Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Polscy naukowcy opracowali rozwiązanie SkinLogic, które pozwala na sprawniejsze przeprowadzanie skórnych testów alergicznych i otrzymywanie bardziej wiarygodnych wyników. Metoda wykorzystuje kamery wizyjną i termowizyjną oraz system analizujący zdjęcia z pikselową dokładnością.

Autorami opisywanego rozwiązania są specjaliści z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej, zespołu prof. Jacka Stępnia (spółka Milton Essex) i Wojskowego Instytutu Medycznego.

Badania kliniczne dały bardzo dobre rezultaty. System prawidłowo rozpoznaje aż 98% przypadków, w tym również alergii rzadkich. Co więcej, za pomocą SkinLogic można wykrywać zmiany, których średnica nie przekracza 0,3 mm.

Budowa i działanie SkinLogic

Jak podkreślono w komunikacie prasowym Politechniki Warszawskiej (PW), z informatycznego punktu widzenia SkinLogic jest systemem przetwarzania danych. Urządzenie składa się ze statywu oraz wspomnianych na początku kamer. Podczas testów rękę pacjenta należy unieruchomić w statywie. Maszyna wykonuje zdjęcia w świetle widzialnym i podczerwonym w ustalonych momentach, rejestrując to, co dzieje się na fragmentach skóry potraktowanych alergenami. Po otrzymaniu dokumentacji w formie cyfrowej przychodzi czas na wykorzystanie algorytmu stworzonego na PW.

Co istotne, przy standardowej ręcznej procedurze pomiaru reakcji alergicznej (bąbli) wynik nie jest do końca precyzyjny. Gdy wykorzystuje się SkinLogic, pomiar jest natomiast wykonywany przez algorytm. Dodatkowo system bada zarówno wielkość odczynu, jak i inne parametry, np. jego kształt. Przydaje się do tego obraz uzyskany za pomocą widma dalekiej podczerwieni.

Analiza materiału cyfrowego

Podczas analizy zdjęcia dzielone są na segmenty odpowiadające umiejscowieniu nacięć na skórze (każdy segment da się badać osobno). Analizując dane w czasie, można sprawdzić, jak dany fragment się zmieniał.

Skąd pozyskano dane wejściowe dla systemu sztucznej inteligencji? Wykorzystano 1500 obrazów skórnych reakcji alergicznych (rekordów), które lekarze zebrali podczas badań klinicznych na 100 pacjentach. Dzięki nim algorytm mógł się uczyć rozpoznawania, który obraz przedstawia reakcję alergiczną, a który nie.

To, co otrzymujemy dzięki zdjęciom z kamery, to obrazy 100x100 pikseli. Lekarz, który bada bąbel alergiczny, ma do dyspozycji jedynie widoczne gołym okiem pole powierzchni. My badamy wszystkie piksele z otrzymanych obrazów. Można więc powiedzieć, że standardowa diagnoza jest oparta na podstawie jednej wartości, a odczyn badany przez sztuczną inteligencję opiera się na milionie wartości i wykrytych kombinacjach – wyjaśnia kierownik Zakładu Sztucznej Inteligencji prof. Robert Nowak. Dla człowieka znalezienie tych wzorców byłoby niezwykle żmudne, wytrenowany algorytm radzi sobie z tym zadaniem szybko i jest bardzo dokładny. Więcej danych oznacza wprawdzie więcej szumów do wyeliminowania, algorytm radzi sobie jednak i z tym problemem. Nasz system trenował na zestawie wzorów opracowanych przez konsylium lekarskie, ma więc wysokiej jakości fundament - dodaje badacz.

Usprawnienie diagnostyki i planowania leczenia

System przechodzi testy przedrejestracyjne. Gdy już trafi do praktyki klinicznej, może być nieocenioną pomocą. Oznacza bowiem szybsze diagnozowanie, zapewnia bardziej precyzyjne wyniki, a dzięki pozyskiwaniu materiału w formie cyfrowej pozwala na łatwiejsze konsultacje z innymi specjalistami.

