Το IEEE International Symposium of Biomedical Imaging (ISBI) είναι ο σημαντικότερος διεθνής τόπος για την πρόοδο στην επεξεργασία της βιολογικής απεικόνισης και τον ταχέως αναπτυσσόμενο σήμερα τομέα της ιστοπαθολογικής απεικόνισης. Αποτελεί επίσης ένα από τα πιο επιδραστικά συνέδρια για τους τομείς της βιοϊατρικής και ακτινολογικής απεικόνισης. Φέτος το Το συνέδριο ISBI πραγματοποιήθηκε στην Αθήνα, στο Μέγαρο Διεθνές Συνεδριακό Κέντρο Αθηνών, από τις 27 Μαΐουτου έως 30του. Το συνέδριο έλαβε φέτος 50% περισσότερες υποβολές χειρογράφων σε σύγκριση με τα προηγούμενα έτη και τελικά το παρακολούθησαν 1.200 συμμετέχοντες. Αυτό αντανακλά τις ταχείες εξελίξεις στον τομέα λόγω της προόδου στις μεθόδους απεικόνισης, στις μεθοδολογίες που βασίζονται στην Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), καθώς και στις μεθοδολογίες που βασίζονται σε αρχές και τις εφαρμογές τους στους τομείς που σχετίζονται με το συνέδριο. Η εκδήλωση στην Αθήνα ήταν παραγωγική και επιτυχής και επέτρεψε την ανοιχτή συζήτηση σχετικά με την τρέχουσα πρόοδο στον τομέα και τις μελλοντικές κατευθύνσεις.
Στο συνέδριο διεξήχθη συζήτηση σε πάνελ σχετικά με τις προκλήσεις και τις προοπτικές της μεταφοράς της έρευνας ΤΝ στη βιοϊατρική απεικόνιση στην κλινική πρακτική. Μέλος του πάνελ ήταν ο Κωνσταντίνος Δασκαλάκης, MIT. Όσον αφορά την επαλήθευση, επεσήμανε ότι ακόμη και ένα περίπλοκο σύστημα ΤΝ μπορεί να παράγει μια έξοδο που είναι απλό να επαληθευτεί και έφερε ως παράδειγμα το εργαλείο αναδίπλωσης πρωτεϊνών. Όσον αφορά τη γεννητική ΤΝ επεσήμανε ότι για να μοντελοποιηθεί η πολυπλοκότητα των δεδομένων υψηλής διάστασης το μέγεθος των δεδομένων εκπαίδευσης θα πρέπει να αυξηθεί εκθετικά, πράγμα που δεν είναι εφικτό. Υποστήριξε την ανάγκη μοντελοποίησης περιορισμένου αριθμού στατιστικών στοιχείων για μικρό αριθμό χαρακτηριστικών. Ένα παράδειγμα είναι οι υποθέσεις που γίνονται για την ανακατασκευή μαγνητικής τομογραφίας. Έφερε ως κύριο παράδειγμα το γονιδίωμα, όπου το μέγεθος ενός πλήρους μοντέλου του γονιδιώματος θα έπρεπε να είναι "έξω από αυτόν τον κόσμο", ενώ η μοντελοποίηση των SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) είναι εφικτή.
