Kauno technologijos universiteto Ultragarso mokslo instituto ir Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto mokslininkai sukūrė naują sprendimą – kontrastinio ultragarso pagrindu veikiančią dirbtinio intelekto sistemą, padedančią anksti nustatyti sunkius ūminio pankreatito atvejus dar prieš pasireiškiant akivaizdiems nekrozės požymiams.
Ankstyva sunkaus ūminio pankreatito diagnostika išlieka dideliu iššūkiu klinikinėje gydytojų praktikoje. Ligos nustatymą apsunkina tai, kad pradinėje stadijoje dažnai nebūna ryškių morfologinių pokyčių, o įprasti tyrimo metodai neatskleidžia tikrojo jos sunkumo. Dėl to gydymas gali būti pradedamas per vėlai, o tai didina komplikacijų ir mirštamumo riziką.
VU Medicinos fakulteto archyvo nuotr.
Reaguodami į šią problemą, Kauno technologijos universiteto Ultragarso mokslo instituto (KTU UMI) ir Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto (VU MF) mokslininkai (prof. habil. dr. Kęstutis Strupas, doc. dr. Aistė Kielaitė-Gulla, doc. dr. Artūras Samuilis) sukūrė naują sprendimą – kontrastinio ultragarso pagrindu veikiančią dirbtinio intelekto (DI) sistemą, padedančią anksti nustatyti sunkius ūminio pankreatito atvejus dar prieš pasireiškiant akivaizdiems nekrozės požymiams.
Šis inovatyvus diagnostikos metodas, jau patentuotas JAV, žada reikšmingai pagerinti pacientų priežiūrą ir padidinti jų išgyvenamumą.
KTU profesorius dr. Renaldas Raišutis
Dr. Renaldas Raišutis, KTU UMI direktorius bei Elektros ir elektronikos fakulteto (EEF) profesorius, pažymi, kad klinikose dažnai pasitaiko atvejų, kai pacientai skundžiasi ūmiu pilvo skausmu, tačiau pirminiai tyrimai nesuteikia pakankamai informacijos ir neleidžia tiksliai nustatyti ligos sunkumo.
VU mokslininkai pabrėžia, kad tuo metu pacientų būklė gali staiga pablogėti dėl gyvybei pavojingos kasos nekrozės, kuri reikalauja nuolatinės stebėsenos ir dažnai intervencinio gydymo.
„Mūsų tikslas buvo sukurti patikimą, greitai pritaikomą ir neinvazinį sprendimą, kuris jau pirmosiomis paromis nuo simptomų pradžios padėtų gydytojams aptikti kasos audinių pakitimus, objektyviai įvertinti ligos sunkumą ir prognozuoti eigą. Tai suteiktų galimybę priimti greitesnius ir tikslesnius klinikinius sprendimus bei sumažinti komplikacijų ir mirštamumo riziką“, – aiškina R. Raišutis.
VU profesorius habil. dr. Kęstutis Strupas
„Klinikiniai iššūkiai lydėjo inovacijas, o rezultatai – patentinę paraišką“, – papildo K. Strupas.
Kas penktas pacientas – rizikos grupėje
Ūminis pankreatitas – tai uždegiminė kasos liga, kuri dažnai prasideda staiga ir gali greitai progresuoti į sunkią formą, pasižyminčią audinių nekroze, sisteminiu uždegiminiu atsaku bei daugelio organų funkcijos nepakankamumu.
Kas penktas pacientas per 48–72 valandas nuo simptomų pradžios patenka į rizikos grupę, kuriai gresia sunki ligos eiga ar net mirtis. Vis dėlto didžiausias iššūkis yra tai, kad ankstyvoje stadijoje trūksta aiškių požymių, leidžiančių atskirti lengvą ligos eigą nuo sunkios.
„Ankstyva diagnostika padeda išvengti sunkių komplikacijų ir turi įtakos ligos eigai bei paciento išgyvenamumui“, – pažymi A. Kielaitė-Gulla.
R. Raišučio teigimu, įprasti diagnostikos metodai – laboratoriniai kraujo tyrimai ir klinikiniai simptomai, tokie kaip skausmas ar pykinimas, – dažnai neparodo tikrojo organų pažeidimo masto. Nors kompiuterinė tomografija (KT) yra aukštos raiškos neinvazinis tyrimas, ji dažniausiai atliekama tik po 3–5 dienų nuo simptomų pradžios, nes ankstyvame ligos etape jos jautrumas yra ribotas. Be to, KT tyrimas susijęs su jonizuojančia spinduliuote.
„Nors KT laikoma auksiniu diagnostikos standartu, jos taikymas turi keletą trūkumų: tyrimas yra brangus, reikalauja paciento perkėlimo į kitą skyrių ir naudoja jonizuojančią spinduliuotę. Mūsų siūlomas ultragarsinės diagnostikos sprendimas yra saugus tiek pacientui, tiek tyrimą atliekančiam medikui. Tyrimui atlikti galima naudoti mobilų ultragarsinį echoskopą, kurį galima atnešti tiesiai į paciento palatą, taip išvengiant transportavimo poreikio“, – pabrėžia jis.
Mokslininkų siūlomas greitai atliekamas neinvazinis diagnostinis tyrimas jau pirmosiomis ligos valandomis leistų objektyviai įvertinti kasos audinių perfuziją bei identifikuoti galimus nekrozės židinius.
