Cyfrowy bliźniak i sztuczna inteligencja zmienią onkologię płucną

Naukowcy Politechniki Krakowskiej we współpracy z partnerami z ośrodków naukowych w Danii i Włoszech oraz Narodowym Instytutem Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie będą prowadzić interdyscyplinarne badania nad nowymi metodami diagnostyki i przewidywań odpowiedzi na leczenie raka płuc.

Międzynarodowe konsorcjum naukowców otrzymało 4 mln euro grantu z Europejskiej Rady ds. Innowacji (EIC) w ramach programu „Horyzont Europa”. Celem projektu jest opracowanie – opartych na sztucznej inteligencji – nowej generacji narzędzi wspomagania decyzji klinicznych dla pacjentów z rakiem płuca.

Projekt LUMINA (Lung Modeling and Intelligence for Advanced Care: A Digital Twin Approach to Lung Cancer Diagnosis and Treatment), współfinansowany w ramach unijnej ścieżki EIC Pathfinder Challenges 2025, realizować będą: Aalborg University (Dania, lider), Politecnico di Milano (Włochy), Humanitas Research Hospital/Humanitas AI Center (Włochy), Politechnika Krakowska, Narodowy Instytut Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie oraz Region Hovedstaden (Dania).

„Cyfrowe bliźniaki” dla bardziej spersonalizowanej diagnostyki i leczenie raka płuca

Międzynarodowe konsorcjum stworzy w ramach projektu spersonalizowane „cyfrowe bliźniaki” płuc pacjentów. Będą one modelować dynamikę wzrostu raka płuca, umożliwiając predykcyjną diagnostykę oraz dobór spersonalizowanego leczenia. To odpowiedź na bardzo ważne potrzeby kliniczne w leczeniu raka płuc. Często wykrywa się go na późnym etapie. Diagnostyka predykcyjna stanowi jednak wyzwanie, szczególnie u pacjentów bez tradycyjnych czynników ryzyka oraz w sytuacjach, gdy badanie tomografii komputerowej nie wykazuje jednoznacznych oznak guza. Wybór leczenia jest również trudny w przypadku rzadkich stanów klinicznych, które nie wpisują się w standardowe wytyczne terapeutyczne.

Projekt duńskich, polskich i włoskich naukowców zakłada modelowanie wzrostu guza w czasie oraz generowanie prognoz indywidualnej odpowiedzi na leczenie. Klinicyści mogą je wykorzystać do planowania dalszej diagnostyki i terapii. Naukowcy chcą zintegrować techniki oparte na generatywnej sztucznej inteligencji z wiedzą medyczną dotyczącą leczenia raka płuca. Wszystko po to, aby przełożyć tę koncepcję na realne zastosowania kliniczne.

– LUMINA wprowadza przełomową metodologię, której sercem jest architektura sztucznej inteligencji oparta na mechanizmie uwagi, zaprojektowana do łączenia danych pacjentów zbieranych w czasie i pochodzących z różnych źródeł, takich jak tomografia komputerowa, elektroniczna dokumentacja medyczna, wyniki badań laboratoryjnych oraz historia leczenia. Projekt proponuje takie rozwiązania jak interaktywny cyfrowy bliźniak BRONCHI DT do wczesnej diagnostyki, stratyfikacji ryzyka i personalizowanego leczenia raka płuc, a także innowacja „Blood-to-Image”, transformująca biomarkery krwi w wizualizacje jakości tomografii komputerowej – mówi dr hab. inż. Paweł Pławiak, dziekan Wydziału Informatyki i Matematyki Politechniki Krakowskiej, koordynator politechnicznej części badań.

Silne oparcie na danych rzeczywistych

Oprócz prof. Pławiaka w pracach badawczych wezmą udział także dr inż. Wojciech Książek oraz mgr inż. Michał Gandor z Wydziału Informatyki i Matematyki Politechniki Krakowskiej.

– Nasz udział będzie polegał przede wszystkim na opracowaniu i zaimplementowaniu nowej metodyki opartej na metodach sztucznej inteligencji do diagnostyki onkologii płucnej – wyjaśnia prof. Paweł Pławiak.

Kluczowym elementem umożliwiającym realizację projektu LUMINA jest jego silne oparcie na danych rzeczywistych. Projekt bazuje na podstawowym zbiorze danych obejmującym ok. 4 tys. pacjentów ze szpitali w Danii, Włoszech, Polsce i Korei Południowej. W dalszej części projektu zbiór ten rozszerzy się – m.in. poprzez generowanie danych syntetycznych – do ponad 10 tys. pacjentów.

Od badań do innowacji i przyszłego zastosowania klinicznego

Ambicją LUMINA jest dostarczenie lekarzom, pacjentom i świadczeniodawcom opieki zdrowotnej proaktywnego narzędzia do samodzielnego zarządzania danymi wspieranego przez sztuczną inteligencję oraz wyposażenie specjalistów w zaawansowany system wspomagania decyzji medycznych. Cel ten ma zostać zrealizowany w ramach otwartej platformy, którą można będzie dostosować do wielu typów nowotworów. Projekt ma wyjść poza etap potwierdzenia koncepcji, rozwijając podstawy naukowe i technologiczne dla przełomowych innowacji w leczeniu nowotworów.

– Grant to pierwszy z kilku kroków w kierunku rozwiązania, które – jeśli prace będą postępować pomyślnie – może zostać wdrożone i znacząco poprawić leczenie raka płuca w ciągu 10-15 lat – mówi prof. Izabela Ewa Nielsen z Uniwersytetu w Aalborgu, koordynatorka całego przedsięwzięcia.

Źródło: informacja prasowa

Czytaj także: Polski Second Brain ma przewidywać wypalenie, depresję i oceniać reakcję na leczenie