Όσον αφορά την ερμηνευσιμότητα της τεχνητής νοημοσύνης, ο Κωνσταντίνος είπε ότι είναι δύσκολο να επιτευχθεί για τα συστήματα βαθιάς μάθησης που έχουν δισεκατομμύρια παραμέτρους. Είναι ωστόσο δυνατό να κατανοήσουμε ποιο μέρος της εισόδου προκαλεί την έξοδο. Για παράδειγμα, είναι δυνατόν να κατανοηθεί ποιο σώμα κειμένου παράγει το παραγόμενο κείμενο. Λόγω των περιορισμών της ερμηνευσιμότητας, πρότεινε να χρησιμοποιούμε τα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης για εφαρμογές που ωφελούν όλους και για κουραστικές εργασίες χωρίς να λαμβάνουμε την τελική απόφαση. Όσον αφορά τη γενική τεχνητή νοημοσύνη, ασχολήθηκε με την υπερβολή και τις τολμηρές δηλώσεις για τις δυνατότητες της τεχνητής νοημοσύνης που γίνονται από εταιρείες. Είπε ότι η ακαδημαϊκή κοινότητα υποτίθεται ότι πρέπει να είναι πιο μετρημένη και αντικειμενική. Οι εταιρείες είναι καλές στην κλιμάκωση των συστημάτων. Η ακαδημαϊκή κοινότητα εξετάζει ένα σύστημα σε υψηλότερο επίπεδο για μια πιο γενική αξιολόγηση. Δεν πιστεύει ότι βρισκόμαστε κοντά στη γενική τεχνητή νοημοσύνη ή στο σενάριο της ημέρας της καταστροφής- ωστόσο, θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί ώστε η τεχνητή νοημοσύνη να μην αποτύχει με κακό τρόπο. Όταν του ζητήθηκε να δώσει τρία κατάλληλα επίθετα για την τεχνητή νοημοσύνη, είπε: "συμπληρωματικότητα προς τον άνθρωπο", "πρόκληση" και "πολλά υποσχόμενη". "
Στην ομιλία του στην ολομέλεια, ο Ιωσήφ Σηφάκης, διευθυντής του εργαστηρίου Verimag του CNRS, Γαλλία, είπε ότι επί του παρόντος έχουμε μόνο αδύναμη τεχνητή νοημοσύνη για συγκεκριμένους στόχους, όπως έξυπνους βοηθούς που απαντούν σε ερωτήσεις. Πιστεύει ότι περαιτέρω πρόοδος μπορεί να επιτευχθεί με την προώθηση της σχέσης μεταξύ των υπολογιστικών διαδικασιών και του φυσικού κόσμου. Ειδικότερα, να συσχετίσει την ΤΝ με αυτόνομα συστήματα. Ένα παράδειγμα τέτοιων συστημάτων είναι το Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) και γενικότερα οι ΤΠΕ.
Υπήρξε επίσης μια ομιλία ολομέλειας από τον Anant Madabhushi, Πανεπιστήμιο Emory, σχετικά με την αξιολόγηση της τεχνητής νοημοσύνης σε κλινικές δοκιμές. Συζήτησε ορισμένες από τις τρέχουσες εργασίες της ομάδας του για την επικύρωση αλγορίθμων ΤΝ στο πλαίσιο της ακτινολογίας και της παθολογίας για την ιατρική ακριβείας. Έδωσε διάφορα παραδείγματα τόσο ολοκληρωμένων όσο και μελλοντικών εν εξελίξει κλινικών δοκιμών.
Μια άλλη ομιλία στην ολομέλεια ήταν από τον Francis Bach, Inria και Ecole Normale Supérieure, Γαλλία. Μίλησε για τα μοντέλα διάχυσης που έχουν εντυπωσιακά αποτελέσματα στη γεννητική τεχνητή νοημοσύνη. Η ομιλία του πρότεινε μια απλούστερη διατύπωση για τα μοντέλα που δεν περιλαμβάνει στοχαστικές διαφορικές εξισώσεις. Παρά την πρόοδο της γεννητικής ΤΝ, είπε ότι η γεννητική ΤΝ δεν μπορεί να δημιουργήσει νέα δεδομένα που δεν αντιπροσωπεύονται στο σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης.
Σε γενικές γραμμές, η μεθοδολογία που δόθηκε έμφαση στο συνέδριο αφορούσε καθιερωμένες καθώς και σύγχρονες τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης που βασίζονται στη βαθιά μάθηση για τη βιολογική και βιοϊατρική ανάλυση εικόνων. Ορισμένες από αυτές είναι οι μετασχηματιστές για την αναπαράσταση εξαρτήσεων μεγάλου εύρους και συμφραζομένων σε μια εικόνα. Μια άλλη είναι η χρήση μοντέλων διάχυσης για την παραγωγική ΤΝ που μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πρόβλεψη ανακατασκευής αντί της πρόβλεψης σπανιότητας, για παράδειγμα. Υπήρχαν αρκετές συνεδρίες για τα θέματα της βαθιάς μάθησης και της δημιουργικής ΤΝ. Οι επεξεργασίες της ΤΝ που παρουσιάστηκαν περιλάμβαναν μεθόδους και εργαλεία για την επεξηγηματικότητα της βαθιάς μάθησης.
