Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Sztuczna inteligencja pomocna w alergologii

Objawy alergiczne są widoczne nawet u ponad 14 mln Polaków – ok. 9 mln cierpi na katar alergiczny, a średnio 5,5 mln ma symptomy astmy. Przeciągająca się alergia potrafi solidnie uprzykrzyć życie. Na szczęście istnieją sposoby, dzięki którym możemy nieco zminimalizować jej skutki. Choć standardowe leczenie zwykle nie jest doskonałe, iskierkę nadziei na przełom daje sztuczna inteligencja. 

Fot. Milton Essex

 

Za alergię uznaje się niewłaściwą reakcję układu odpornościowego. Mimo że potencjalne alergeny występują masowo, u zdrowego człowieka nie inicjują one żadnej reakcji. W przypadku nadwrażliwości, tak jak u alergika, organizm niektóre z cząsteczek traktuje jak wrogów i podejmuje działania mające go przed nimi ochronić.

Środowisko pełne alergenów 

W dużym uproszczeniu alergię może wywołać wszystko – łącznie z wodą, ciążą czy aktywnością fizyczną. Są to jednak skrajnie rzadkie przypadki. Do grupy czynników alergizujących najczęściej zaliczamy: pyłki roślin (uczulają zwłaszcza: brzoza, olcha, bylica, pokrzywa i żyto), kurz (zawarte w nim roztocza), sierść zwierząt, cytrusy, ryby, mleko, jajka, jad owadów, substancje zawarte w ślinie zwierząt (np. psów i kotów), promieniowanie UV i leki (środki przeciwbólowe). Według szacunków nawet 80% alergików tendencję do uczuleń dziedziczy po swoich rodzicach i dziadkach, choć nie bez znaczenia są także: styl życia (dieta), przewlekły stres i środowisko, w jakim się obracamy. Jeśli będziemy częściej przebywać w bardzo zanieczyszczonym powietrzu bądź stykać się z tworzywami sztucznymi i chemikaliami, dołączymy do grupy podwyższonego ryzyka.

W medycynie wyszczególnia się głównie takie alergie, jak: alergia kontaktowa, iniekcyjna, polekowa lub wziewna. Dodatkowo do ich rozróżnienia wykorzystuje się klasyfikację Coombsa i Gella, uwzględniającą patomechanizm rozwoju dolegliwości. Są to:

* reakcja typu natychmiastowego (typ I) – w której dochodzi do połączenia antygenów z przeciwciałami IgE oraz uwolnienia histaminy i innych mediatorów zapalenia. Do tego typu reakcji alergicznej zalicza się np. astma alergiczna, pokrzywka czy alergiczne atopowe zapalenie skóry;

* reakcja cytotoksyczna (typ II) – połączenie antygenu z przeciwciałami klasy IgG lub IgM prowadzi do uszkodzenia komórek. Przykładem reakcji cytotoksycznej jest reakcja przetoczeniowa bądź polekowa niedokrwistość hemolityczna;

* reakcja kompleksów immunologicznych (typ III) – połączenie antygenów z przeciwciałami klasy IgG prowadzi do uwolnienia enzymów lizosomalnych z neutrofilów. Ten rodzaj reakcji alergicznej występuje np. w zapaleniu naczyń i pęcherzyków płucnych;

* opóźniona reakcja komórkowa (typ IV) – skutkiem połączenia antygenu z limfocytami T są uwolnienie cytokin i stymulacja limfocytów cytotoksycznych. Przykładem tej reakcji alergicznej jest wyprysk kontaktowy.

Najczęstsze objawy alergii

Alergiom towarzyszy szereg obniżających komfort życia symptomów. Są to:

* pokrzywka – alergia na skórze może uzewnętrznić się w formie bąbli pokrzywkowych (będących efektem wydzielania histaminy), którym często towarzyszy nieznośny świąd;

* nieżyt nosa – najczęstszą reakcją alergiczną jest nieżyt nosa, przybierający postać kataru. Nasila się w okresie kwitnienia, a objawia m.in.: swędzeniem nosa, gardła oraz oczu, napadami kichania, wyciekaniem z nosa wodnistej wydzieliny, łzawieniem. Może występować także jako katar niesezonowy, czyli towarzyszący nam przez cały rok. W przypadku alergicznego nieżytu nosa należy przede wszystkim wyeliminować z otoczenia chorego czynniki uczulające i zasięgnąć porady alergologa;

