Neurochirurgovia z Univerzitnej nemocnice Bratislava na Kramároch vykonali prelomový zákrok. Ako prví v strednej Európe operovali mozgový nádor s asistenciou umelej inteligencie.
Technológia je určená na to, aby lekárom pomáhala presnejšie rozlíšiť nádorové tkanivo od zdravého mozgu – čo je pri tomto type operácie jedna z najväčších výziev. Pacient, u ktorého zákrok vykonali, je už niekoľko dní po operácii doma. Pooperačná magnetická rezonancia navyše neodhalila žiadny zvyšok nádoru.
Najväčší problém pri nádoroch mozgu
Primárne nádory mozgu, tzv. gliómy, patria medzi najkomplikovanejšie ochorenia, s ktorými sa neurochirurgovia stretávajú. Ich špecifikom je, že nádorové tkanivo sa často prelína so zdravým mozgom. „Čím viac nádoru dokážeme bezpečne odstrániť, tým dlhšie pacient žije,“ vysvetľuje prednosta Neurochirurgickej kliniky Lekárskej fakulty UK a UNB Andrej Šteňo.
Prešovská nemocnica spustila robotické operácie so systémom da Vinci, ako prvé ho využilo oddelenie urológie - FOTO
Problém je však v tom, že počas operácie nie je vždy možné presne rozoznať hranicu medzi nádorovým tkanivom a zdravým tkanivom mozgu, a to ani pod operačným mikroskopom. Lekár pritom musí byť mimoriadne opatrný – poškodenie niektorých oblastí mozgu môže viesť napríklad k poruchám reči alebo pohybu. Aj preto sa niektoré operácie gliómov mozgu nezriedka robia pri vedomí pacienta, aby mohli lekári počas zákroku kontrolovať funkcie mozgu.
Umelá inteligencia ako „druhý názor“
Na Kramároch už roky používajú počas operácií intraoperačný ultrazvuk. Ten umožňuje chirurgom sledovať tkanivo nádoru a mozgu priamo počas zákroku. Problémom sú však tzv. artefakty – odrazy ultrazvuku, ktoré môžu obraz zásadne skresľovať. Práve tu vstupuje do hry umelá inteligencia.
Algoritmus dokáže analyzovať ultrazvukové snímky v reálnom čase a farebne označiť oblasti, ktoré pravdepodobne obsahujú nádor, alebo naopak, oblasti mozgu, ktoré síce ako nádor imponujú avšak len kvôli ultrazvukovým artefaktom. Chirurg tak získava ďalšiu vizuálnu informáciu pri rozhodovaní.
Počas zákroku môže algoritmus napríklad upozorniť na miesto, kde by sa ešte mohlo nachádzať nádorové tkanivo. Chirurg tak dostane ďalší podnet, ktorý môže overiť vlastným posúdením. „Ak mi systém naznačí, že na určitom mieste by mohlo byť ešte nádorové tkanivo, určite sa tam pozriem bližšie. V praxi to znamená, že dané miesto skontrolujem ešte raz a detailnejšie,“ vysvetľuje prednosta.
Lekári chcú technológiu testovať pri všetkých vhodných gliómoch
Ak by sa podobné systémy umelej inteligencie v budúcnosti rozšírili do bežnej klinickej praxe, mohlo by to podľa odborníkov priniesť výhody aj pre samotných pacientov. Presnejšie rozlíšenie nádorového tkaniva od zdravého mozgu by mohlo chirurgom pomôcť odstrániť väčšiu časť nádoru bez zbytočného rizika poškodenia okolitých štruktúr.
Chirurgovia z Banskej Bystrice vykonali tisícu roboticky asistovanú gynekologickú operáciu
„Ak sa tieto systémy budú ďalej rozvíjať a používať vo veľkom rozsahu, môžu chirurgom pomôcť ešte presnejšie identifikovať nádorové tkanivo. To by mohlo prispieť k bezpečnejšiemu odstráneniu nádoru a potenciálne aj k lepším výsledkom liečby,“ hovorí neurochirurg Andrej Šteňo.
Bratislavské pracovisko plánuje technológiu v najbližších rokoch ďalej testovať aj pri ďalších operáciách. „Projekt je naplánovaný približne na dva roky. V zásade chceme použiť tento systém pri každom glióme, ktorý bude na takýto typ operácie vhodný. Momentálne sme však ešte v počiatočnej fáze a sledujeme aj to, či technológia chirurgov počas operácie nezaťažuje alebo nespomaľuje. Zatiaľ sa ukazuje, že skôr naopak,“ dodáva Šteňo.
