Výzkumníci FN Ostrava díky umělé inteligenci dokáží vizualizovat cévy tlustého střeva
Výzkumníci Fakultní nemocnice Ostrava využívají umělou inteligenci k předoperační 3D vizualizaci cév tlustého střeva, což zlepšuje plánování složitých operací a prognózu pacientů. AI byla natrénována na rozsáhlém datasetu CT snímků, čímž vznikl nástroj schopný rychle vytvořit detailní model cévního řečiště, který lze zobrazit ve virtuální realitě či vytisknout pomocí 3D tisku. Projekt vznikl ve spolupráci s VŠB-TU Ostrava a německým onkologicko-výzkumným centrem DKFZ a je financován z fondů EU.
FN Ostrava je jednou z prvních nemocnic v České republice, která využívá umělou inteligenci (AI) k předoperační 3D vizualizaci cév v oblasti tlustého střeva. V rámci vědecko-výzkumného centra LERCO vznikl projekt, jenž s použitím AI dokáže vytvořit 3D virtuální model cévního řečiště orgánů dutiny břišní. Chirurgové si tak před složitými operacemi, k nimž patří například odstraňování zhoubných nádorů, udělají jasnou představu o tom, co je čeká a jaké mohou nastat komplikace.
Myšlenka se zrodila v hlavě přednosty Chirurgické kliniky FNO doc. MUDr. Lubomíra Martínka, Ph.D., který chtěl získat přesnější informace o cévním zásobení v oblasti tlustého střeva: „Cévní variabilita je tam velmi vysoká. Díky vizualizaci si můžeme lépe představit, kolik cév tam vlastně je, jakým způsobem se větví a kudy vedou. Je to něco, co v krátkodobém úhlu pohledu zjednodušuje a vylepšuje operační výkon. Současně se tím zlepšuje i prognóza pacientů.“
Aby vizualizace mohly vzniknout, bylo potřeba umělou inteligenci naučit na základě dat reálných pacientů. „U každého z nich se předoperačně dělá CT vyšetření včetně kontrastního vyšetření arteriálního a žilního řečiště. Lidskou rukou nejprve muselo být zakresleno 100 různých CT, čímž vznikl dataset pro učení AI,“ říká doc. Ing. Lukáš Knybel, Ph.D., klinický inženýr Kliniky onkologické FNO, který je zároveň členem výzkumné skupiny LERCO: „Prakticky to znamenalo šest až osm hodin práce u jednotlivého pacienta, řádově pak stovky odpracovaných hodin na přípravě podkladů pro AI.“
Nový nástroj umělé inteligence je v závislosti na výkonnosti počítače schopný vytvořit vizualizaci zhruba za minutu až minutu a půl. Přednosta Chirurgické kliniky FNO doc. MUDr. Lubomír Martínek, Ph.D., ho už před operací několikrát úspěšně použil. V praxi to funguje tak, že výzkumná skupina obdrží podklady, které AI zpracuje a lékař dostane výslednou vizualizaci. Spustit si ji může například v brýlích pro virtuální realitu anebo jako 3D model na obrazovce počítače. Model cévního řečiště lze i předoperačně vytisknout jako fyzický předmět pomocí 3D tisku. „Díky tomu je možné vizualizaci různě otáčet. Jsme teď ve stádiu, kdy se snažím porovnat, jestli se model, který jsem měl k dispozici, shoduje s peroperačním nálezem. Zatím jsme to vyzkoušeli u několika pacientů a shoda tam vždy byla,“ popisuje docent Martínek.
Na projektu v rámci LERCO pracovali výzkumníci FNO a také zástupci Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava. Navázána byla i spolupráce s prestižním zahraničním pracovištěm DKFZ, což je Německé onkologicko-výzkumné centrum. Ostravská výzkumná skupina díky tomu mohla využít k natrénování umělé AI jeho model pro tubulární struktury. „Jde o to, že některé cévy jsou extrémně tenké, v průměru mají třeba jen několik milimetrů, a je víceméně nemožné je zakreslit kontinuálně. Kvůli tomu u našeho modelu vznikaly úseky, kde se kousek cévy ztratil. Německý nástroj má jedinečnou vlastnost, že když tubulární strukturu zachytí, dokáže ji následovat. Podle toho jsme natrénovali náš model,“ doplňuje na závěr docent Knybel.
Projekt LERCO „Life Environment Research Center Ostrava“ s reg. Číslem CZ.10.03.01/00/22_003/0000003 je realizován za finanční podpory Evropské unie prostřednictvím Operačního programu spravedlivá transformace.
Fakultní nemocnice Ostrava
