Čeští lékaři jako první na světě plánují transplantace ve virtuální realitě

Češi jsou blízko dalšímu významnému zářezu na poli virtuální reality. Po úspěchu pražského herního studia Beat Games s jeho hitem Beat Saber, které dokonce zaujalo i Facebook tak, že ho koupil, jsou blízko úspěchu lékaři a vývojáři z pražského IKEM. Ti se nevěnují videohrám, ale využití technologie v medicíně, a to konkrétně u operací.

Pražský Institut klinické a experimentální medicíny je jedno z mála zařízení na světě, kde začali zapojovat virtuální realitu do lékařské praxe jinak než jen ve formě tréninku studentů na obecných 3D orgánech. Chirurgové tu ve VR už přímo plánují specifické zákroky na konkrétních modelech pro každého pacienta.

„Ten nápad vznikl jako můj požadavek na zpřesnění plánování složitých operačních výkonů zejména u nádorů jater, žijících dárců jater a na ledvinách. Prostřednictvím našeho IT oddělení jsme na tom nejdříve začali pracovat sólo a pak už se podařilo i přijmout odborníky, kteří se na to zaměřují výhradně. Prostřednictvím nich se nám to daří posouvat dál,“ vysvětluje docent Jiří Froněk, přednosta Kliniky transplantační chirurgie IKEM.

„Jaterní chirurgie se momentálně jeví jako největší oříšek,“ doplňuje IT specialista David Sibřina, který nastoupil do nově otevřené pozice v IKEM v září 2020. Dříve vyvíjel počítačové hry.

„Co se týče nějaké implementace do klinické medicíny, tak to prakticky není nikde na světě,“ dodává. Na vlastní aplikaci generující virtuální modely orgánů pacientů „na míru“ začal pracovat při svém magisterském studiu na prestižní anglické univerzitě v Sheffieldu.

Transplacentrum oslovilo Davida Sibřinu v momentě, kdy už pro svůj program na vizualizaci modelů orgánů ve virtuální realitě sháněl od různých českých zařízení data ošetřovaných v rámci diplomové práce. Využívání technologie k přípravě před transplantací jater a ledvin v IKEM teď testují a s IT týmem dál ladí zatím jen dva lékaři.

„Pro člověka, který normálně ve VR nehraje hry, to jednoduché není. Takže si troufám tvrdit, že pro generaci mladších kolegů to bude asi jednodušší. Na druhou stranu je to velmi intuitivní. Je to klikání, akorát jiným způsobem. Tak jako se kliká na počítači nebo telefonu. A všechno je to velmi zjednodušené tak, aby se člověk bez velkého trápení dobral k zobrazení, potažmo datům, jež potřebuje ke své práci,“ popisuje docent Froněk pro SZ Byznys uživatelskou náročnost.

Model orgánu konkrétního pacienta lze ve VR brýlích pomocí ovladačů otáčet, zvětšovat a samozřejmě i nahlížet dovnitř na jeho detailní strukturu včetně všech anomálií a poškození.

„Já mám před sebou v těch brýlích model jater, ve kterých je buďto nádor, nebo je potřeba jich část odstranit, nebo je to například žijící dárce části jater a já mohu plánovat, kterou část odstraním a proč. A kudy přesně povedeme linii operačního řezu tak, abychom ty dvě části oddělili,“ dodává přednosta transplantační kliniky IKEM.

Aplikace Davida Sibřiny umožňuje kombinovat snímky z výpočetní tomografie (CT), která je vhodná třeba pro zobrazení cév, se snímky z magnetické rezonance (MRI), jež zase lépe zobrazuje například žlučovody. Výsledný trojrozměrný model ve VR tak má všechny údaje a zaučený chirurg si ho teoreticky může prohlížet rychleji než na desítkách, ale i stovkách snímků z CT nebo MRI zvlášť.

„V cétéčku nebo u magnetické rezonance máme uzpůsobené řezy ve třech směrech a doktor potom může jít skrz jednotlivé řezy v jednotlivých směrech, ale musí si pořád nějak vizualizovat, představovat, kudy třeba ta arterie zrovna jde,“ doplňuje David Sibřina další z výhod.

Tuto časově náročnou práci teď v IKEM za chirurga v podstatě dělá pracovník IT. I s pomocí kalkulací počítače skládá stovky snímků z CT i MRI nad sebe, v aplikaci na nich pak vyznačuje daný orgán, vybarvuje jeho dílčí struktury určenými barvami a následně generuje celý 3D model, který přes jiný speciální program pošle do brýlí. V těch si pak lékař už nic sám představovat nemusí. Ale nejen to.

„Ve chvíli, kdy si na obrazovce zvětšíte obraz z cétéčka nebo rezonance, ztrácíte rozlišení. Je to jako když si zvětšíte fotku. VR to nedělá,“ popisuje další z výhod technologie docent Froněk.

Kromě toho, že kompletování snímků dá práci, metody MRI a CT podle Sibřiny nezabírají játra nebo ledviny přesně tak, aby modely byly naprosto dokonalé. Jejich přesnost je zatím 85 procent. I zde by ale mohly pomoci další nové technologie.

„Ta chybovost je dána cétéčkem nebo magnetickou rezonancí, resp. kvalitou snímkování. Pacient se může hnout. Během magnetické rezonance, která trvá občas až desítky minut, se pacient hýbá a dýchá a mohou se hýbat jednotlivé orgány. To nám může vytvářet takzvané artefakty,“ vysvětluje Sibřina.