Artykuł pt. „Thermography based skin allergic reaction recognition by convolutional neural networks” ukazał się w połowie lutego w piśmie Scientific Reports.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej opracowali nowy elektrolit, który wydłuża żywotność akumulatorów litowo-jonowych. Już został on zastosowany w smartfonach i samochodach elektrycznych.
      Nowy związek, sól LiTDi, jest produkowany na licencji PW przez francuski koncern chemiczny Arkema. Jako pierwsi w Europie opracowaliśmy nowy elektrolit, w dodatku z użyciem mniej toksycznego materiału. Przy użyciu tego materiału ogniwo wolniej się starzeje i jest dużo bardziej odporne na czynniki zewnętrzne. To drugi w historii baterii taki związek. W stosunku do stosowanego przez ostatnie 30 lat posiada podobne parametry elektryczne, ale dużo lepszą odporność temperaturową i chemiczną, mówi doktor habilitowany Leszek Niedzicki.
      Nowy elektrolit aż trzykrotnie wydłuża żywotność akumulatora. A to oznacza, że dzięki niemu akumulatory w samochodach elektrycznych wytrzymają przez cały okres eksploatacji pojazdu i nie będzie trzeba ich wymieniać. Nowy elektrolit pozwala na bezproblemowe działanie akumulatora w temperaturach sięgających 90 stopni Celsjusza. Dzięki temu znika wiele ograniczeń, a akumulatorów w samochodach elektrycznych nie trzeba będzie tak intensywnie chłodzić. To zaś zmniejsza zapotrzebowanie samego samochodu na energię, zatem pozwala na zwiększenie jego zasięgu, szczególnie w upalne dni.
      Uczeni z PW nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa. Pracują nad innymi komponentami akumulatorów, szczególnie przywiązując uwagę do opracowania stałego elektrolitu dla samochodów elektrycznych. Taki elektrolit nie może się zapalić, co zwiększa bezpieczeństwo pojazdu, który legnie poważnemu wypadkowi. Pracują też nad elektrolitami pozbawionymi fluoru. Fluor jest obecnie obecny w każdym elektrolicie, a jest to pierwiastek bardzo toksyczny w razie pożaru. Uczeni z Warszawy już mają na swoim koncie pierwsze sukcesy. Nasz wynalazek działa – nikomu dotąd się to jeszcze nie udało. Jesteśmy pierwsi, którym się to udało w skali laboratoryjnej. Dotąd uważano, że elektrolit bez fluoru nie jest możliwy. Pracuję nad tym z moimi doktorantami, m.in. mgr inż. Klaudią Rogalą i mgr. inż. Markiem Broszkiewiczem, mówi doktor Niedzicki.
      Obecnie naukowcy starają się przeskalować swój wynalazek i stworzyć działające prototypowe akumulatory. Miałyby one nie zawierać fluoru i innych toksycznych oraz trudno dostępnych pierwiastków. Takie urządzenia byłyby tańsze w produkcji, bezpieczniejsze dla środowiska i łatwiejsze w recyklingu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Politechniki Warszawskiej (PW) i Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu chcą sprawdzić, czy z komórek macierzystych z dziąseł da się wyhodować tak potrzebne trzecie zęby.
      Postawiliśmy hipotezę, że tkanki dziąsła są w stanie przekształcić się w inne struktury, a szczególnie konkretna grupa komórek macierzystych. Chcemy zbadać możliwości ich wykorzystania. Dowiemy się, jakiego rodzaju tkanki można z nich wytworzyć - opowiada dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur z Wydziału Chemicznego PW, kierowniczka projektu SteamScaf.
      Należy podkreślić, że stomatolodzy doskonale zdają sobie sprawę z potencjału regeneracyjnego jamy ustnej. Wiadomo, na przykład, że w miejscu usuniętego zęba odbudowują się struktura kostna, chrzęstna i nabłonkowa oraz tkanki nerwowe (w końcu nie tracimy czucia w obrębie objętej zabiegiem części żuchwy/podniebienia).
      Wkład poznański, warszawski i zagraniczny
      Zespół z Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu zajmie się różnicowaniem komórek; ekipą kieruje prof. dr hab. Bartosz Kempisty z Zakładu Histologii i Embriologii, a od strony stomatologicznej wspiera go dr hab. Marta Dyszkiewicz-Konwińska. Jak podkreślono w komunikacie prasowym PW, celem [naukowców z Poznania] będzie różnicowanie komórek pobranych z dziąseł świńskich w kierunku tkanki kostnej, chrzęstnej lub tkanki nerwowej.
