Článek
Na vývoji spolupracují odborníci z Fakulty elektrotechniky a informatiky (FEI) a Národního superpočítačového centra IT4Innovations VŠB – Technické univerzity Ostrava a lékaři Fakultní nemocnice Ostrava.
Ti ročně provedou zhruba 340 operací u pacientů s rakovinou tlustého střeva. Při nich je znalost přesné polohy cév v břišní dutině zásadní.
„Cévní systém v břiše je velmi variabilní a u každého člověka jiný. Když lékař ví, kudy vede, může lépe naplánovat operaci a snížit riziko, že dojde ke komplikacím,“ vysvětlil přednosta Chirurgické kliniky Fakultní nemocnice Ostrava Lubomír Martínek.
Vědci a lékaři proto společně pracují na tom, aby chirurgové měli k dispozici podrobný 3D model cév ještě před samotným zákrokem.
Několikahodinová identifikace cév
„Vytipovali jsme šedesát pacientů, u nichž jsme na CT snímcích vyznačili cévy. Bylo to velmi obtížné, protože v břišní dutině se nacházejí desítky tepen a žil,“ popsal chirurg Jan Hrubovčák s tím, že ide
ntifikace cév větších než dva milimetry a jejich ruční označení na snímku trvá u jednoho pacienta pět až šest hodin.
Výsledkem práce ostravských lékařů je unikátní soubor dat, který využívají výzkumníci z Fakulty elektrotechniky a informatiky a IT4Innovations.
„Naším úkolem bylo vyvinout 3D segmentační algoritmus založený na hlubokém učení. Ten se učí rozpoznávat cévní struktury podle vzorů, jak je určil lékař,“ nastínil Jan Kubíček z FEI.
Na snímku je 3D segmentační model tepenného systému
Algoritmus trénují vědci s pomocí ostravského superpočítače. „Vytváříme neuronovou síť, která z obrazových dat pacienta dokáže automaticky určit cévní řečiště v břišní oblasti. Zatímco lékař označuje cévy několik hodin, aktuální model to zvládne u tepen za dvě a půl minuty a stejný čas potřebuje na žíly,“ poukázal Petr Strakoš z Národního superpočítačového centra.
Národní superpočítačové centrum
Národní superpočítačové centrum IT4Innovations při ostravské VŠB-TUO je výzkumným, vývojovým a inovačním centrem v oblasti vysoce výkonného počítání, datových analýz, kvantového počítání a umělé inteligence a jejich využití v dalších vědeckých, průmyslových i společenských oborech. Od roku 2013 provozuje nejvýkonnější superpočítačové systémy v Česku. Poskytuje je českým i zahraničním výzkumným týmům z akademické i soukromé sféry.
Letos centrum oznámilo instalaci prvního českého kvantového počítače za zhruba 125 milionů korun a nového superpočítače za dalších 91 milionů. Ten nahradí dosluhující superpočítač Barbora, který je v provozu od roku 2019.
Aktuálně se vědcům podařilo dokončit 3D model tepen a nyní se chtějí zaměřit na modelování žil a vývoj specializovaného modelu pro kritické cévy, které se vyskytují v blízkosti nádorů. Cílem je vytvořit webovou aplikaci, do které lékař nahraje data konkrétního pacienta a během několika minut získá přesný 3D model jeho cévního systému.
Podle přednosty Martínka bude model výhodný pro lékaře i pacienty. „Přesnější plánování operace, zkrácení doby zákroku a snížení rizika před- i pooperačních komplikací přímo ovlivňují prognózu i šance na vyléčení. Pokud algoritmus dokáže označit cévy v reálném čase, mohl by najít široké uplatnění i v běžné klinické praxi,“ upozornil přednosta chirurgické kliniky.