Υπήρχαν πολλαπλές συνεδρίες αναρτημένων ανακοινώσεων και προφορικές συνεδρίες για διάφορες πτυχές της ανάλυσης εικόνας μικροσκοπίας για βιολογική και βιοϊατρική μικροσκοπία. Αφορούσαν δεδομένα απεικόνισης βακτηρίων, κυττάρων, κυτταρικών καλλιεργειών, καθώς και ιστολογίας και ιστοπαθολογίας. Περιελάμβαναν δεδομένα από πολλαπλές μεθόδους μικροσκοπίας, όπως φθορισμού, φωτεινού πεδίου και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας. Τα δεδομένα απεικόνισης ήταν σταθερά, ογκομετρικά, ακόμη και βίντεο. Ανακοινώσεις για ανοικτές βάσεις δεδομένων για τη συγκριτική αξιολόγηση των μεθοδολογιών συνδυάστηκαν επίσης με αποτελέσματα από διεθνείς διαγωνισμούς. Οι μέθοδοι που αναπτύχθηκαν αφορούσαν την ανίχνευση, την κατάτμηση, την καταγραφή, την παρακολούθηση της κίνησης των κυττάρων και τον χαρακτηρισμό των ιστών.
Πολλές συνεδρίες αφορούσαν την ακτινολογική απεικόνιση. Ήταν κυρίως για τη μαγνητική τομογραφία του εγκεφάλου. Συμπεριλήφθηκαν όμως και προβλήματα από άλλες μεθόδους, όπως η ανακατασκευή δεδομένων αξονικής τομογραφίας, καθώς και η επεξεργασία δεδομένων ΗΕΓ ή ΗΚΓ. Η επεξεργασία αυτών των δεδομένων γινόταν με στατιστική ή μεθοδολογία μηχανικής μάθησης.
Ο Στάθης Χατζηδημητρίου από το Τμήμα Τεχνολογιών Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Λεμεσού ήταν ένας συμπρόεδρος της προφορικής συνεδρίας με θέμα "Ανακατασκευή σήματος και εικόνας". Κατά τη διάρκεια αυτής της συνεδρίας παρουσιάστηκαν τέσσερις εργασίες σχετικά με δεδομένα μαγνητικής τομογραφίας και αξονικής τομογραφίας, κυρίως για βελτιωμένα προγνωστικά για την ανακατασκευή με βάση μεθόδους διάχυσης βαθιάς μάθησης. Οι μέθοδοι αυτές μπορούν επίσης να εφαρμοστούν στη μικροσκοπία.
Ο Στάθης παρουσίασε δύο αφίσες στο συνέδριο. Η μία αφίσα αφορούσε μια εργασία που είναι αποτέλεσμα της συνεργασίας του Τμήματος Τεχνολογιών Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Λεμεσού και του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κύπρου. Ήταν για την τελευταία τους έρευνα σχετικά με την ανάλυση δεδομένων κυτταρικής οπτικής μικροσκοπικής απεικόνισης. Αυτή η πρωτοποριακή εργασία επικεντρώνεται στην αυτοματοποιημένη ποσοτικοποίηση της κυτταρικής διαίρεσης από μικροσκοπία αντίθεσης φάσης, ενισχύοντας σημαντικά την απόδοση στην αξιολόγηση νέων αντικαρκινικών φαρμάκων. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε εντοπίζει πρώτα τα δυνητικά διαιρούμενα κύτταρα σε μεμονωμένα χρονικά πλαίσια, ιδίως με το δίκτυο βαθιάς μάθησης DeepLabV3+. Το συγκεκριμένο δίκτυο είναι σε θέση να εντοπίζει κύτταρα που έχουν ποικίλα μεγέθη, ακόμη και σχήματα. Στη συνέχεια, η μέθοδος βελτιστοποιεί τη διαδικασία κατά μήκος του χρόνου για να επιτύχει υψηλή απόδοση. Η έρευνα αυτή αποτελεί μέρος του έργου ABiOMiCeC, το οποίο υποστηρίζεται από το Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας Κύπρου από τα προγράμματα RESTART 2016-2020, με συγχρηματοδότηση από εθνικούς και ευρωπαϊκούς πόρους.
