powodowało, że metoda była powolna i obarczona ryzykiem błędów interpretacyjnych.
Przeczytaj także: AI gubi się w faktach? 45% odpowiedzi chatbotów zawiera błędy informacyjne – alarmuje raport EBU i BBC
MaksChroms — inteligentny asystent w służbie bezpieczeństwa
Zespół badaczy postanowił usprawnić ten proces. W efekcie powstała aplikacja MaksChroms – darmowe narzędzie wykorzystujące sieć neuronową, czyli algorytmy uczące się na przykładach.
Program działa etapowo: najpierw wycina pojedyncze chromosomy z mikroskopowego zdjęcia metafazowego, a następnie jeden algorytm sprawdza, czy któryś z nich posiada dwa centromery. Potem drugi, w sposób niezależny, szuka centromerów. Dopiero gdy oba moduły „zgodzą się” co do wyniku, oprogramowanie potwierdza identyfikację.
Takie podwójne sprawdzenie minimalizuje ryzyko błędów, nawet w trudnych przypadkach, gdzie elementy na obrazie nakładają się na siebie lub są słabo widoczne. Użytkownik może pracować w trybie pełnej automatyzacji lub półautomatycznym – z możliwością ręcznej weryfikacji i korekt.
MaksChroms to przykład, jak sztuczna inteligencja może wspierać specjalistów w biodozymetrii. Program nie zastępuje człowieka, ale odciąża go w najżmudniejszej części analizy.
Przeczytaj także: Buildots pozyskuje 45 mln dol. na przyspieszenie budów. Co z tego ma biznes budowlany?
Wyniki jak u ekspertów, tylko szybciej
Aby zweryfikować skuteczność algorytmu, naukowcy przetestowali go na międzynarodowej bazie zdjęć MULTIBIODOSE, zawierającej ponad 14 tysięcy mikroskopowych obrazów. Kilka tysięcy z nich zostało wcześniej ręcznie oznaczonych przez ekspertów.
Średni błąd wyliczenia dawki wyniósł około 0,42 Gy, co odpowiada rozbieżnościom, jakie występują między ocenami doświadczonych analityków. Autorzy badań otwarcie opisali też ograniczenia programu. Przy bardzo niskich dawkach promieniowania algorytm ma tendencję do zawyżania liczby uszkodzeń, a przy wysokich – do lekkiego zaniżania. To jednak przewidywalne odchylenia, które można łatwo skorygować poprzez krzywą kalibracyjną w danym laboratorium.
Co istotne, MaksChroms jest projektem otwartoźródłowym – każdy ośrodek może dostosować go do własnej aparatury i metod przygotowania próbek.
W sytuacjach kryzysowych, takich jak awarie reaktorów, uszkodzenia źródeł promieniotwórczych czy ataki radiacyjne, czas ma kluczowe znaczenie. MaksChroms pozwala na szybkie przetwarzanie dużych partii zdjęć, co umożliwia sprawne szacowanie dawek promieniowania i segregację poszkodowanych według stopnia narażenia.
Międzynarodowa współpraca i polski wkład
W prace nad aplikacją zaangażowane były m.in. Federalny Urząd Ochrony przed Promieniowaniem w Niemczech oraz Uniwersytet Hirosaki w Japonii.
Po polskiej stronie w projekcie uczestniczyli:
- Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (Zakład Fizyki Biomedycznej) odpowiadał za opracowanie koncepcji, rozwój narzędzia, a także walidację wyników i późniejsze przełożenie ich na praktyczne
- Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej zapewniło zaplecze eksperckie w klasycznych testach dicentrycznych,
- Wydział Lekarski UW nadał projektowi kontekst kliniczny,
- Robotec.ai odpowiadało za optymalizację modeli sieci neuronowych i interfejs użytkownika,
- Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach wniósł wiedzę biologiczną i cytogenetyczną.
MaksChroms to przykład, jak nauka, technologia i współpraca międzynarodowa mogą stworzyć narzędzie o potencjale ratowania życia. Aplikacja nie tylko automatyzuje kluczowy etap badań, ale też demokratyzuje dostęp do nowoczesnych metod biodozymetrycznych – niezależnie od zasobów danego laboratorium.
Porozmawiaj z nami o sztucznej inteligencji
Dołącz do grupy "AI Business" na Facebooku
Polecamy e-book o AI
AI w marketingu – jak zwiększyć sprzedaż i zaangażowanie klientów?
Test Turinga: Czy AI jest już inteligentniejsze od człowieka?