Přesněji a bez radiace. Tak by měl fungovat nový přístroj pro diagnostiku rakoviny prsu, který nyní vyvíjí výzkumníci z Fakulty informačních technologií VUT spolu s dalšími evropskými vědci. V budoucnu by nová 3D technologie mohla nahradit klasický ultrazvuk i rentgenový mamograf.
Karcinom prsu je nejčastějším zhoubným nádorem žen - ročně přivede na onkologická oddělení po celém světě více než jeden a půl milionu pacientek, v Česku je to kolem sedmi tisíc. Rakovina prsu je dnes naštěstí úspěšně léčitelná - pokud se lékařům podaří nádor včas a správně diagnostikovat. Právě na to se zaměřuje projekt PAMMOTH. Podílí se na něm výzkumníci z Fakulty informačních technologií VUT spolu s dalšími osmi výzkumnými evropskými institucemi. Společně vyvíjí nový přístroj pro neinvazivní fotoakustický screening prsou, který pomůže včasně a lépe diagnostikovat rakovinu.
Konec planým poplachům
„Na rozdíl od rentgenového mamografu a klasického ultrazvuku umí systém určit, o jakou tkáň se jedná, a popsat její zásobování kyslíkem a živinami. Systém tak dokáže odhalit běžné cysty, zvápenatění či jiné patologické jevy, které se mohou rozvinout v rakovinové bujení a které současné technologie mohou buď přehlédnout, nebo nesprávně vyhodnotit. Rozlišení pořízených 3D snímků je navíc mnohonásobně vyšší. Diagnostika by tak měla být výrazně přesnější a měla by umožnit lékařům nalézt nádor mnohem dříve," vysvětluje Jiří Jaroš, který na FIT vede brněnský tým.
Díky přesnější diagnostice bude možné také snížit počet falešných poplachů, který dnes dosahuje až 75 %. Ženy tak často zbytečně postupují další vyšetření, včetně odebrání vzorku tkáně pomocí biopsie. Systém navíc nevyužívá jako mamograf radiaci či kontrastní látky. Ty mohou být škodlivé a kladou vyšší požadavky na celkový zdravotní stav pacientky. Vyšetření novým přístrojem je bezbolestné a mnohem pohodlnější než běžný mamograf.
Rychlost sběru dat? Jako internet pro 100 domácností
Tým Jiřího Jaroše má v mezinárodním projektu PAMMOTH na starosti sběr, zpracování a vyhodnocení dat z fotoakustického snímkovacího zařízení. Toto zařízení ve tvaru misky o průměru asi 25 cm rotuje kolem prsu pacientky. Každou desetinu sekundy osvětlí prsní tkáň baterií laserových děl a zaznamená vzniklou tlakovou vlnu pomocí až 512 ultrazvukových senzorů. Takto vzniklá data musí výzkumníci z FIT zachytit, zevrubně zanalyzovat a zobrazit v kontrolním náhledu klinickému pracovníkovi. To vše probíhá při rychlostech sběru dat blížících se 10 Gb za sekundu, což by stačilo pro internet na 100 domácností.
Data, která brněnský tým takto získá, pak dále zpracovává v superpočítačovém středisku IT4Innovations v Ostravě. Stovky výkonných počítačů tam pracují na rekonstrukci obrazu tkáně do výsledného trojrozměrného obrazu. Tým z Fakulty informačních technologií pak musí být schopen doručit výsledný obraz do 48 hodin od zahájení snímkování.
„Po ukončení rekonstrukce se lékaři zobrazí trojrozměrný model prsu, ve kterém jsou vyznačeny jednotlivé typy tkáně, krevní řečiště, nasycení krve kyslíkem, zvápenatění a cysty. V tomto modelu se může lékař libovolně pohybovat, natáčet ho a zvětšovat až do rozlišení 0,5 mm na jeden bod obrazu," popisuje Jiří Jaroš.
Unikátní kombinace dvou technologií
Projekt PAMMOTH unikátně kombinuje dvě zobrazovací technologie - ultrazvukovou a fotoakustickou mamografii. Systém tak dokáže vyhodnotit různé vlastnosti tkáně, např. hustotu, tuhost nebo okysličení. Ultrazvuková mamografie poskytuje informace o anatomii prsu a vytváří „mapu" tkáně. Fotoakustická mamografie pak využívá laser, který se absorbuje v cévách s vyšší koncentrací okysličené krve - dokáže tak odhalit silně prokrvené tkáně, které jsou známkou rakovinového bujení.
Vědci nyní pracují na prototypu přístroje a technologii testují na různých simulacích a umělých vzorcích prsou. Pilotní studie s reálnými pacientkami by měla začít příští rok - výzkumníci z FIT budou zpracovávat data pacientek z nemocnice v nizozemském Twente. V budoucnu by se mohla metoda využívat i při diagnostice nádorových onemocnění v břišní dutině, např. v játrech, ledvinách nebo slinivce.
Více než 5 milionů eur
Projekt PAMMOTH za více než 5 milionů eur, tedy více než 127 milionů korun, je součástí programu Evropské unie Horizon 2020. Na Fakultě informačních technologií na něm pracuje 6 výzkumníků. Kromě VUT se na projektu podílí dalších celkem 70 pracovníků ze 3 univerzit - londýnské university (UCL), univerzity v Bernu (UB) a univerzity v Twente (UT), a 5 průmyslových partnerů - Imasonic (ultrazvukové detektory), EXPLA (laser), PA Imaging (sestavení přístroje), Medisch Spectrum Twente (klinické testy) a TP21 (management).