„A potom je tady také lidský faktor, když někdo generuje model nebo označuje oblast, která nás zajímá. Ale momentálně se zabýváme i něčím, co se nazývá automatická segmentace, která je založená na strojovém učení – umělé inteligenci. Ale pro to zatím nemáme dostatek dat,“ dodává tvůrce aplikace pro vizualizaci trojrozměrných modelů orgánů ve virtuální realitě.

Přestože VR už pár chirurgů v IKEM k přípravě na operace používá a je podle nich „skvělá a funkční“, stále na jejím vývoji kontinuálně pracují a s výsledky budou brzy seznamovat i odbornou veřejnost.

„Každou metodu je potřeba nějakým způsobem validovat, ověřit tedy její funkčnost. To znamená, že my dnes připravujeme první publikaci na to téma, která se pokusí ta data shrnout natolik, aby byla uvěřitelná a ten dopad byl zřejmý,“ říká pro SZ Byznys docent Jiří Froněk.

„To je jedna věc. A druhá věc je, že je potřeba definovat skupiny pacientů a onemocnění, pro které to opravdu bude vhodné a přínosné, aby se dalo navázat určitou edukací. A ve chvíli, kdy to někoho zaujme a bude se tím chtít zabývat, tak se vcelku logicky ozve. A to už je první krok k tomu, aby se ta technologie ještě posunula na jiná pracoviště,“ dodává.

Od prvních hrubých modelů orgánů k zobrazování nádorů jater dětí, u nichž začínali, už se ale po letech vývoje technologie posunuli v pražském transplacentru mnohem dál.

„Už se podařilo například technicky propojit dvoje brýle mezi sebou, což je skvělé, protože do té doby to viděl jeden člověk a ta zkušenost vlastně byla nesdělitelná. A další krok bylo propojení s počítačem – dá se udělat screenshot (snímek obrazovky z VR) tak, aby ta informace opět byla přenositelná na další kolegy a dokumentovatelná třeba i v protokolu pacienta,“ popisuje nedávný vývoj na transplantační klinice IKEM její přednosta.

Takzvané multidisciplinární porady mezi několika lékaři s odlišnou odborností, které obyčejně probíhají v rámci jedné nemocnice, by se ale díky VR mohly nově rozšířit i do mezinárodního rozměru, na čemž už v IKEM také pracují.

„Já úzce spolupracuji s univerzitou v Leuvenu (Lovani) v Belgii a Bologni v Itálii, kam už jsem na obě místa odvezl headset. Chtěli bychom to použít k tomu, aby se mohly virtuálně propojit dva týmy nebo tým s odborníkem na jedné straně a diskutovat složité případy, kdy u enormně složitých pacientů může mít názor zahraničního odborníka velkou váhu při rozhodování,“ vysvětluje docent Froněk.

Podle vedoucího pražského transplacentra je to otázka jen několika týdnů, než celou věc spustí naživo. Napoprvé to ještě nebudou odborné diskuse o indikacích a diagnózách pacientů, ke kterým se prý ale záhy poté určitě dostanou. Hlavním bodem chystaného mezinárodního spojení má být především kontrola spojení.

„Narazili jsme třeba na zajímavý problém, kdy jsme propojili dva headsety, což je samo o sobě unikát, ale my jsme neviděli ten model přesně ze stejného úhlu. Vy tedy narážíte na věci, které zatím nikdo nikdy nepopsal a nevyzkoušel a které je potřeba po cestě řešit. To znamená, že my přesně musíme vyzkoušet, že opravdu vidíme stejný model, ve stejném rozlišení, ze stejného úhlu a že jsme schopni pracovat společně online,“ odhaluje dál pro SZ Byznys.

Lékaři z Kliniky transplantační chirurgie IKEM se spolu s IT týmem podle slov Davida Sibřiny ještě z loňského listopadu chtějí dál zaměřit i na virtuální vizualizaci trojrozměrných modelů srdce, plic a slinivky.

Froněk v rozhovoru také uvedl, že ve světové odborné literatuře, která se na začlenění virtuální reality do přípravy chirurgů na operace zaměřuje, jsou články stále ve fázi „asi na využití VR dojde a uvidíme, jak moc to bude platné“, s tím, že v Česku „už na to došlo a platné je to velmi“.

Technologii vizualizace orgánů pomocí VR vyvíjejí obdobným způsobem například na univerzitě v Basileji ve Švýcarsku nebo Stanfordově univerzitě v USA, kde se ovšem zaměřují především na neurochirurgii a zatím jsou ve fázi pilotních studií, nikoli implementace do klinické medicíny. Na dotazy redakce ohledně aktuálního stavu jejich vývoje ani jeden z institutů odpověď neposkytl.

Čechům se na poli VR už dařilo. V úvodu zmíněné pražské studio Beat Games vyvinulo nejprodávanější videohru pro virtuální realitu Beat Saber. Studio v listopadu 2019 koupil Facebook. Ten se loni v říjnu kvůli zaměření na takzvané metaverzum překřtil na Meta. Cenu za akvizici tuzemských vývojářů nezveřejnil, podle odhadů insiderů z oboru pro magazín Forbes mohla ale dosáhnout i 100 milionů dolarů.

Trh s virtuální realitou má už do tří let protáčet třikrát víc peněz než loni, kdy na tržbách překonal dvě miliardy dolarů. Kromě her a videí by virtuální realita měla expandovat i v komunikaci. Začleňuje ji i průmysl a také právě medicína.

Doplnění 15. 2. 2022, 08:38: Doplnili jsme informace o využití VR v medicíně ve světě.