      Uczeni z Warszawy opracują za to nośnik, na którym komórki macierzyste zostaną osadzone. Tu będą mogły rosnąć i przekształcać się w tkankę. Syntetyzujemy materiały, z których wykonane zostaną te rusztowania. Materiały będą w pełni biozgodne i resorbowane, czyli po pewnym czasie wchłoną się, a także biomimetyczne, bazujące na składnikach obecnych w naszym organizmie. Docelowo chcielibyśmy dostarczyć też pewne czynniki wzrostu dla tych komórek. Co ciekawe, rusztowania będą miały głównie strukturę włóknistą, przypominającą trochę tkaninę - mówi dr hab. inż. Gadomska-Gajadhur.
      Jeśli wszystko pójdzie z planem, ośrodki z Wielkiej Brytanii i Czech, które specjalizują się w oznaczaniu cech zróżnicowanych komórek, ocenią, czy uzyskana tkanka jest pełnowartościowa. Poza tym określą, czy to tkanka kostna, chrzęstna czy mieszana.
      Poszukiwanie alternatyw
      Japończycy potrafią uzyskać w laboratorium zawiązki zębów. Bazują przy tym na komórkach macierzystych pozyskiwanych z krwi pępowinowej z banków. W Japonii takiej krwi jest dużo, jednak w Polsce kiedyś nie było takiej procedury, stąd bardzo skąpe zasoby. Naukowcy szukają zatem alternatyw dla różnych osób, np. seniorów, którzy potrzebują materiałów kościo- lub zębozastępczych.
      Wbrew pozorom, implanty nie są tak dobrym rozwiązaniem, jak mogłoby się wydawać. Większość ludzi myśli, że w przypadku wypadnięcia zębów są one najprostszym rozwiązaniem. Niestety, każda taka interwencja, wkręcanie czy wyjmowanie implantów, wiąże się z tym, że naturalna kość człowieka osłabia się i następny zabieg jest coraz trudniejszy – mówi dr hab. inż. Gadomska-Gajadhur.
      Problemem są też choroby autoimmunologiczne. U takich pacjentów często atakowana jest bowiem tkanka przy implancie. Zapalenia wokół implantów (periimplantitis) mogą prowadzić do utraty wszczepu.
      Jak widać, rozwiązania, które pozwalają skutecznie i na długo odtworzyć fizjologiczne funkcje uzębienia, są na wagę złota.
      Plany na przyszłość
      Naukowcy wiążą duże nadzieje z ewentualną realizacją części projektu dot. tkanki nerwowej. Wyhodowane neurony i tkanka nerwowa oznaczają bowiem olbrzymi potencjał w zakresie przeszczepów np. w obrębie rdzenia czy nerwów obwodowych.
      Już teraz myślimy o projekcie związanym z komórkami macierzystymi, które chcielibyśmy pobierać od pacjentów stomatologicznych. Do modelu świńskiego zmusiła nas sytuacja – mieliśmy etap zaostrzonej pandemii i wykonywano coraz mniej zabiegów ekstrakcji zębów. Baliśmy się, że pozyskamy bardzo mało materiału i zdecydowaliśmy się na ten bardziej dostępny i podobny do ludzkiego. Docelowo myślimy jednak o dużym europejskim projekcie. Odpowiedź, w jakim kierunku będziemy podążać, da nam SteamScaf [projekt „Biomimetyczne, biodegradowalne podłoża komórkowe do różnicowania komórek macierzystych w kierunku osteoblastów i chondrocytów” potrwa do końca przyszłego roku] – podsumowuje badaczka z PW.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dr Jakub Waldemar Trzciński z Politechniki Warszawskiej (PW) pracuje nad alternatywą dla doustnej terapii osteoporozy. W ramach projektu AlendroSkin powstanie środek do naskórnego stosowania. Nowoczesna nanoformulacja pomoże chorym na osteoporozę, a także pozwoli skuteczniej zapobiegać utracie masy kośćca u osób z grupy ryzyka.
      Obecnie profilaktyka i farmakoterapia osteoporozy opierają się na środkach doustnych, które zawierają niehormonalne pochodne bisfosfonianowe, m.in. kwas alendronowy. Jak podkreślono w komunikacie uczelni, obarczony jest on bardzo niską biodostępnością z przewodu pokarmowego, poniżej 2%, a także ograniczonym wchłanianiem. Poza tym doustne stosowanie kwasu alendronowego wywołuje różne działania niepożądane, takie jak podrażnienia przełyku oraz zapalenie żołądka czy jelita (substancja może powodować miejscowe podrażnienia błony śluzowej górnego odcinka przewodu pokarmowego).
