Mladý Slovák vyvíja softvér, ktorý umožní lepšie diagnostikovať vážne ochorenia

Všetci vieme, že mnohé lekárske vyšetrenia a úkony sú extrémne zložité. Rozlúštiť napríklad snímky z magnetickej rezonancie je pre lekárov často naozajstný oriešok. Nie je to totiž len jeden záber, ale doslova stovky snímkov skenovaného orgánu z rôznych uhlov. Ich vyhodnotenie je naozaj zdĺhavá mravenčia práca. Práve kvôli takýmto úkonom, ktoré musia lekári stále robiť manuálne, sa predlžuje čakanie pacientov na výsledok vyšetrenia či diagnózu.

Na „pomalosť“ lekárov síce často nadávame, no sami s tým veľa nezmôžu. Vďaka extrémne nadaným študentom, ako je doktorand STU Martin Tamajka, sa však môžeme posunúť zase o veľký krok vpred. Martin, ktorého denník Forbes zaradil do rebríčka 30 pod 30, vrámci svojej rigoróznej práce navrhol unikátny softvér, ktorý pracuje na základe metódy nazvanej Automatic Brain Segmentation Based on Supervoxels.

Podporu našiel v silnej spoločnosti

Na vývoji softvéru pracuje s podporou Siemens Healthineerss, ktorá všetkými desiatimi podporuje inovatívne projekty. Je tiež popredným výrobcom diagnostických prístrojov, preto je v budúcnosti schopná využiť Martinovu metódu vo svojom softvéri. „Vyvíjame prototyp, ktorý spoločnosť plánuje zabudovať do zobrazovacieho softvéru Syngo.via. Konečným cieľom je vyvinúť nástroj, ktorý umožní na pár kliknutí segmentovať ľubovoľný orgán alebo tkanivo z 3D dát,“ prezradil Martin.

Softvér je ešte vo vývoji a ťažko povedať, kedy sa budeme môcť tešiť z jeho medicínskeho prínosu. Aplikácia nejakej novej metódy v medicínskej praxi, ktorá je v tomto extrémne špecifická, nie je záležitosťou dní či mesiacov, ale pokojne aj rokov. „Musí byť totiž overená nezávislými štúdiami, pretože lekári potrebujú mať dôkazy, že naozaj funguje,“ upresnil Martin.

Technológia zrýchli prácu lekárov

Táto metóda môže v budúcnosti umožniť automatickú analýzu snímkov z magnetickej rezonancie mozgu. „V podstate ide o kombináciu počítačového videnia, strojového učenia a umelej inteligencie,“ prezradil Martin. Toto všetko dokáže doslova zachraňovať životy! Vďaka automatizácii totiž lekár bude môcť určiť diagnózu oveľa skôr a pacient môže čo najskôr podstúpiť liečbu.

Ako sa zhodujú odborníci, nahradenie ľudskej práce AI je vhodné tam, kde je práca monotónna a časovo náročná. Presne ako v prípade triedenia a analýzy vzoriek. „Úplná segmentácia môže rádiológovi zabrať aj niekoľko dní. Umelá inteligencia to zvládne za pár minút. Ideálny scenár je, že lekár cez deň skenuje pacientov rad za radom, v noci nechá systém vyhodnotiť dáta z vyšetrení a ráno, keď príde do práce, má pripravené všetky výsledky potrebné na stanovenie diagnózy a liečby,“ vysvetlil Martin.

Zobraziť celú galériu (3)

zdroj: Siemens Healthcare stellte auf dem 98. Kongress der Radiologischen Gesellschaft Nordamerikas (RSNA) 2012 in Chicago die neue Version (VA20) der 3D-Befundungssoftware Syngo.via vor. Die neue Softwareversion enthält erweiterte mobile Anwendungen sowie eine Reihe neuer Funktionalitäten und Applikationen, zum Beispiel für die Befundung von Mammographie-Bildern sowie für komplexe Fragestellungen in Neurologie, Onkologie und kardiovaskulärer Diagnostik. Zudem zeigte Siemens ein Softwarepaket für den Einstieg in die 3D-Bildbefundung von Computertomographie(CT)-Aufnahmen. Die neue Version von Syngo.via hilft Krankenhäusern und Praxen, ihre Effizienz durch IT zu steigern. Sie erfüllt damit eines der Ziele der Initiative Agenda 2013 von Siemens Healthcare. Das Bild zeigt syngo.via WebViewer, die Lösung für 3D-Befundung und das Betrachten von Bildern innerhalb eines Krankenhausnetzwerks.iPhone®, iPad®, und iPod Touch® sind Kennzeichen der Apple Inc., eingetragen in den USA und anderen Ländern.Für iPhone, iPad, und iPod Touch können länderspezifische Gesetze Anwendung finden. Bitte beachten Sie diese Rechtslage, bevor Sie syngo.via WebViewer für diagnostische Befundung/Betrachtung nutzen. Siemens Healthcare introduced the new version (VA20) of its routine 3D and advanced reading software syngo.via, which was on display at the 98th Scientific Assembly and Annual Meeting of the Radiological Society of North America (RSNA) 2012 in Chicago. This new version features expanded mobile applications as well as enhanced functionality and additional applications. As an example, syngo.via now includes new applications for mammography reading and complex examinations in neurology, oncology, and cardiovascular diagnostics. Siemens also presented an entry-level software package for 3D visualization of computed tomography (CT) examinations. The new syngo.via version supports hospitals and practices enhance efficiency by means of IT, which is one of the goals of Siemens Hea

