Epidemie koronaviru v mnohém posunula zdravotnictví o kus dál a rychleji, než by se to stalo za "klidnějších" časů. Například v potřebě analyzovat rychle a s velkou přesností mimořádně velké množství vzorků. Podobný problém řeší společný projekt MAIA českobudějovického Biologického centra Akademie věd ČR (BCAV), Nemocnice České Budějovice a společnosti Aiolite. I když nejde jen o kvanta vzorků, ale především o kvanta získaných informací. Vyvíjený počítačový program má v budoucnu pomoci k co nejpřesnější diagnostice pacientů a zároveň napovídat lékařům, jak by se mohlo onemocnění vyvíjet.

Až se v blízké budoucnosti bude určovat diagnóza pacienta, je možné, že špičkové přístroje umožní získat ze vzorků krevního séra nebo moči takový objem informací, že k jejich analýze bude nezbytné přizvat umělou inteligenci. Naznačil to včera Petr Šimek, vedoucí Laboratoře analytické biochemie a metabolomiky BCAV. "V nepatrném objemu vzorku lidského krevního séra nebo moči dokážeme současně změřit zhruba o řád více látek, než se dnes obvykle získává při standardních klinických rozborech," říká Petr Šimek za výzkumníky z BCAV. Je to možné díky nejnovějším poznatkům a metodám, které biologové uplatňují při výzkumu metabolismu. Nemocnice pro běžné potřeby diagnózy zkoumá z hlediska metabolismu zhruba 250 látek, určuje aminokyseliny, cukry. Kdežto přístroje biologů zaměřené na výzkumné účely zvládnou i hodnocení dalších látek.

Místo baňky mikroskop

Výše uvedené se potvrdilo v rámci projektu MAIA (Metabolomic Artificial Intelligence Analysis - lze volně přeložit jako analýza metabolismu pomocí umělé inteligence). Při něm totiž biologové analyzovali vzorky dodané Nemocnicí České Budějovice. Lékaři vybrali podle Miroslava Vernera, ředitele úseku centrálních laboratoří nemocnice, pro pilotní projekt pacienty z jednotky intenzivní péče Infekčního oddělení s podezřením na možný rozvoj septických komplikací. Spolu s anonymizovanými vzorky odesílali lékaři také anonymizované klinické údaje o stavu pacientů, jejich léčbě a laboratorní výsledky nemocnice vázané na čas a průběh onemocnění.

Neviděl jste ji někdo? Pohřešovaná Jana Husáková.
Mladá žena odešla z nemocnice neznámo kam. Našli ji v pořádku.

Analýza biologů posunula zkoumání takovým způsobem, že to Miroslav Verner přirovnal k pohledu na látkovou výměnu elektronovým mikroskopem. Zároveň ale zdůraznil, že byla při projektu dodržena všechny potřebná pravidla pro ochranu soukromí a podobně.

Biochemici zaslané vzorky analyzovali a získané velké soubory dat dále vyhodnocoval počítačový program MAIA s využitím systému umělé inteligence Aiolite. Umělá inteligence "přebere" obrovské množství dat a ušetří tím práci lékařům. Podle Petra Šimka by bylo i nad síly a časové možnosti jednoho lékaře, aby taková množství dat třídil a analyzoval.

Čas je důležitý

Přitom se třeba u septických pacientů, jimž se nyní projekt věnoval, může jednat o kritickou situaci, která vyžaduje co nejrychlejší a nejpřesnější rozhodnutí o léčbě. "Pacienti selhávají energeticky, přepínají na náhradní zdroje," popsal zjednodušeně problém pacientů ohrožených sepsí Miroslav Verner.

Ředitel nemocničních laboratoří ohledně projektu zdůraznil, že je potřebné propojit mladou generaci napříč obory. "Bude pracovat jinak, než jsme my zvyklí," naznačil Miroslav Verner, že už to nebude jen lékař, kdo bude hodnotit, co se s pacientem děje, ale bude výrazně pomáhat i počítač. Koronavir podle Miroslava Vernera ukázal, že nastává nová situace a cesta využití nových umělých inteligencí je neodvratná.

Nové stromky a květiny na českobudějovickém náměstí.
Místo aut stromy. Začíná proměna budějovického náměstí, provoz zatím neomezí

Předškolák se chystá do první třídy

Podle Jakuba Schůrka, manažera firmy Aiolite, se funkčnost platformy MAIA průběžně kontroluje také paralelním ručním zpracováním pomocí konvenčních metod. "Ošetřující lékař dostane k posouzení aktuálního zdravotního stavu pacienta ucelené podklady, které mu pomohou rozhodovat na kvalitativně vyšší úrovni o dalším optimálním způsobu léčby. Tento nástroj může pacientovi zlepšit kvalitu života, potažmo zachránit život," doplnil k ideálnímu budoucímu využití programu Jakub Schůrek s tím, že přes rok trvalo vyjednat pro projekt podmínky z hlediska ochrany osobních dat.

Program MAIA je nyní podle Jakuba Schůrka jako předškolák, kterého čeká krok na první stupeň základní školy. Kromě aktuálních analýz chtějí autoři projektu přidat do vyhodnocení i genetickou větev informací o pacientovi. Výzkumníci nové přístupy nejprve testovali na buněčných kulturách až v dalších krocích pak na vzorcích pacientů v septickém stavu. V praxi ale zatím program nezasáhl. "Je to běh na dlouho trať, my se chystáme na přenesení do medicínské praxe," vysvětlil Petr Šimek.

Prvotní nápad na program, který by takto pomáhal lékařům, vzešel od Lucie Řimnáčové, mladé vedoucí pracovnice BCAV a Jany Zatloukalové, mladé pracovnice Aiolite.

U Kubatova pomníku se sešlo téměř pět stovek lidí
U Kubatova pomníku se sešlo téměř pět stovek lidí

Kratší a efektivnější léčba

Díky špičkové analytické technice a možnostem umělé inteligence by měl podle Miroslava Vernera vzniknout ověřený nástroj, který zdravotníkům pomůže včas odhalit zlomové body pro rozhodování, aby snížili počet úmrtí na sepsi a též zefektivnili a zkrátili dobu léčby a rekonvalescence.

Výstupem pilotního projektu MAIA bude optimalizované nastavení procesů a přesných postupů pro vyhodnocování dat pomocí umělé inteligence, které umožní posunout projekt do další fáze ověření funkčnosti systému na větším souboru pacientů.

Infobox/Citát: „Projekt nás zaujal využitím širokého spektra stanovitelných parametrů přeměny látkové v lidském organismu, které skrývá potenciál k hodnocení energetického stavu organismu, schopnosti produkovat potřebné látky a hodnocení efektu léčebných opatření. Vzhledem k množství měřitelných parametrů, jejich dynamiky, vlivu biorytmů, režimu léčby a dalších faktorů je velmi těžké bez využití prvků umělé inteligence hledat vzory vhodné k posouzení limitních situací vhodných pro volbu dalšího postupu či zásadní změny strategie,“ uvedl ředitel úseku centrálních laboratoří Nemocnice České Budějovice Miroslav Verner.