      Z myślą o pacjentach i środowisku medycznym rozpoczęliśmy projekt, którego celem jest wytworzenie hydrożelowej formulacji zawierającej nanokompleks kwasu alendronowego związanego kationami wapnia, umożliwiającymi transport wytworzonych nanostruktur w głąb skóry, tworząc skuteczną alternatywę dla obecnie stosowanej doustnej terapii farmakologicznej w patologicznych zmianach masy kostnej szkieletu ludzkiego - wyjaśnia kierownik projektu, dr Jakub Waldemar Trzciński z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW.
      Ze względu na wydalanie kwasu niewbudowanego w kościec terapia kwasem alendronowym ma charakter progresywny; trzeba podać wiele dawek leku, terapia jest długotrwała, a pacjent musi być objęty stałą kontrolą lekarską. Nic więc dziwnego, że specjaliści poszukują metod alternatywnych.
      Jak podkreślają naukowcy, w ramach projektu AlendroSkin zostanie stworzony środek w formie hydrożelowej z nanokompleksem do transportu przezskórnego, zawierający molekuły kwasu alendronowego, kationy wapniowe oraz substancje lipofilowe, umożliwiające dostarczenie wytworzonych nanostruktur w głąb skóry. Wykorzystanie formulacji hydrożelowej, opartej na biozgodnych polimerach, pozwoli kontrolować uwalnianie kwasu alendronowego do organizmu oraz ochroni nanokompleks przed środowiskiem zewnętrznym.
      Akademicy przeprowadzą szereg testów. Za pomocą metod analitycznych i spektroskopowych zbadają właściwości fizykochemiczne hydrożelowej formulacji. Dzięki dostępnym komercyjnie modelom skórnym ocenią potencjał penetracyjny. Cytotoksyczność i biozgodność materiału zostanie zaś oszacowana na mysich fibroblastach i ludzkich keratynocytach.
      Projekt realizują dr Jakub Waldemar Trzciński, dr inż. Paulina Trzaskowska (Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii, CEZAMAT, PW), dr inż. Michał Wojasiński (Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, IChiP, PW), dr inż. Maciej Trzaskowski (CEZAMAT PW), mgr inż. Aleksandra Kuźmińska (IChiP PW) i mgr inż. Kamil Kopeć (IChiP PW).
      Projekt "Naskórna hydrożelowa nanoformulacja kwasu alendronowego do uwalniania transdermalnego" (AlendroSkin) otrzymał dofinansowanie Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach konkursu LIDER XI. Ma być realizowany do grudnia 2023 r.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po 813 dniach 23 lutego 2021 r. PW-Sat2 uległ deorbitacji. Satelita całkowicie spłonął w atmosferze Ziemi. Ostatni sygnał został odebrany 14 minut po północy czasu polskiego.
      PW-Sat2, który wykonał pierwsze zdjęcie Ziemi zrobione przez polskiego satelitę, to projekt Studenckiego Koła Astronautycznego (działa przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej). Głównym celem naszych studentów było skonstruowanie i przetestowanie innowacyjnego systemu deorbitacji w postaci żagla o powierzchni 4 m².
      Satelita został wyniesiony na orbitę okołoziemską 3 grudnia 2018 r. na pokładzie rakiety Falcon 9. Podczas głównej części misji pomyślnie zostały przeprowadzone testy wszystkich podsystemów satelity: układu zasilania, układu komunikacji, komputera pokładowego, kamer oraz czujnika Słońca i promieniowania kosmicznego. W tym czasie PW-Sat2 wykonał także pierwsze polskie zdjęcie z pokładu satelity.
      Główna faza misji trwała do 28 grudnia 2018 roku, kiedy to nastąpiło otwarcie żagla deorbitacyjnego. PW-Sat2 odebrał sygnał nadany przez stację naziemną z odpowiednim poleceniem. Dotychczas zwinięty w pojemniku żagiel został zwolniony i uzyskał docelowy kształt.
      Jeszcze tego samego dnia udało się odebrać pierwsze ujęcia z kamer pokładowych. Niestety po ok. 3 dniach na żaglu pojawiły się rozerwania, które z czasem objęły około 30-35% powierzchni żagla. Obniżyło to skuteczność jego działania i wydłużyło przewidywany czas deorbitacji z kilkunastu miesięcy do ok. 2,5 roku.
      Wraz z otwarciem żagla zespół przeszedł do kolejnej fazy projektu. Od tego czasu regularnie nawiązywano łączność z satelitą: wykonano ponad 5000 sesji komunikacji i odebrano prawie 1500 zdjęć wykonanych przez kamery pokładowe. W tym czasie dwukrotnie zaktualizowano oprogramowanie komputera pokładowego, które pozwoliło na oszczędzanie energii przez zmniejszenie poboru mocy po przysłonięciu paneli słonecznych przez otwarty żagiel.