* nietolerancja pokarmowa – dotyka szczególnie dzieci, choć może pojawić się również u dorosłego. Najczęściej jej przyczyną jest uczulenie na składniki białka mleka krowiego, takie jak: laktobetaglobulina, laktoglobulina i kazeina. U części osób alergia pokarmowa występuje rodzinnie. Niekiedy towarzyszą jej astma oraz pokrzywka skórna. W leczeniu alergii pokarmowej najlepsza jest dieta eliminacyjna, która polega na wykluczeniu z codziennego jadłospisu podejrzanego czynnika;

* wstrząs anafilaktyczny – to najcięższa postać reakcji alergicznej. Występuje nagle i wiąże się z wielonarządowymi zaburzeniami pracy. Może pojawić się w wyniku kontaktu krwi z obcym białkiem lub po zjedzeniu składnika, na który jesteśmy uczuleni. Wówczas chory mierzy się z takimi objawami jak: gwałtowny niepokój, ból głowy, uczucie kołatania w klatce piersiowej, osłabienie, swędzenie w gardle, wymioty, pokrzywka skórna.

Alergii często towarzyszą także wodnisty katar, duszności czy wysypki. W przebiegu jej ciężkiej postaci może dojść do utraty przytomności oraz zapaści. Jest to stan będący bezpośrednim zagrożeniem życia i musi być leczony w szpitalu.

Diagnostyka 

Alergię przede wszystkim rozpoznajemy, obserwując reakcje swojego organizmu. Jest to o tyle łatwe, iż jej symptomy będą ewidentnie nasilać się w trakcie kontaktu z określonymi czynnikami. Mimo to, by w pełni potwierdzić wstępną diagnozę i określić spektrum dolegliwości, warto wykonać:

* test skórny – metoda obejmuje nałożenie kropli roztworu z potencjalnym alergenem, nakłucie zdrowej skóry w tymże miejscu i jej obserwację. Jeśli po iniekcji skóra się zaczerwieni, mamy do czynienia z reakcją uczuleniową. Testy skórne oraz pomiar poziomu specyficznych przeciwciał IgE to rozpowszechnione badania, jednak ich wyniki nie zawsze są jednoznaczne. Zdarza się, że u pacjenta rejestrowany jest wysoki poziom przeciwciał IgE, ale testy skórne nie wykazują uczulenia na żaden z popularnych alergenów;

* badanie serologiczne – polega ono na analizie surowicy krwi w kierunku obecności w niej przeciwciał / antygenów. Poza tym umożliwia określenie rodzaju wykrytych przeciwciał, co może mieć kluczowe znaczenie w procesie diagnostycznym;

* próby ekspozycyjne (prowokacyjne) – umożliwią ocenę reakcji danego układu na działanie określonych substancji. Ich najpopularniejszymi wariantami są: prowokacja donosowa, dooskrzelowa i pokarmowa. Odtworzenie reakcji uczuleniowych daje wynik dodatni.

Poważne skutki 

Alergia może rozwinąć się u pacjenta w każdym wieku i to nawet w sposób względnie niezauważalny. Jej wykrycie będzie możliwe jedynie za sprawą badań krwi, wskazujących na wielokrotne przekroczenie normy immunoglobuliny klasy E (IgE). Alergię można zaleczyć bądź wyleczyć, dzięki czemu jej objawy zostaną wygaszone. Kiedy dolegliwości się nasilają, oprócz bezwzględnego unikania kontaktu z alergenami konieczne jest wdrożenie farmakoterapii. Zastosowanie znajdują w niej: kortykosteroidy donosowe w postaci aerozolu, doustne inhalatory lub tabletki oraz leki przeciwhistaminowe. Jako krople do nosa i aerozole stosuje się kromoglikany. Pacjenci z astmą oskrzelową doraźnie przyjmują inhalacje preparatami z grupy betamimetyków. Przewlekłe aplikowanie leków może znacznie obciążać narządy wewnętrzne. Z tego względu warto zadbać o swoją mikroflorę, korzystając z probiotyków. 

