O echipă interdisciplinară de cercetători demonstrează că ecuațiile fundamentale și inteligența artificială pot conlucra pentru a detecta anomalii medicale complexe, direct de pe imagini CT, RMN sau OCTA, fără a pierde controlul și interpretabilitatea datelor.
În spatele fiecărui diagnostic medical precis se ascunde o cantitate uriașă de tehnologie, însă o nouă frontieră științifică promite să aducă precizia la un nivel fără precedent. Proiectul european Ma.Me.Mo.Bi.A. (Mathematical Methods and Models for Biomedical Applications), derulat sub contractul de finanțare 760076/23.05.2023, a reușit să creeze o punte inovatoare între teoria pură a aproximării matematice și medicina clinică de zi cu zi.
Coordonat de prof. dr. Gianluca Vinti și gestionat executiv de prof. dr. Ana-Maria Acu, proiectul reunește o echipă de elită formată din matematicieni, informaticieni și specialiști în inteligență artificială. Scopul lor? Să transforme imagistica medicală brută în instrumente inteligente de sprijin pentru medici.
Trei fronturi medicale, o singură armă: Algoritmii inteligenți
Validarea matematică nu a rămas doar pe hârtie. Prin colaborări strategice cu instituții precum Clinica Polisano Sibiu și Spitalul Clinic Județean de Urgență Sibiu, algoritmii au fost testați direct pe cazuri reale. Cercetarea s-a concentrat pe trei direcții majore cu impact critic în sănătatea publică:
1. Detectarea anevrismelor de aortă fără substanță de contrast
Identificarea timpurie a anevrismelor de aortă abdominală (AAA) este vitală. Echipa a dezvoltat o procedură aproape complet automatizată capabilă să curețe imaginile CT de plăcile de calciu și să segmenteze perfect vasele de sânge. Inovația constă în combinarea rețelelor neuronale moderne (de tip U-Net) cu operatori matematici numiți Sampling Kantorovich. Rezultatul oferă o performanță similară cu cele mai avansate tehnici de deep learning, dar cu un avantaj uriaș: modelul matematic rămâne transparent și controlabil în fiecare etapă, eliminând erorile de tip „cutie neagră” ale IA.
2. Diagnostic precoce pentru pacienții diabetici
Prin analiza imaginilor retiniene OCTA (Angiografie prin Tomografie în Coerență Optică), proiectul a introdus metode avansate de reducere a zgomotului de fond și de reconstrucție a rețelei de vase de sânge. Algoritmii reușesc să măsoare conectivitatea vasculară și să diferențieze cu precizie înaltă ochii pacienților sănătoși de cei ai diabeticilor, oferind un sprijin crucial oftalmologilor.
3. Monitorizarea volumetrica în boala Alzheimer
Aplicat pe imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) cerebrală, Ma.Me.Mo.Bi.A. a permis segmentarea automată și măsurarea volumului pentru substanța albă, substanța cenușie și lichidul cefalorahidian. Acești biomarkeri sunt esențiali în evaluarea degradărilor structurale asociate cu Alzheimer și alte boli neurodegenerative.
Recunoaștere globală și impact în comunitatea științifică
„Proiectul demonstrează că metodele matematice moderne din teoria aproximării pot fi transformate în instrumente eficiente pentru procesarea imaginilor biomedicale”, spune cercetătorii științifici.
Rezultatele de înalt nivel au fost deja publicate în reviste internaționale de prestigiu precum Journal of Mathematical Analysis and Applications sau Mathematical Methods in the Applied Sciences. Mai mult, Sibiul a devenit un pol internațional al matematicii aplicate prin organizarea conferinței ICATA 2024 (International Conference on Approximation Theory and its Applications), un eveniment care a consolidat legăturile academice cu centre de cercetare din Italia și Germania.
Pe lângă beneficiul tehnologic direct adus medicinei, proiectul a îndeplinit și o misiune esențială de mentorat, implicând activ doctoranzi și cercetători postdoctorali în dezvoltarea de software și cercetare avansată. Prin succesul Ma.Me.Mo.Bi.A., Universitatea „Lucian Blaga” din Sibiu își reafirmă poziția pe harta cercetării europene, demonstrând că viitorul medicinei se calculează, pas cu pas, prin matematică.
Prezentul articol / material a fost publicat cu finanțare din programul„PNRR: Fonduri pentru România modernă și reformată!”, în cadrul proiectului „Centrul de orientare în cariera de cercetător – Regiunea Centru” – COCerc, PNRR-III-C9-2022 – I10 / 7 /16.11.2023. Conținutul acestui material nu reprezintă în mod obligatoriu poziția oficială a Uniunii Europene sau a Guvernului României.
Proiect de sprijin direct la domiciliu pentru persoanele cu dizabilități din Cluj
