Jaroš spolu s vědci z univerzit v Londýně, Bernu a nizozemském Twente vyvinuli a začínají testovat přístroj pro diagnostiku rakoviny prsu. Cíl je jasný – odhalit nádor včas, přesně a šetrně. V tom lékařům pomohou trojrozměrné modely, které přesně zachytí, jak tkáň uvnitř těla vypadá. „V životě přece nemá smysl dělat snadné věci,“ podotýká Jaroš.
Proto ve své práci spojujete medicínu s počítačovou vědou a zlepšujete diagnostiku nádorových onemocnění?
Určitě. Vždycky se rozhoduji pro těžší možnost. Velké výzvy otevírají zajímavé možnosti. Po doktorátu jsem strávil dva roky na stáži v Austrálii, kde jsem se začal zabývat ultrazvukovými operacemi. Těší mě, že proti klasické práci informatika má ta moje hmatatelné výsledky. Vymýšlíme přístroje, které pomáhají. Dnes se už můžeme pochlubit tím, že vytváříme trojrozměrné počítačové simulace, které nikdo jiný na světě neumí.
Začínáte testovat nový přístroj, který může nahradit mamograf. V čem je lepší?
Z pohledu pacientky je určitě lepší v tom, že se vyšetření provádí bez radiace. Pacientka při vyšetření leží na stole, prso má vloženo v misce s vodivým gelem a vodou. Snímkování pomocí ultrazvuku a laseru trvá do půl hodiny. Lékař získá mnohem přesnější informace než z mamografu, kde vidí třeba jen bílou skvrnu, ale už k tomu nemá další podrobnosti. My dokážeme změřit průtok krve a její okysličení, zkrátka zjistit, co přesně se v tkáni děje.
Co konkrétně zařízení umí?
Dokáže přesně zmapovat cévní řečiště. Díky tomu budeme vědět, kde rostou nové cévy, kolik v nich je kyslíku a živin. Prvotním příznakem nádoru je právě masivní nárůst nových cév, které ho vyživují. Z klasického mamografu lékař dostane černobílou fotku, ze které ale nepozná, jak vypadají cévy. Z našeho modelu bude mít mnohem více údajů o každém kousku tkáně, což mu velmi pomůže. I na ploše půl milimetru získá přesné údaje a u nádoru určí jeho velikost. Pro vytvoření 3D modelu potřebujeme asi dva tisíce snímků, které počítač skládá dohromady.
Jiří Jaroš
|
To je hodně dat. Jak se zpracují?
Data získáváme asi takovou rychlostí, že byste CD naplnili za půl sekundy. Pro zpracování používáme superpočítač v Ostravě, kde stovky výkonných počítačů pracují na rekonstrukci obrazu tkáně a vytvoří trojrozměrný model. Nesmíme ztratit žádná data, protože by nám pak chyběla při tvorbě modelu. Lékaři se v ordinaci ukáže zběžný náhled, aby viděl, zda snímkování proběhlo v pořádku. Výsledný obraz je pak hotový do 48 hodin.
Dokáže váš přístroj odhalit nádor dříve než mamograf?
Ano. Může ho podchytit včas díky tomu, že přesně zmapuje tkáň a odhalí i malé nádory. Na vyšetření pomocí mamografu dnes chodí ženy po padesátce co dva roky. Když se nic nenajde, pacientku lékař uvidí právě až za dva roky. Nikdo ale neví, co se v tkáni po tu dobu děje. Mamograf dnes už nestačí. Falešných poplachů z něj je navíc příliš mnoho, a to až 75 procent. Pokud mamograf něco odhalí, žena jde na ultrazvuk a musí absolvovat další vyšetření. Až poté se zjistí, co se v těle skutečně děje.
Kdy se nové zařízení objeví v českých ordinacích?
