Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Naukowcy i studenci z Gdańska stworzyli narzędzie do skutecznego diagnozowania guzów nerek

Nerki pełnią szereg istotnych funkcji w organizmie. Bez prawidłowej pracy tego narządu nie jest możliwe chociażby niezakłócone usuwanie produktów przemiany materii. Niestety, tak jak każdy organ, nerki też mogą chorować, co częstokroć prowadzi do poważnych konsekwencji zdrowotnych. Jedną z dolegliwości są guzy nerkowe. To właśnie przy rozpoznawaniu stopnia ich złośliwości jest w stanie pomóc system informatyczny TITAN.

Fot. Biuro prasowe Politechniki Gdańskiej

 

Garść podstawowych informacji

Nerki to narząd parzysty o charakterze wydalniczym, przybierający kształt ziarna fasoli. Organ zlokalizowany jest w tzw. przestrzeni zaotrzewnowej, a przeciętna masa jednego z „ziaren” wynosi 150 g, przy ok. 10-12 cm długości, 5-6 cm szerokości oraz 2-3 cm grubości. Ciekawostką może być fakt, że prawa nerka, ze względu na bliskie sąsiedztwo wątroby, przeważnie mieści się nieco niżej od lewej. Poza tym nerki stanowią swoisty magazyn krwi, gdyż w ciągu minuty przepływa przez nie nawet 1200 ml tej substancji. Krew do nerki dopływa za sprawą tętnicy nerkowej, będącej odgałęzieniem aorty brzusznej. Z kolei za odpływ krwi odpowiedzialna jest żyła nerkowa uchodząca do żyły głównej dolnej. Niestety wymieniony narząd, tak jak każdy, może zostać objęty chorobą. Do jednej z groźniejszych należy nowotwór. Rak nerki to schorzenie występujące bardzo rzadko (3-4% wszystkich nowotworów złośliwych), rozwijające się na skutek rozrostu podejrzanej masy w okolicy miąższu nerkowego. Choroba dotyczy zwykle jednej z nerek i częściej pojawia się u mężczyzn niż kobiet.

Upowszechnienie metod diagnostyki obrazowej wyraźnie zwiększyło wykrywanie bezobjawowych guzów nerek, a za standard zaczęła uchodzić tomografia komputerowa. Jednakże to ultrasonografia jest najczęściej pierwszym badaniem obrazowym wykonywanym w przypadku podejrzenia guza nerki czy ogólnie – niespecyficznych objawów, których źródło można przypisać okolicom jamy brzusznej. USG pozwala ocenić, czy na nerkach (oraz innych narządach) nie pojawiły się przypadkiem niepokojące zmiany morfologiczne.  Rozmiary guza i jego lokalizacja to podstawowe aspekty decydujące o możliwości uwidocznienia zmiany z wykorzystaniem do tego aparatu ultrasonograficznego. Nieprawidłowości zogniskowane w nerkach – począwszy od prostej torbieli,  na ewidentnym guzie nowotworowym skończywszy – mają cały szereg wariantów morfologicznych. Ich znajomość jest bardzo przydatna w diagnostyce różnicowej i w końcowym rozpoznaniu określonej choroby. Wobec tendencji do leczenia nerkooszczędzającego rośnie znaczenie ultrasonografii śródoperacyjnej i laparoskopowej.

 

Podchwytliwy przeciwnik

Badania podmiotowe i przedmiotowe mają ograniczoną wartość w rozpoznawaniu guzów nerek, gdyż „przeciwnicy” częstokroć długo pozostają utajeni i niewyczuwalni w badaniu fizykalnym. Objawy związane z rozwojem guza nerki mogą być spowodowane: wzrostem miejscowym, krwawieniem, zespołami paranowotworowymi bądź przerzutami odległymi. Do najbardziej charakterystycznych należą: bóle okolicy lędźwiowej, krwiomocz i patologiczny opór w jamie brzusznej. Ta tzw. klasyczna triada jest obecnie stwierdzana rzadko (dotyczy 6-10% pacjentów) i świadczy o wysokim zaawansowaniu klinicznym nowotworu. Zespoły paranowotworowe spotyka się w 20-30% objawowych raków nerki. Należą do nich: nadciśnienie tętnicze, kacheksja, neuromiopatie, amyloidoza, podwyższony odczyn Biernackiego, niedokrwistość, dysfunkcja wątroby, hiperkalcemia i nadkrwistość. Często są one związane z zaburzeniami wytwarzanych przez nerkę substancji mających wpływ na ogólnoustrojową homeostazę: erytropoetyny, witaminy D3, prostaglandyn czy reniny. W Polsce odnotowuje się znaczną liczbę zachorowań wśród mężczyzn (ok. 1500), którzy ukończyli 45 lat, natomiast u kobiet nowotwór występuje zazwyczaj po ukończeniu przez panie 55. roku życia (ryzyko zachorowania wzrasta wraz z wiekiem). Niestety uniemożliwienie wczesnego rozpoznania i – co za tym idzie – wdrożenia kuracji, może prowadzić do przerzutów pochodzących zwykle z komórek nabłonka.

Przyczyny raka można sklasyfikować według kryteriów: genetycznych, hormonalnych oraz środowiskowych. Nowotwór najczęściej atakuje osoby, które mają nabytą torbielowatość nerek i są dializowane. Do elementów mających wpływ na genezę nowotworu nerek zalicza się też: wysokie ciśnienie krwi (podczas spoczynku), stosowanie w nadmiarze środków przeciwbólowych, nadużywanie alkoholu, dietę z dużą zawartością białka zwierzęcego, nałogowe palenie papierosów (z racji tego, że substancje składowe dymu tytoniowego prowadzą do uszkodzenia nefronów, czyli komórek budujących nerkę), długotrwałą ekspozycję na środki chemiczne oraz predyspozycje genetyczne.

