Despre proiect
Metastazele cerebrale sunt cele mai răspândite neoplasme cerebrale, afectând unul din cinci pacienți adulți cu cancer și reprezentând peste jumătate din tumorile intracraniene la adulți. Detectarea și diagnosticarea precoce sunt cruciale, deoarece leziunile netratate pot duce la întârzierea tratamentului, deficite neurologice grave și reducerea supraviețuirii globale.
Diagnosticul actual și planificarea tratamentului se bazează în mare măsură pe imagistica prin rezonanță magnetică (IRM), care necesită multă muncă și este predispusă la erori, în special în segmentarea manuală și urmărirea leziunilor mici și numeroase. Segmentarea manuală a metastazelor cerebrale din scanările RMN consumă mult timp, cu variabilitate semnificativă și probleme de sensibilitate, ceea ce duce adesea la ratarea leziunilor. Există o nevoie critică nesatisfăcută de metode mai eficiente, mai precise și mai fiabile pentru a asista medicii în diagnosticarea și monitorizarea acestor tumori. Până în prezent, nu există nicio soluție eficientă disponibilă pentru medici.
Progresele recente în domeniul inteligenței artificiale (AI) s-au dovedit promițătoare în abordarea acestor provocări. Modelele bazate pe IA au îmbunătățit segmentarea și detectarea metastazelor cerebrale. Cu toate acestea, variabilitatea protocoalelor RMN, calitatea datelor și generalizarea modelelor rămân obstacole semnificative.
Abordare inovatoare – Cadrul A-BEACON
Propunem dezvoltarea A-BEACON, un sistem bazat pe inteligență artificială conceput pentru a oferi detectarea „zero-miss” și urmărirea eficientă a metastazelor cerebrale. Abordarea noastră propune metodologii și strategii inovatoare de AI pentru augmentarea activă în timpul testării (ACTTA) și bias-uri inductive bazate pe interpretabilitate pentru a spori performanța și fiabilitatea modelului. Utilizând un set de date multicentric de 914 cazuri reanalizate, ne vom antrena și ne vom valida modelele. Acest set de date, selectat pentru diversitatea sa în ceea ce privește caracteristicile imagistice și profilurile leziunilor, va constitui coloana vertebrală a cercetării noastre.
Active Test-Time Augmentation (ACTTA)
Această nouă tehnică va optimiza augmentarea în timpul testării pe baza corecțiilor utilizatorului, îmbunătățind adaptabilitatea și performanța modelului fără a necesita reantrenare.
Interpretability-Based Inductive Bias
Prin încorporarea hărților de saliență pentru a ghida antrenarea modelului, această metodă vizează îmbunătățirea capacităților de detectare prin alinierea caracteristicilor modelului cu cunoștințele experților umani.
Urmărirea leziunilor
Prin combinarea incertitudinilor epistemice și aleatorii, vom dezvolta metode de urmărire a leziunilor în timp, diferențiind metastazele noi de cele existente.
Integrare software (TRL-4-5)
Un prototip de instrument software va fi dezvoltat pentru a integra aceste tehnologii, permițând implementarea și evaluările clinice.
Etapele de implementare
Anul 1 (Luni 1-12)
Inițiere- Lansarea proiectului și angajarea echipei de cercetare.
- Achiziționarea și instalarea echipamentelor necesare.
- Recrutarea pacienților și workshop-uri clinice pentru specificarea protocoalelor.
- Pregătirea seturilor de date: Elveția (n=200), România (n=150), Polonia (n=150).
Anul 2 (Luni 13-24)
Dezvoltare Tehnică- Dezvoltarea modelelor AI de bază pentru segmentare (benchmark cross-validation).
- Dezvoltarea encoder-ului bazat pe interpretabilitate și a variantelor TTA (Test-Time Augmentation).
- Dezvoltarea cadrului ACTTA (Active Test-Time Augmentation).
- Dezvoltarea instrumentului software A-BEACON v1.0 și a modulului de monitorizare (tracking).
- Evaluarea preliminară clinică (human-in-the-loop).
Anul 3 (Luni 25-36)
Evaluare Multicentrică- Evaluarea tehnică avansată a algoritmului de monitorizare (tracking).
- Realizarea analizei radiomice avansate pentru evaluarea heterogenității tumorale.
- Evaluări clinice multicentrice – Runda 1 (Elveția) și Runda 2 (România).
- Publicații tehnice privind cadrul ACTTA și performanța tehnică.
Anul 4 (Luni 37-48)
Validare Finală- Evaluări clinice multicentrice – Runda 3 (Polonia și Bulgaria).
- Finalizarea analizelor și validarea clinică finală a sistemului A-BEACON.
- Pregătirea și publicarea rezultatelor finale clinice și tehnice.
- Eliberarea finală a software-ului A-BEACON către comunitatea științifică.
Consorțiul internațional
Echipa de cercetare
Prof. Dr. Mauricio Reyes
Main Applicant (CH)
Prof. Dr. Claudiu Matei
Project Manager (RO)
Prof. Dr. Jacek Kunicki
Investigator (PL)
Prof. Dr. Elitsa Encheva
Investigator (BG)
Echipa ULBS (România)
Conf. Dr. Bogdan Neamțu
Cercetător senior
Dr. Mariana Sandu
Cercetător
Ing. Darius Petelează
Asistent cercetare