Moderní technologie vstupují v současné době do medicíny rychleji než kdy dřív. V oboru chirurgie jater se kombinuje dokonce několik hi-tech přístupů současně: od umělé inteligence, přes virtuální realitu, až po augmentové vnímání světa. V pražském IKEMu má tuto technologickou revoluci na starost David Sibřina.
Stojím v černé místnosti, její zdi i podlaha jsou lemované svítícími žlutými liniemi. Přede mnou se v dálce vznášejí kusy lidského těla, rozeznávám játra. Natahuji k nim ruce, jemně stisknu a játra opatrně uchopím. Dívám se na ně z bezprostřední blízkosti, jasně vidím jejich strukturu, jaterní žíly, tepny, žlučový strom i spoustu dalších detailů. Otáčím jimi, dívám se na detail, který mě zaujme. Na okraji svého periferního vidění vyskakuje tabulka, která ukazuje nejrůznější čísla, kterým ale nerozumím.
Když mi na rameno zaklepe ruka, vyděsím se. Odkládám brýle na virtuální realitu, ve kterých jsem játra sledoval. Stojím v pražském IKEMu, cítím se jako Iron Man a David Sibřina z tamní laboratoře VRlab se mě ptá: „Jaké to bylo?“
Sibřina sice není lékař, přesto jeho práce pomáhá zachraňovat lidské životy. Právě on totiž do této nemocnice přinesl futuristickou technologii, rozvíjí ji a stojí za tím, že ji lékaři začali využívat. Měl sice možnosti pracovat v prestižních světových nemocnicích, včetně slavné Mayo Clinic v USA, ale nakonec zůstal v Praze. „Může to znít možná trošku nafoukaně, ale zde jsme – co se týče vizualizace jater a břišní chirurgie – globálně úplně nejdál,“ řekl v rozhovoru pro ČT24.
Česká špička
„Podle dostupných informací máme největší soubor jaterních 3D modelů pro VR na světě,“ vysvětluje Sibřina a doplňuje konkrétní srovnání: „Světově proslavená Dětská nemocnice v Bostonu měla 1600 případů od roku 2018, my jich dnes máme 1677, ale máme na to třikrát méně lidí.“ Také lékaři tuto technologii v Praze přijali mnohem rychleji než kdekoliv jinde, kde Sibřina byl, případně slyšel od zahraničních kolegů.
Samotný Sibřina se k virtuální realitě dostal už během studií, kde se věnoval grafice. Původně se zaměřil na počítačové hry, ale od nich už k virtuálnímu prostředí nebylo daleko, takže brzy nasměroval svou kariéru studiem výpočetní medicíny tímto směrem. Studoval ve Velké Británii, pak přišel covid.
„Tehdy jsem už vyvíjel virtuální prostředí během magistra na univerzitě, ale lockdowny mi narušily přístup k lékařům ve fakultní nemocnici. Hledal jsem, s kým navázat spolupráci, získat data a projekt dále rozvíjet už s jasnější vizí. V IKEMu už v té době běžel 3D tisk jater a ledvin, ale bylo potřeba vizualizaci čím dál tím více zlepšovat a umožnit škálování,“ líčí.
„Měl jsem štěstí na schopné odborníky v IKEMu, kde mi nabídli unikátní kombinaci podmínek a lékařů s vizí – a navíc ochotných vyzkoušet nové věci,“ vzpomíná na dobu, která mu nejprve všechny cesty zavřela, ale nakonec nabídla unikátní možnost.
„Byl jsem ve správný čas na správném místě,“ usmívá se Sibřina, který se na rozvoji podílel jako technologický expert. Hlavním lékařem, který se pak zasadil o využití v praxi, byl přednosta Kliniky transplantační chirurgie Jiří Froněk. Právě ten se podle Sibřiny zasadil o to, aby zajímavý nápad nezůstal jenom v hlavách tvůrců, ale aby se dostal k běžným pacientům.
Stačí pět minut
Na začátku projektu se virtuální realita využívala jen u těch nejnáročnějších resekcí jater. Sibřina vysvětluje: „Játra mají velmi složitou strukturu, rád bych citoval profesora Froňka, který přirovnal rozdíly mezi nimi k otiskům prstů – každá játra jsou do značné míry unikát.“ A stejně jedinečná tak musí být i každá operace – lékař může narazit na spoustu překvapení, která nemusí být nutně vždy úplně jasná z pouhého 2D snímku.
Virtuální realita a 3D tisky modelů orgánů dodávají podle Sibřiny nový rozměr a možnosti v předoperační i operační přípravě. „Můžeme se ještě před samotnou operací nebo i během operace samotné detailně podívat na ty nejdrobnější struktury a promyslet, jak složitou operaci provedeme,“ popsal nedávno Froněk výhody virtuální reality.