Jeśli alergia nie jest zaawansowana, zamiast sięgać po medykamenty, lepiej spróbować odczulić organizm. Tę procedurę nazywamy immunoterapią swoistą. Polega ona na stopniowym, kontrolowanym podawaniu alergenów w coraz większych dawkach, dzięki czemu w efekcie kontakt organizmu z dotychczasowym alergenem będzie neutralny. Niestety niemal zawsze jest to długi, nawet kilkuletni proces, prowadzony pod kontrolą lekarza, który może powieść się tylko wtedy, gdy precyzyjnie rozpoznamy uczulacz.

Długookresowe lekceważenie objawów wskazujących na alergię może prowadzić do bardzo nieprzyjemnych konsekwencji. Do najpoważniejszych z nich zalicza się:

* nawracające lub przewlekłe zapalenie zatok – które jest częstym powikłaniem po nieleczonym katarze siennym. W skrajnych przypadkach poza obniżeniem komfortu życia może prowadzić do zapalnego obrzęku powiek bądź zapalenia nerwu wzrokowego lub opon mózgowych;

* częste choroby górnych dróg oddechowych – mogą mieć cięższy przebieg niż u osób, którym nie doskwiera alergia. Ich nawracający charakter jest w stanie doprowadzić do powikłań poza układem oddechowym, np. problemów kardiologicznych;

* astmę – to poważna choroba, która objawia się zaleganiem śluzu w drogach oddechowych i co za tym idzie – napadami duszności oraz uczuciem ucisku w klatce piersiowej. Do wykrycia astmy konieczne jest badanie spirometryczne, które mierzy ilość wdychanego i wydychanego powietrza oraz wykonuje pomiar statyczny i dynamiczny, z uwzględnieniem prędkości przepływu powietrza przez drogi oddechowe.

SkinLogic w służbie alergologii

Nadzieja na skuteczniejszą diagnostykę alergików tkwi w sztucznej inteligencji. W celu precyzyjnej i zautomatyzowanej analizy skórnych testów alergicznych powstał system SkinLogic, nad którego wdrożeniem pracował multidyscyplinarny zespół naukowców. Kierowali nim prof. Robert Nowak z Instytutu Informatyki Politechniki Warszawskiej, prof. Karina Jahnz-Różyk z Wojskowego Instytutu Medycznego i prof. Jacek Stępień ze spółki Milton Essex. Badania kliniczne, które przeprowadzono w Klinice Chorób Wewnętrznych, Pneumonologii, Alergologii i Immunologii Klinicznej Wojskowego Instytutu Medycznego, bazowały na ponad 1,5 tys. obrazach skórnych odczynów alergicznych. Działanie narzędzia opiera się na wielowidmowych technikach obrazowania z wykorzystaniem widma w dalekiej podczerwieni. Charakterystyczny układ sensorów w głowicy HYBRID II w połączeniu z systemem AI szacuje nasilenie alergii, jednocześnie redukując ryzyko błędnego rozpoznania. Unikatowość systemu polega na wykrywaniu nawet subminimalnych zmian, o średnicy poniżej 0,3 mm, co pozwala na precyzyjną identyfikację nowego typu czynnościowych markerów skórnej reakcji alergicznej.

Aparat łączący sprzężone algorytmy uczenia głębokiego i hybrydowy model z kluczowym modułem, którym jest konwolucyjna sieć neuronowa, osiągnął zadowalające wyniki wykrywania odczynów alergicznych w porównaniu ze złotym standardem klinicznym. Rozwojową wersję skanera SkinSens zaprezentowano w listopadzie 2021 r. na Międzynarodowych Targach MEDICA’21 w Düsseldorfie. Zastosowanie systemu SkinLogic na szerszą skalę pozwoli szybciej i dokładniej identyfikować uczulacz oraz dobierać ścieżkę leczenia. 

Źródła

https://www.medonet.pl/magazyny/abc-alergii,alergia---objawy--rodzaje-i-leczenie-alergii--uczulenie-na-pylki,artykul,1587489.html

https://dlaszpitali.pl/nowosci-z-branzy/skinlogic-sztuczna-inteligencja-pomoze-w-wykrywaniu-alergii/

https://pulsmedycyny.pl/polski-system-sztucznej-inteligencji-do-wykrywania-alergii-przeszedl-badania-kliniczne-1141688

Fot. https://pixabay.com/pl/photos/alergia-medyczny-uczulony-alergen-1738191/

KOMENTARZE
news

<Luty 2023>

pnwtśrczptsbnd
1
2
3
4
5
8
9
11
12
13
15
16
18
19
20
21
25
26
1
3
4
5
Newsletter