      Przez ostatnie tygodnie zespół operatorów satelity codziennie monitorował stan żagla deorbitacyjnego, wykonując i pobierając zdjęcia oraz dane telemetryczne. Finalna seria zdjęć została wykonana w sobotę 20 lutego 2021 roku, gdy satelita znajdował się na wysokości ok. 312 km. Żagiel pozostał w dobrej kondycji.
      Pod koniec misji zdjęcia pokazały obroty żagla względem satelity oraz stopniowe zwiększanie obrotów całego satelity, osiągając prędkość kątową ok. 80 stopni na sekundę.
      Satelita do końca misji pozostawał w pełni operacyjny. Ze względu na szybką degradację orbity i trudne do przewidzenia położenie satelity prowadzenie kilku ostatnich sesji było dużym wyzwaniem.
      Ostatnia sesja komunikacyjna miała miejsce w nocy z 22 na 23 lutego, gdy satelita znajdował się na wysokości poniżej 275 km. Dokładnie o godzinie 00:14:14 stacja naziemna w Gliwicach odebrała ostatnią ramkę radiową z PW-Sata2, która zawierała wiadomość:
      Deorbitacja nastąpiła najprawdopodobniej rankiem 23 lutego 2021 r. – wyjaśnia Dominik Roszkowski, wicekoordynator PW Sata2. Żagiel deorbitacyjny obniżył orbitę satelity z pierwotnej wysokości 590 km w 2 lata 1 miesiąc i 24 dni. Bez zastosowania jakiegokolwiek systemu deorbitacyjnego satelita PW-Sat2 pozostałby na orbicie Ziemi przez około 15 lat.
      Większość dorobku projektu została udostępniona publicznie, m.in. w formie dokumentacji technicznej, publikacji czy też prezentacji konferencyjnych.
      Projekt jest naszym zdaniem ogromnym sukcesem edukacyjnym i technologicznym – zaznacza Dominik Roszkowski.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Melson – konstrukcja Koła Naukowego Robotyków KNR działającego przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej z sukcesami zakończył swój udział w zawodach International Robotic Competition RoboChallenge 2019 w Rumunii (1-3 listopada 2019). Robot zajął pierwsze miejsce w kategorii Humanoid Robot, drugie miejsce w kategorii Humanoid Sumo oraz został wyróżniony w kategorii Freestyle Showcase.
      Konkurencja Humanoid Robot składała się z dwóch części. Roboty musiały wejść na schody składające się z trzech stopni oraz przejść tor z postawionymi na nim przeszkodami. Melson bez problemu wykonał pierwszą część zadania. W drugiej także poradził sobie świetnie – bezbłędnie omijał przeszkody na swoim torze, utrzymując przy tym poprawny toru ruchu. Zwycięstwo w tej kategorii smakuje wyjątkowo, bo robot naszych studentów jako jedyny był skonstruowany i oprogramowany przez samych zawodników – uczestników zawodów.
      W konkurencji Humanoid Sumo dwa roboty umieszczane są na dużym ringu (dohyo). Ich zadaniem jest przewrócenie przeciwnika. Roboty są w pełni autonomiczne i lokalizują przeciwnika na podstawie odczytów z czujników. Za przewrócenie rywala robot otrzymuje punkt, a w gdy ten nie wstanie przez 10 sekund, następuje knock-out. Roboty głównie wyprowadzały ciosy, padając do przodu swoim „ciałem”, licząc, że to wywróci przeciwnika – opowiada Kornelia Łukojć. Jedynie Melson walczył, stosując typowe ruchy bokserskie, które przewracały rywali. Ostatecznie nasz robot zajął drugie miejsce, ale finał był najbardziej emocjonującą walką w tej konkurencji.
      Kategoria Freestyle Showcase to rywalizacja, w której liczy się pomysłowość i innowacyjność. Ocenie podlegają prezentacja i dokumentacja projektu. Wyróżnienie dla Melsona w tej konkurencji to kolejne potwierdzenie inżynierskich umiejętności jego twórców.
      Zawody RoboChallenge to największe zawody robotów organizowane w Europie i jedne z największych na świecie. W tegorocznej edycji wzięły udział 158 zespoły z 17 krajów, w tym 615 uczestników i 533 roboty startujące w 14 konkurencjach.
      Zespół Melsona: Maksymilian Szumowski (twórca), Kacper Mikołajczyk (koordynator), Bartosz Bok, Dominik Górczynski, Kornelia Łukojć, Jerzy Piwkowski, Przemysław Płoński, Patryk Saffer, Jakub Soboń, Larysa Zaremba, Paweł Żakieta, Karol Niemczycki

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...