Se zpracováním obrazu pomáhá virtuální realitě dnes i umělá inteligence. Strojové učení zjednodušuje vizualizaci, zrychluje celý proces a umožňuje, aby bylo vykreslování plynulé a využitelné v reálném čase. Díky AI nepotřebuje tato aplikace žádné superpočítače, ale stačí jí běžně dostupné brýle pro virtuální realitu, které se dají výkonem přirovnat k mobilnímu telefonu střední třídy.
Ještě před pár lety trvalo vytvoření takové vizualizace několik hodin, ale nyní už to zabere minuty. „Do pěti minut jsme schopní digitalizovat zemřelého dárce jater,“ usmívá se Sibřina. V některých případech zabere delší čas kontrola modelu radiologem, který musí všechno projít a zjistit, jestli se model někde nezmýlil a jestli je všechno v pořádku.
Od jater k srdci
Kromě jater se dnes začíná virtuální realita používat i u jiných orgánů, například ledvin nebo náročných operací srdce, obecně orgánů, které jsou složité, při patologiích se od sebe mohou značně lišit a chirurgické zákroky na nich jsou rizikové a spojené se značnou hrozbou pro pacienta. Jakékoliv další informace, které lékař před samotným zákrokem ví, mohou o několik procent zvýšit pravděpodobnost úspěchu. A rozdíl mezi úspěchem a neúspěchem může znamenat rozdíl mezi životem a smrtí.
„Momentálně se snažíme zjistit, zda virtuální realita zvýší číslo potenciálně schůdných dárců zejména pro menší příjemce,“ popisuje Sibřina. Při pohledu na obyčejné snímky nebo prediktivní modely založené na biometrických informacích se totiž může zdát, že se darovaný orgán do nového těla z nějakého důvodu nevejde – proto se mnoho darovaných orgánů odmítne a čekající člověk se dočká buď později, anebo vůbec.
„Virtuální realita ale umožňuje, aby si lékař darovaný orgán zasadil do těla pacienta, a to v přesných rozměrech, vyzkoušel si, kde může být problém a pak se rozhodl, jestli orgán bude možno transplantovat danému příjemci, nebo se nabídne jinému,“ doplňuje.
A když jde opravdu o ty nejzásadnější zákroky, tak si mohou lékaři díky expertům, jako je Sibřina, vypomoci ještě dalším esem v rukávu. Stejná data, která využívají pro vizualizace orgánů ve virtuální realitě, se totiž dají využít také pro 3D tisk. „Kolegové z laboratoře pro 3D tisk tisknou modely u těch nejsložitějších zákroků. Lékař si pak může model doslova osahat, aby byl na zákrok ještě lépe připravený, a nic ho pak nepřekvapí. Nejvíc se tisknou ledviny a játra, občas srdce,“ vypočítává Sibřina.
Systém pro každého
„Vyvíjeli jsme systém tak, aby byl co nejvíc blbuvzdorný,“ konstatuje David Sibřina. „O těchto technologiích se sice často a hodně mluví na různých kongresech, ale pak někdy bývají vyrobené tak, že vlastně nikomu nevyhovují – jsou složitá, určená spíš pro techniky než pro lidi. A lékaři je tak kvůli tomu moc nepoužívají. Právě proto jsme se snažili vyvinout sami systém, který si bude moci lékař zkoušet sám, kdykoliv ho to napadne, a to pomocí pouhých dvou tlačítek.“
A systém tak opravdu funguje. Ovládání je intuitivní, odezva blesková, opravdu připomíná sci-fi scény v nějakém futuristickém filmu – pohazovat si s játry, zvětšovat si je a vyvolávat si data o jejich částech, hmotnosti nebo prokrvení působí nesmírně jednoduše, a přitom má člověk pocit, že systém reaguje na každý jeho pokyn.
Samotná vizualizace je podle Sibřiny navíc propojena s lékařskými systémy IKEMu, takže lékaři vidí současně všechna důležitá data o pacientovi, která jim pomáhají při rozhodování o tom, co si s ním počít, kdy (a jestli vůbec) přistoupit k transplantaci a jaké orgány od dárců jsou k dispozici. Je to jednodušší, než se zorientovat v excelovské tabulce, všechny citlivé pacientské informace jsou přitom podle Sibřiny na serverech nemocnice, takže se k nim nedostane nikdo nepovolaný.
„A co lékaři, vyhovuje jim to?“ ptám se. Zajímá mě hlavně to, jak se s novinkami sžívají například seniorní lékaři, kteří vyrostli v dobách bez počítačů, natož s virtuální realitou a umělou inteligencí. „Může to vypadat trošku paradoxně, ale naši nejlepší uživatelé jsou právě ti nejstarší chirurgové, kteří ale mají současně nejvíc zkušeností, oni nejlépe vědí, jak technologii vytěžit do maxima,“ vyvrací domněnky Sibřina.
