Že se umělá inteligence (AI) může uplatnit i v takových oborech, jako je například zdravotnictví, je dobře známo. A jak aplikace takové technologie vypadá v praxi, ukázala mimo jiné tuzemská společnost Maia Labs, která vytvořila chytrý endoskopický modul, jenž dokáže v reálném čase detekovat, klasifikovat a změřit velikost adenomů. Informace o těchto střevních výrůstcích jsou pro lékaře velmi důležité, protože jejich včasné odhalení může zabránit propuknutí rakoviny tlustého střeva. Novinka od brněnské firmy ale nabízí i spoustu dalších užitečných funkcí, jež mají lékařům ušetřit čas a podstatně zlepšit kvalitu celého endoskopického vyšetření.
Maia Labs před rokem založil její současný ředitel Lukáš Loun spolu s výzkumníky z brněnského VUT Michalem Hradišem a Petrem Musilem. Loun už předtím dlouho sbíral zkušenosti v mnoha úspěšných firmách, nakonec se ale rozhodl, že založí svoji vlastní. A protože ho technologie AI velmi zajímala, chtěl se v novém startupu věnovat právě jí.
„Byl jsem přesvědčený, že umělá inteligence má obrovský potenciál. Navíc se teď nacházíme ve zcela mimořádné době, protože aktuální dění ohledně AI je v podstatě další průmyslovou revolucí. A protože jsem se chtěl věnovat něčemu, co bude prospěšné pro lidi, zaměřil jsem svoji pozornost na medicínu,“ popisuje Loun okolnosti, které jej dovedly až k založení Maia Labs.
Když začal přemýšlet, kde konkrétně by mohla umělá inteligence pomoci, narazil na problematiku rakoviny tlustého střeva. Ta je typem rakoviny s druhou nejvyšší úmrtností a v absolutních číslech je její léčba jedním z pěti nejnákladnějších zdravotních problémů téměř ve všech zemích západní Evropy. Druhý zmíněný faktor přitom do velké míry ovlivňuje skutečnost, že ani zkušený lékař při preventivním vyšetření nenajde až 20 procent všech nezhoubných nádorů, tedy takzvaných anedomů.
„Napadlo mě, že s pomocí počítačového vidění by šlo počet nalezených adenomů zvýšit. Nejprve jsem si o tom promluvil s přednostou gastroenterologické kliniky, kterému se můj záměr opravdu zalíbil. Díky tomu jsem se definitivně rozhodl, že se touto problematikou budu zabývat. Dal jsem se tedy dohromady s oběma spoluzakladateli a začali jsme na tom pracovat,“ přibližuje Loun.
Bez rozmazání, šumů i odlesků
Jedním z hlavních problémů, s nimiž se museli lidé z Maia Labs v počátcích vypořádat, bylo získaní nezbytných vstupních dat. V tomto ohledu představovala velkou komplikaci především nařízení o ochraně osobních údajů. Některé datasety tedy firma získala z veřejně dostupných zdrojů, jiné zase od tuzemských nemocnic či soukromých zdravotnických zařízení.
I když se startupu nakonec podařilo potřebné údaje získat, brzy se ukázalo, že pro účely plánovaného softwaru nemají dostatečnou obrazovou kvalitu. Lounův tým proto musel nejprve vyvinout přístroj, jenž bude schopen pořizovat záznamy v požadované kvalitě pro učení umělé inteligence. To se po několika měsících povedlo, a v Brně tak vzniklo mimořádné zařízení, které má velký potenciál i bez využití AI pro detekci adenomů.
„Obraz u většiny endoskopických věží je často rozmazaný, objevují se v něm odlesky a potýká se s velkým šumem. Jeho výsledná kvalita je tedy kvůli těmto faktorům nevalná. Existují sice i nové endoskopy se 4K obrazem, jejich pořizovací cena je ale extrémně vysoká, takže je mají jen ta nejlepší pracoviště v celé České republice,“ vysvětluje podnikatel.
U starších endoskopů je navíc problém s tím, že jednotlivé snímky jsou prokládané. To znamená, že ze 60 obrázků za vteřinu je 30 snímků lichých a 30 sudých. Lidské oko to sice nepozná, ale pro algoritmus už to představuje problém, protože v daném čase pracuje jen s polovinou obrazových informací.