 

TITAN do szybkiej diagnostyki    

Dzięki wysiłkom naukowców oraz studentów z Politechniki Gdańskiej powstał system informatyczny TITAN (Technology In Tumor ANalysis), którego cel ogniskuje się na określaniu stopnia zagrożenia powodowanego przez danego guza. Przy tworzeniu systemu TITAN wykorzystano szereg elementów będących przedstawicielami najnowszych technologii, takich jak sztuczna inteligencja oraz tomografia komputerowa, a także aspekt czysto praktyczny – doświadczenie lekarzy i naukowców. Zadanie, jakie postawiono przed nowoczesnym systemem, to określenie – na podstawie zdjęcia tomograficznego guza nerek – czy zmiana powinna niepokoić, czy też jest zwyczajną naroślą w żadnym stopniu niezagrażającą zdrowiu bądź życiu pacjenta. Istotny przy tym jest czynnik czasowy. Diagnoza ma zostać przeprowadzona w zaledwie kilkanaście sekund. Dobrodziejstwa płynące z systemu TITAN są bardzo ważne z uwagi na fakt, że wiele operacji przeprowadzanych w Polsce, a dotyczących usunięcia patologicznej narośli, okazuje się zbędnym działaniem. Szacuje się, że na ok. 900 przypadków od 15% do 20% mogłoby nie kończyć się ingerencją chirurgiczną, ponieważ guz w określonej perspektywie nie oddziaływałby negatywnie na zdrowie. Należy przy tym pamiętać, że każda operacja to duże obciążenie dla organizmu, dlatego niepodejmowanie działań może okazać się istotną aktywnością w zakresie zminimalizowania ryzyka. Co więcej, grupą, wśród której guzy nerek wykrywa się najczęściej, są osoby starsze. W ich przypadku interwencja chirurgiczna może mieć jeszcze gorsze przełożenie.

Na zdjęciu zespół Radiato.ai. Od lewej: Roman Karski, dr inż. Paweł Syty, Aleksander Obuchowski, dr inż. Patryk Jasik, Mateusz Anikiej, Barbara Klaudel, Bartosz Rydziński, lek. Mateusz Glembin. Fot. Aleksander Obuchowski  

Do stworzenia modułu predykcyjnego wykorzystano aż 15 tys. zdjęć z tomografii komputerowej obrazujących skalę prawie 400 przypadków medycznych. Opracowany algorytm nauczył się rozpoznawać, który guz nerek jest złośliwy, a który łagodny. Nie było to łatwe zadanie, ponieważ guzy łagodne stanowiły jedynie 26% bazy danych. Po przeanalizowaniu wielu architektur sieci neuronowych udało się jednak uzyskać wynik 10/10, jeśli chodzi o rozpoznawanie guzów łagodnych. Powstanie systemu TITAN nie oznacza natomiast, że leczenie guza nerek przestanie być domeną lekarzy, a zacznie być pracą komputerów. Wyniki podane przez system mają ułatwić i usprawnić pracę medyków, a nie ją zastąpić. TITAN informuje lekarzy, którym przypadkom należy się uważniej przyjrzeć, a co za tym idzie – skonsultować z innymi fachowcami bądź zlecić dodatkowe badania. Wszystko po to, aby ograniczyć liczbę operacji wyłącznie do tych niezbędnych.

Źródła

https://copernicus.gda.pl/aktualnosci/titan-system-informatyczny-wspierajacy-diagnostyke-guza-nerki,

https://www.cyfrowyszpital.pl/titan-nowatorski-system-do-rozpoznawania-guzow-nerek/, 

https://www.onkonet.pl/n_n_rak_nerki_pg_titan.php,

https://www.pap.pl/aktualnosci/news%2C734214%2Cna-politechnice-gdanskiej-powstal-algorytm-ktory-rozpoznaje-guzy-nerek.html,

https://www.gov.pl/web/edukacja-i-nauka/titan-z-gdanska-pomoze-w-walce-z-guzem-nerek,

https://zdrowie.trojmiasto.pl/Sztuczna-inteligencja-bedzie-rozpoznawac-guzy-nerek-n149536.html,

http://www.przeglad-urologiczny.pl/artykul.php?2909,

https://www.google.pl/search?q=nerki+pixabay+zdjecie&tbm=isch&ved=2ahUKEwjI7_XMvdz1AhWFyCoKHX44AScQ2-cCegQIABAA&oq=nerki+pixabay+zdjecie&gs_lcp=CgNpbWcQAzoHCCMQ7wMQJ1D_BFjPHGC-IWgAcAB4AIABjgGIAbgIkgEDMS44mAEAoAEBqgELZ3dzLXdpei1pbWfAAQE&sclient=img&ei=1Bf4Yci1G4WRqwH-8IS4Ag&bih=643&biw=1366#imgrc=P_dw9cvh1GFRgM.

 

KOMENTARZE
news

<Grudzień 2022>

pnwtśrczptsbnd
30
1
2
VI Wigilia PTSF
2022-12-02 do 2022-12-04
5. Forum Nowoczesnej Diabetologii
2022-12-02 do 2022-12-03
3
4
5
6
Biotech Day on GPW
2022-12-06 do 2022-12-06
7
Beauty Innovations 2022
2022-12-07 do 2022-12-08
8
MEDmeetsTECH
2022-12-08 do 2022-12-08
10
11
12
POLISH TELEHEALTH ALLIANCE 2022
2022-12-12 do 2022-12-12
13
WEBINAR | Kosmetyki koszerne
2022-12-13 do 2022-12-13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
Newsletter