 VU docentas dr. Artūras Samuilis |
|---|
„Norint išspręsti šią problemą, prireikė naujo požiūrio – derinti kontrastinio ultragarso diagnostikos galimybes su DI sprendimais, kad būtų galima automatiškai apdoroti diagnostinius duomenis“, – dalijasi KTU mokslininkas.
Tokiu būdu gydytojui suteikiamas aiškus, vizualiai pagrįstas įrankis ankstyvam sprendimų priėmimui: ar pacientą galima gydyti konservatyviai, ar būtinas intensyvus stebėjimas, o gal net chirurginė intervencija. Pateikia aiškią rizikos klasifikaciją
R. Raišutis pasakoja, kad pacientui atliekamas kontrastinis ultragarsinis tyrimas (CEUS), leidžiantis realiuoju laiku stebėti kraujotakos pokyčius kasos audinyje. Tyrimo metu į veną suleidžiama kontrastinė medžiaga, kuri padeda vizualizuoti gyvybingą audinį – ten, kur kraujas cirkuliuoja, kasos audiniai lieka nepažeisti, o ten, kur kontrastas nepasiekia, tikėtina, vyksta audinių nekrozė. Tyrimas trunka 60–80 sekundžių.
„Vaizduose pažymimos kasos sritys, kuriose kraujotaka yra susilpnėjusi arba visiškai išnykusi – tai rodo audinių nekrozės židinius. DI algoritmai automatiškai apdoroja gautus vaizdus, išskiria svarbiausius parametrus, apskaičiuoja pažeisto audinio procentą ir pateikia aiškią rizikos klasifikaciją: žemą, vidutinę arba aukštą“, – aiškina jis.
Sistema ne tik pateikia galutinį klasifikacijos rezultatą, bet ir vizualiai paaiškina, kaip jis buvo gautas. Gydytojui pateikiamas CEUS vaizdas su pažymėtomis sritimis, o greta nurodomi tikslūs kiekybiniai rodikliai – pavyzdžiui, nekrozės zona, sudaranti tam tikrą procentą viso kasos tūrio. Tai leidžia sprendimą lengvai interpretuoti net ir tiems specialistams, kurie neturi gilios diagnostinių vaizdų analizės ar radiologijos patirties.
„Sistemos skaidrumą užtikrina tai, kad kiekvienas klasifikavimo žingsnis grindžiamas konkrečiais, statistiškai reikšmingais kiekybiniais parametrais. Šie parametrai yra matomi ir patikrinami, o ne tik automatiškai generuojami. Todėl sistema ne tik pateikia atsakymą, bet ir aiškiai pagrindžia jį duomenų analizės logika“, – pabrėžia KTU mokslininkas.
R. Raišutis atkreipia dėmesį, kad sukurta sistema nėra skirta pakeisti gydytojo sprendimus – ji veikia kaip klinikinių sprendimų palaikymo įrankis, suteikiantis papildomą, aiškų, objektyvų ir vizualiai interpretuojamą pagrindą klinikiniam vertinimui.
Pasaulinio lygio medicininiai sprendimai
KTU ir VU mokslininkų bendradarbiavimas bei JAV patentas – tai aukščiausio lygio tarptautinis pripažinimas, patvirtinantis, kad sukurtas metodas yra naujas ir reikšmingas praktiniam taikymui.
R. Raišutis pastebi, kad technologiniai patentai JAV dažniausiai siejami su didžiosiomis farmacijos, medicinos technologijų ar IT kompanijomis. Faktas, kad toks patentas buvo suteiktas tarpdisciplininei mokslininkų komandai iš Lietuvos, liudija mūsų šalies gebėjimą kurti pasaulinio lygio inovacijas, plėtoti jas iki komerciškai apsaugoto produkto ir sėkmingai įsilieti į tarptautinę medicinos technologijų rinką.
 VU docentė dr. Aistė Kielaitė-Gulla |
|---|
A. Kielaitė-Gulla patvirtina, kad įvertinimas JAV skatina tolimesnį mokslininkų grupės bendradarbiavimą ir naujus mokslinius išradimus. „Mūsų pranašumas – neinvazinis, nebrangus, lengvai perkeliamas ir tikslus tyrimas, kurį galima atlikti kiekvienoje gydymo įstaigoje. Šis mokslinis išradimas yra unikalus sprendimas ankstyvai ir kokybiškai ūminio pankreatito diagnostikai. Greita ir tiksli diagnostika – tai galimybė sumažinti gydymo išlaidas“, – sako ji.
„Sukūrę šią sistemą, greitai įsitikinome, kad jos principas – kontrastinio ultragarsinio vaizdo kiekybinė analizė, pasitelkiant DI – yra modulinis ir lengvai pritaikomas įvairiose medicinos srityse, kur reikalingas greitas, tikslus ir neinvazinis audinių perfuzijos vertinimas. Šią technologiją galima taikyti ir onkologijoje – pavyzdžiui, vertinant kasos ar kepenų navikų perfuziją bei stebint gydymo efektyvumą“, – teigia KTU mokslininkas.
Pasak jo, tolimesniems sistemos testavimo, sertifikavimo, klinikinės validacijos ir komercializavimo etapams šiuo metu ieškoma suinteresuotų partnerių tiek nacionaliniu, tiek tarptautiniu mastu.