Algoritmus sa učil na stovkách snímok
Model umelej inteligencie vyvinul španielsky neurochirurg a programátor Santiago Cepeda z Univerzitnej nemocnice Río Hortega vo Valladolide. Systém využíva hlboké učenie a bol trénovaný na viac ako 1400 ultrazvukových snímkach mozgových nádorov. Algoritmus sa tak „naučil“ rozpoznávať nádorové tkanivo, jeho okolie aj niektoré anatomické štruktúry.
Dôležitou súčasťou projektu je jeho testovanie na neurochirurgiách, kde majú s využitím ultrazvuku nadštandardné skúsenosti. Práve preto vzniklo európske konzorcium, ktoré spája pracoviská v Bratislave, španielskom Valladolide a talianskom Miláne.
V Ružinove používajú prevratnú metódu liečby mozgovej príhody, otvor v lebke má len 1,5 centimetra
Neurochirurgiu na Kramároch oslovil doktor Cepeda z dôvodu, že tamojší neurochirurgovia majú v oblasti využitia ultrazvuku pri operáciách mozgu nielen dlhoročné skúsenosti, ale ich aj publikovali v najvýznamnejších časopisoch na svete. Riziko, že by našich odborníkov umelá inteligencia „zaviedla“ nesprávnou interpretáciou obrazu je preto blízke nule – čo je v súčasnej fáze výskumu mimoriadne cenné.
Zaujímavé je, že projekt sa na Slovensku rozbehol rýchlejšie než v niektorých veľkých európskych nemocniciach. „Pripravenosť slovenských kolegov bola veľmi priaznivá. Všetky potrebné schválenia sa podarilo vybaviť počas niekoľkých mesiacov,“ hovorí Cepeda. Kým v Miláne ešte prebiehajú administratívne procesy, slovenský tím už technológiu použil pri reálnej operácii.
Technológia môže skrátiť operácie
Ak sa model umelej inteligencie bude ďalej zdokonaľovať, mohol by v budúcnosti pomáhať neurochirurgom pri operáciách po celom svete. Pri nádoroch mozgu totiž často rozhodujú milimetre a každá dodatočná informácia môže chirurgovi pomôcť urobiť presnejšie rozhodnutie priamo počas zákroku.
Podľa Šteňa by technológia mohla priniesť viacero výhod, napríklad skrátenie času operácie alebo ešte bezpečnejšie odstránenie nádoru. „Ak sa podarí model ďalej trénovať a dosiahnuť veľmi vysokú spoľahlivosť, môže výrazne pomôcť chirurgom pri rozhodovaní počas operácie,“ vysvetľuje.
Zároveň však zdôrazňuje, že umelá inteligencia nie je neomylná a ešte veľmi dlhý čas musí zostať len pomocným nástrojom. „Umelá inteligencia sa môže pomýliť. Chirurg musí mať svoje skúsenosti a musí rozumieť tomu, čo vidí na obrazovke. Preto jej odporúčania vždy overujeme vlastným posúdením a ďalšími dostupnými metódami,“ hovorí.
VÚSCH má nové pracovisko špecializované na vyšetrenie srdca, najnovší MR prístroj je vybavený umelou inteligenciou - VIDEO
Presnosť algoritmu je podľa neho zatiaľ predmetom ďalšieho testovania. „Model je stále vo fáze testovania a ďalšieho učenia. Jeho presnosť závisí aj od kvality ultrazvukového obrazu a od konkrétneho prípadu. Práve preto ho zatiaľ používame výlučne ako pomocný nástroj, ktorý nám poskytuje ďalšiu informáciu pri rozhodovaní počas operácie.“
AI v medicíne nenahradí lekárov
Prednosta zároveň zdôrazňuje, že umelá inteligencia by mala v medicíne slúžiť ako pomocník, nie ako náhrada lekára. Technológia môže rozšíriť možnosti diagnostiky aj samotných operácií, no konečné rozhodnutie zostáva vždy na chirurgovi.
Umelá inteligencia podľa neho funguje skôr ako ďalší odborník v tíme, nie ako náhrada chirurga. „Vnímam ju skôr ako ďalšieho člena tímu, ktorý má veľmi pozorné oko. Môže upozorniť na niečo, čo by som si inak možno nevšimol. Zároveň však platí, že konečné rozhodnutie je vždy na chirurgovi. Na konci operácie sa musí lekár rozhodnúť, čo odstráni a čo ponechá – a za toto rozhodnutie nesie plnú zodpovednosť,“ pripomína Šteňo.