Další smysl 3D modelu je podle něj i v práci s pacientem. Lékaři na něm mohou velmi dobře ukazovat pacientům, co je při zákroku čeká. Například nervózní rodiče může uklidnit, když vidí, jak pokročilé jsou dnes technologie, jimž svěřují život svého dítěte. „Psychologická rovina tam určitě je,“ doplňuje Sibřina. Stejnou roli má podle něj virtuální realita a realistické modely i ve výuce mediků, kdy jim může pomoci získat zkušenosti, jež by jinak neměli šanci dostat, aniž by řezali do lidských těl.
Naplnit potenciál lékařů
„Věříme, že se to vyplatí. Už jen proto, že přístroje, které používáme ke zobrazování, stojí desítky milionů korun. My nabízíme vlastně jenom lepší a pochopitelnější využití dat z těchto přístrojů,“ reaguje Sibřina na dotaz, jak finančně náročná technologie je.
„Lékaři se až doposud museli spoléhat na dvourozměrné obrázky. Ty si pak ale stejně museli převést na trojrozměrné představy ve své mysli pomocí vizualizace. A víme, že ne každý lékař má schopnosti představit si tyto tvary – sebelepšímu chirurgovi může tato schopnost trošku chybět. Pokud mu nabídneme už hotový 3D model, tak mu vlastně pomáháme naplnit jeho plný potenciál,“ líčí vědec.
„Nestačilo by ukazovat orgány jen na obrazovce, není virtuální realita zbytečně drahá?“ zajímá mě. Podle Sibřiny má tento způsob zobrazení význam. „Úmyslně se používá vizualizace ve virtuální realitě, tedy s pomocí 3D brýlí,“ říká. „Sice je opravdu možné to stejně zobrazovat na počítači nebo na tabletu, ale zkušenost z virtuální reality je úplně odlišná, dává lékaři možnost získat jiný typ zkušenosti, který je mnohem bližší realitě operace.“ Manipulace s 3D daty je jednodušší, pokud uživatel se sám pohybuje ve 3D prostředí, doplňuje.
A ani to není všechno. Sibřina vytahuje další brýle, které jsou drobnější a elegantnější než ty na virtuální realitu. A hlavně mají normální skla. Jde o zařízení na takzvanou augmentovanou realitu. Když si je nasadím na obličej, přes normální brýle, které obvykle nosím, zpočátku se nic neděje a svět vidím jako obvykle. Jenže pak se David Sibřina nakloní nad počítač, několikrát udeří do klávesnice a mně se v zorném poli, přímo uprostřed Sibřinovy kanceláře, vynoří obrovský realistický model jater.
Mohu kolem něj chodit, mohu si s ním pohazovat a roztáčet ho. Pak si expert nasadí svoje vlastní brýle a s játry vznášejícími se kousek od stolu, na kterém stojí moje káva, můžeme interagovat oba.
Veškeré popisy slovy mohou jen těžko zachytit, jak skvěle to funguje. Dokážu si najednou živě představit, jak dva lékaři tímto způsobem konzultují budoucí zákrok, jak rozvrhují svoje úlohy anebo jak zkušenější kolega upozorňuje toho juniornějšího na možné zákeřnosti nebo nějaké atypické části orgánu. Tato rozšířená realita se podle experta z IKEMu používá zatím méně než virtuální realita, technologie totiž není úplně dotažená do dokonalosti.
Krátký pohled do blízké budoucnosti
Virtuální realita podle Sibřiny vyhovuje drtivé většině lékařů, její ovládání je – jak jsem si sám vyzkoušel – velmi intuitivní. Stačí pět až deset minut na základní orientaci v modelu, aby se i tak anatomie neznalý člověk, jako je vědecký redaktor, v játrech neztratil, ale snadno si je prohlížel, zjišťoval jejich detaily a zkoumal, čím se liší od jiných jater.
S větší zkušeností už člověk může vidět i změny, například novotvary ale model označí sám. „Virtuální realita chirurgovi umožňuje si je před výkonem nebo i během něj zobrazit v celkové perspektivě včetně cévních struktur, což mu žádná jiná metoda nedovolí,“ dodává Sibřina.
A věří i v její budoucnost. Kombinovat vizualizace ještě více s modely umělých inteligencí totiž podle něj umožní možná dříve, než se čeká, i automatickou detekci nádorů – lékař to samozřejmě vždy bude nakonec kontrolovat a ověřovat.
A ani tohle není všechno. Podle Sibřiny se totiž dá uvažovat také o propojení virtuální reality s robotickou chirurgií, která podle něj představuje jednu z budoucností medicíny. Virtuální modely totiž mohou představovat natolik přesná data, že podle nich stroje mohou teoreticky operovat velmi přesně – a bez rizika, že jim – na rozdíl od lidského chirurga – někdy ujede ruka.