Η δεύτερη αφίσα που παρουσίασε ο Στάθης αφορούσε τα αποτελέσματα ενός έργου σε συνεργασία με το ακτινολογικό ινστιτούτο SHK Nordhausen της Γερμανίας σχετικά με τη μαγνητική τομογραφία ολόκληρου σώματος (WB). Πώς θα ήταν αν μπορούσε κανείς να υποβληθεί σε έλεγχο για καρκίνο ολόκληρου του σώματος σε μία μόνο συνεδρία μαγνητικής τομογραφίας; Ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά είμαστε κοντά στην επίτευξη αυτού του στόχου. Το ακτινολογικό ινστιτούτο στο SHK Nordhausen, υπό τη διεύθυνση του καθηγητή Ansgar Malich, ακολουθώντας τις τρέχουσες επιστημονικές τάσεις, προσφέρει τον λεγόμενο "WB MRI" έλεγχο ως υπηρεσία εξωτερικών ασθενών. Σε 40λεπτες συνεδρίες με ελεύθερη αναπνοή, η μαγνητική τομογραφία εξερευνά όλες τις δύσκολες γωνίες του ανθρώπινου σώματος και ανιχνεύει καρκινικές βλάβες έως και 1 cm με επιτυχία 100%. Η εξέταση αυτή έχει ήδη δοκιμαστεί σε μια σειρά περίπου 1.000 ασθενών. Ένα ακόμη πρόσφατο επίτευγμα του ινστιτούτου SHK να καταστήσει την WB-MRI ασφαλή και αξιόπιστη χωρίς τη χρήση ενισχυτικού σκιαγραφικού (γαδολίνιο) δημοσιεύθηκε σε ένα διεθνώς αναγνωρισμένο περιοδικό.
Σε συνεργασία με τους διεθνείς εταίρους μας στο SHK Nordhausen και το Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας, συνεχίζουμε να πρωτοπορούμε δίνοντας έμφαση στην εφαρμογή της απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού ολόκληρου του σώματος (WB-MRI). Τώρα έχουμε μετατοπίσει την εστίασή μας στις υπολογιστικές βελτιώσεις των δεδομένων μαγνητικής τομογραφίας που αποκτώνται μετά τη λήψη για τη βελτίωση της ποιότητας της εικόνας και την ενίσχυση της συνολικής αποτελεσματικότητας. Για το σκοπό αυτό, ο Στάθης, σε συνεργασία με τον Δρ Παπαγεωργίου από το Ινστιτούτο Ακτινολογίας του SHK Nordhausen, ανέπτυξε και υλοποίησε ένα λογισμικό που βασίζεται στις αρχές της "όρασης υπολογιστών". Αυτό το λογισμικό αφαιρεί τα απότομα "τεχνουργήματα σκίασης" από τις πολλαπλές διαδοχικές σπείρες κατά μήκος του ασθενούς. Οι αποκατεστημένες εικόνες παρέχουν μια βιολογικά και ανατομικά σημαντική εικόνα που επιτρέπει ταχύτερη και πιο αξιόπιστη ερμηνεία.
Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού ολόκληρου του σώματος (WB MRI) είναι μια εγκεκριμένη από τις κατευθυντήριες γραμμές μέθοδος για την ανίχνευση οστικών μεταστάσεων χωρίς ακτινοβολία. Ωστόσο, χάρη στο έργο του Στάθη και σε άλλες επιστημονικές προσπάθειες παγκοσμίως, η WB MRI θα γίνει σύντομα ένα ανταγωνιστικό εργαλείο για τον έλεγχο του καρκίνου και την παρακολούθηση όλων των οργάνων του σώματος, συμπεριλαμβανομένου του ήπατος, των νεφρών, του σπλήνα και των επινεφριδίων.
Ήμασταν ενθουσιασμένοι που μοιραστήκαμε τα ευρήματά μας με τη διεθνή κοινότητα στο συνέδριο ISBI'24 και συμμετείχαμε σε συζητήσεις που ενισχύουν τις προοπτικές μας σχετικά με τη μεθοδολογία, την επικύρωσή της και την παροχή της καλύτερης κλινικής φροντίδας.
Το έγγραφο σχετικά με τη μαγνητική τομογραφία WB θα είναι διαθέσιμο από τη διεύθυνση IEEE Xplore.
Το έργο ABiOMiCeC αναγνωρίζει την υποστήριξη του Κυπριακού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας στο πλαίσιο των προγραμμάτων RESTART 2016-2020, τα οποία συγχρηματοδοτούνται από εθνικούς και ευρωπαϊκούς πόρους.
English (UK) 
Ελληνικά