Začínáme ho testovat na umělých prsou ze silikonové kůže s umělými cévami. Na podzim bude sestavený prototyp a za dva roky spustí kolegové v nizozemském Twente klinickou studii. Pak se bude certifikovat. V ordinacích se může objevit ode dneška tak za deset let. Když nový systém získá certifikát, velice rychle se v medicíně začlení. Když jsem se v roce 2010 začal zabývat využitím ultrazvuku v chirurgii, existovalo podobných systémů jen asi pět na světě. Dnes jsou už rozšířené i v našich nemocnicích.
I vy pracujete na přístroji, který pomocí ultrazvuku umožní operace nádoru v mozku bez použití skalpelu. Kdy se tak bude operovat?
Ano, operace hluboko v mozku jsou tím gros, kterého chceme dosáhnout. Zatím to nikdo udělat neumí. Skalpelem se tam lékaři neodváží, ale ultrazvuk se do mozku dostane a může zničit nádor. Přístroj už jsme spolu se zahraničními kolegy vyvinuli a je sestavený v Londýně. Na operace ale musíme ještě pár let počkat. Lékaři ho nejdříve budou používat pro neurostimulaci. Pacient si na hlavu nasadí velký klobouk, který v sobě má mnoho vysílačů. Ty umožní zamířit na konkrétní místo v mozku. Pomůže lidem s Parkinsonovou chorobou. Dokážeme zacílit na konkrétní místo v mozku a pomoct jim od třesu rukou. Naději mají i lidé s epilepsií. Při záchvatu se mozek rozkmitá na jedné frekvenci, ale zásah ultrazvuku ho dokáže vrátit do normálu.
Co nejvíc medicíně přináší propojení s informatikou?
Medicína bez „ajťáků“ už dneska nemá šanci. CT je počítačová tomografie, veškeré snímkovací techniky jsou založené na práci počítače. Při ozařování se počítají modely, jak zasáhnout nádor, ale nepoškodit nic jiného v těle. Robotika umožňuje operovat šetrněji, navíc v místech, kam by se chirurg nedostal. Ze vzorku DNA určíme náchylnost k nemocem nebo vytvoříme lék na míru. To vše by bez počítačů nešlo. Trendem je dneska už léčba pacientovi přímo na míru.
Nese to s sebou i vyšší technické nároky na lékaře?
Neřekl bych, protože zároveň s tím vzniká kompletně nový vědní obor. Informatici a fyzikové vymýšlejí nové metody. Lékař ví, co data z přístrojů znamenají, ale nově potřebuje biomedicínského technika, který bude přístroj obsluhovat a vyšetření vlastně řídit. Naše myšlenka zní, že lékař získá 3D model nějakého orgánu, kam si zakreslí, co chce operovat. V tu chvíli přijde technik, který přístroj podle požadavku lékaře seřídí a nachystá cvičný plán operace. Takový plán přijde nám informatikům a na superpočítači spočítáme, jak by operace dopadla. Vše se vrátí zpět lékaři. Ten posoudí rizika a plán poté schválí. Technik data nahraje do přístroje, který je schopný zákrok provést už bez zásahu člověka.
Zní to trochu jako ze sci-fi filmu.
Zatím to vypadá jako sci-fi, ale věřím, že se toho dožijeme. Pořizovací cena přístrojů sice může být vysoká, ale vrátí se to jinde. Pokud pacient po operaci odchází druhý den domů, je vše mnohem efektivnější, než kdyby ležel týden v nemocnici.
Ultrazvuk se dá využít i mimo lékařství. Kde například?
Chceme zkusit podmořský průzkum nebo nedestruktivní testování materiálů, třeba trubek v železárnách nebo prasklin v trupu letadla. Využívá se i při stavbě koncertních sálů, ale ultrazvukem dokážete najít i vodu na Sahaře. Testování je založené na ozvěně – odrazu od dvou odlišných materiálů, jako je třeba voda a kámen. Vyšlete signál, a když se nevrátí, nejspíš tam nic zajímavého není. Pokud se vrátí, zjišťujete, za jak dlouho a v jakém stavu. Využití je obrovské.