Zespół naukowców z Warszawy i Kielc opracował aplikację, która wykorzystuje sztuczną inteligencję do automatycznego liczenia uszkodzonych chromosomów w komórkach człowieka. Program MaksChroms pozwala szybko oszacować dawkę promieniowania, jaką otrzymała dana osoba – na przykład po wypadku radiacyjnym, w trakcie terapii nowotworowej czy w pracy zawodowej z promieniowaniem jonizującym.

Aplikacja jest bezpłatna i otwartoźródłowa, a jej wyniki opublikowano w czasopiśmie Radiation Physics and Chemistry. W projekcie uczestniczyli badacze z Uniwersytetu Warszawskiego, Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej, Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach, firmy Robotec.ai, a także partnerzy zagraniczni – Federalny Urząd Ochrony przed Promieniowaniem (Niemcy) i Uniwersytet Hirosaki (Japonia).

Biodozymetria to dziedzina, która pozwala oszacować dawkę promieniowania na podstawie zmian w organizmie, najczęściej w komórkach krwi. Zamiast mierzyć promieniowanie w otoczeniu, naukowcy analizują jego ślady w DNA. Jednym z najbardziej wiarygodnych wskaźników są tzw. dicentryki – chromosomy z dwoma centromerami, które pojawiają się w wyniku napromienienia.

Do tej pory ich liczenie wymagało pracy doświadczonych analityków, którzy ręcznie przeglądali zdjęcia spod mikroskopu. Była to metoda precyzyjna, ale czasochłonna i wrażliwa na różnice w ocenie między ekspertami.

MaksChroms automatyzuje ten proces. Wykorzystuje sieci neuronowe – algorytmy uczące się na podstawie tysięcy oznaczonych zdjęć chromosomów. Program działa dwuetapowo: najpierw identyfikuje pojedyncze chromosomy na zdjęciu komórki, a następnie – niezależnie – szuka ich centromerów. Dopiero gdy oba „spojrzenia” algorytmu się zgadzają, wynik zostaje zatwierdzony. Takie podejście pozwala ograniczyć błędy nawet w trudnych obrazach, gdzie elementy nachodzą na siebie.

Aplikacja może działać w trybie automatycznym lub półautomatycznym, z możliwością szybkiej weryfikacji przez operatora. Dzięki temu naukowcy mogą analizować setki zdjęć w krótkim czasie, co jest szczególnie ważne w sytuacjach kryzysowych – np. przy konieczności szybkiej oceny dawek u wielu osób.

Aby sprawdzić dokładność programu, zespół wykorzystał międzynarodową bazę danych MULTIBIODOSE, zawierającą ponad 14 tysięcy zdjęć, z których kilka tysięcy było wcześniej ocenionych ręcznie przez ekspertów. Wyniki pokazują, że średni błąd aplikacji w wyliczaniu dawki wynosi około 0,42 Gy, czyli tyle, ile wynosi różnica między ocenami ludzkich specjalistów.

Autorzy wskazują, że algorytm – podobnie jak ludzie – ma swoje tendencje: przy niskich dawkach lekko zawyża wyniki, przy bardzo wysokich – zaniża. To jednak błąd systematyczny, możliwy do skorygowania dzięki kalibracji dla konkretnego laboratorium.