Zdroj: Siemens

AI je neomylnejšia než človek

Ďalšou z výhod umelej inteligencie je podľa Martina jej konzistentnosť a oveľa vyššia neomylnosť, ako pri ľuďoch. Ak budú jednu vzorku vyhodnocovať dvaja rádiológovia, zrejme sa nikdy úplne nezhodnú. Dokonca, ak by tú istú vzorku analyzoval jeden kardiológ dvakrát po sebe, výsledok by bol v každom z prípadov odlišný. Toto sa pri využití umelej inteligencie nestane, pretože jednu vzorku vyhodnotí vždy rovnako.

Metóda pracuje na princípe neurónovej siete, ktorú bolo treba „vytrénovať“, aby dokázala interpretovať výsledky 3D obrazu. „Je to veľmi podobné,
ako keď učíte dieťa. Poviete mu, že to zvieratko na ulici je mačka. Keď mu to budete opakovať, po čase bude samo vedieť určiť, že dané zvieratko je mačka, hoci pôjde o inú mačku. Presne toto očakávame aj od umelej inteligencie. Aby na základe určitých znakov bola schopná interpretovať aj snímky, ktoré predtým nevidela,“ vysvetlil Martin.

Kde všade je možné metódu využiť? 

Okrem onkologických ochorení je metóda využiteľná aj pri Alzheimerovej chorobe, demencii či skleróze multiplex – jednoducho pri závažných ochoreniach súvisiacim s mozgom. „Napríklad pri Alzheimerovej chorobe dochádza k postupnému odumieraniu nervových buniek v mozgu. Vďaka schopnosti veľmi presne vyznačovať jednotlivé tkanivá možno sledovať postup choroby v čase a porovnávať zmeny štruktúry mozgu,“ prezradil Martin.

Zobraziť celú galériu (3)

zdroj: Der neue Biograph mCT Flow von Siemens Healthcare ist das erste Positronenemissionstomgraphie-/Computertomographie-System (PET/CT), das ohne Unterbrechung PET-Daten erfasst, während der Patient durch die Gantry fährt. Die üblichen sequenziellen, statischen Aufnahmen sind mit diesem Verfahren nicht mehr nötig. Dank der neuen FlowMotion-Technologie des Systems können Ärzte Bildgebungsprotokolle auf das zu untersuchende Organ abstimmen. Das kann die Bildqualität verbessern und genauere Informationen zum Schweregrad einer Läsion liefern. Da der Scan-Bereich mit FlowMotion gezielt ausgewählt werden kann, lässt sich auch die CT-Strahlendosis reduzieren. Mit der Entwicklung des Biograph mCT Flow verfolgt Siemens Healthcare das Ziel, im Rahmen der Wachstumsinitiative Agenda 2013 seine Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit auszubauen.The new Biograph mCT Flow from Siemens Healthcare is the first positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) system that moves the patient through the gantry while continuously acquiring PET data, instead of using sequential static acquisitions. The system's new FlowMotion technology allows physicians to define imaging protocols based on the requirements of the scanned organ. This can improve image quality and provide the physician with more details about the severity of a lesion. FlowMotion also enables users to reduce CT radiation dose because the scan range can be selected precisely. Biograph mCT Flow demonstrates Siemens' innovative power and competitiveness, both key components of the Healthcare Sector's Agenda 2013 global initiative.

Zdroj: Siemens

Okrem diagnostiky je metóda využiteľná aj v rádioterapii pri liečbe onkologických ochorení. Napriek tomu, že konkrétne táto umelá inteligencia bola vytrénovaná na „čítanie“ snímkov mozgu, teoreticky sa dokáže naučiť pracovať aj so snímkami iných orgánov. „Umelú inteligenciu ďalej rozvíjam a pracujem na jej vylepšení. Okrem zvýšenia presnosti by som chcel navrhnúť všeobecnejšiu segmentačnú metódu, ktorá by sa dala využiť pri viacerých orgánoch,“ dodal Martin.

Podľa Martina to síce bude výzva, pretože procesy, ktoré fungujú pri jednom orgáne, už pri druhom fungovať nemusia. My mu však extrémne držíme palce v jeho ambicióznom projekte a veríme, že nájde uplatnenie v medicínskej praxi a posunie medicínu na ešte lepšiu úroveň. :)

Článok vznikol v spolupráci so spoločnosťou Siemens.