Uvedené nedostatky se naštěstí Maia Labs podařilo vyřešit, a to pomocí takzvaného video-enhancementu, jehož součástí je kromě zvýšení kvality videa právě i propojení sudých a lichých snímků: „Když je třeba nějaká část rozmazaná, dokážeme získat obraz v lepší kvalitě z jiných snímků. Lékař díky tomu vidí obraz mnohem ostřejší a plynulejší.“
Na problém upozorní lékaře pípnutí
Po vytvoření kvalitního záznamového zařízení se v Maia Labs začali věnovat takzvanému videoanotátoru, což je unikátní webová aplikace, přes kterou lékaři učili algoritmus rozpoznat adenomy. Aby to přitom šlo umělé inteligenci lépe, neučí se z jednotlivých snímků, ale z komplexního videa. Tato unikátní metoda výrazně urychluje učící proces až do fáze, kdy se algoritmus dokáže učit nové typy nálezů bez přítomnosti člověka jako učitele. Kontextuální zpracování videa je zároveň mnohem přesnější než ostatní systémy pracující se snímky.
Právě díky tomuto systému umí AI zpozorovat i hladké adenomy, které jsou pro lidské oko mnohdy téměř neviditelné. V praxi to funguje tak, že když se algoritmu něco nezdá, lékaře upozorní pípnutím a označením nálezu. Ten se následně může k místu vrátit a důkladně jej prozkoumat. Zachycení co možná největšího množství adenomů je totiž opravdu zásadní, protože každé další odhalené procento snižuje riziko rakoviny o přibližně tři procenta.
AI toho už teď viděla víc než lékař za celý život
Maia Labs ještě nemá k dispozici přesná data o tom, kolik procent adenomů zvládne jejich umělá inteligence identifikovat, podrobná studie už ale vzniká. Z vyjádření spolupracujících lékařů každopádně vyplývá, že software dokáže odhalit vše, co odhalí lékař, a ještě něco navíc. Loun odhaduje, že aktuální úspěšnost zařízení je kolem 95 procent.
„Náš systém už ostatně viděl násobně více vyšetření, než uvidí lékař za celý svůj život. Modul je na testování v desíti českých a ve třech slovenských nemocnicích. Od lékařů sbíráme zpětnou vazbu, na jejímž základě přístroj upravujeme. Právě tímto způsobem jsme zavedli již zmíněnou funkci pípání nebo funkci měření takzvaného vytahovacího času. Ten značí, jak dlouho trvá lékaři vytáhnutí kolonoskopu,“ říká.
Vytahovací čas představuje základní kvalitativní ukazatel vyšetření tlustého střeva. Podle předpisů gastroenterologické společnosti totiž nesmí být kratší než šest minut. V současnosti tuto dobu většinou měří zdravotní sestry pomocí klasických hodinek, což nemusí být zcela přesné. Zařízení od Maia Labs jej oproti tomu počítá automaticky, a navíc lékaře průběžně informuje o tom, zda se pohybuje v ideálním časovém rozhraní.
„Další naše výhoda spočívá v tom, že dokážeme detekovat jednotlivé nástroje použité při vyšetření. Lékař už to nemusí do zprávy psát ručně, umělá inteligence to udělá za něj. Právě automatizované vytvoření zprávy si tedy doktoři pochvalují asi nejvíce, protože jim to přináší velkou úsporu času. Po skončení vyšetření musí už jen zkontrolovat námi vygenerované údaje, případně k nim ještě něco dopsat. Tento proces navíc chceme brzy ještě zjednodušit zavedením asistenta pro převod řeči na text, díky němuž budou lékaři schopni si diktovat poznámky přímo během výkonu,“ vyzdvihuje Loun s tím, že by tak mohli ušetřit až 20 procent celkového času stráveného daným vyšetřením.
Zařízení má ale pomoci i s dalším faktorem, jenž může výrazně zlepšit kvalitu péče. Statistiky totiž ukazují, že u třetího a každého dalšího vyšetření v daný den mají doktoři až o 14 procent nižší počet nalezených adenomů, protože klesá jejich pozornost. Tomu zabrání automatická detekce, která je upozorní, že AI identifikovala něco problematického.
Pacienti o umělou inteligenci stojí
Ačkoliv by se tak mohlo zdát, síla Maia Labs rozhodně nespočívá jen v umělé inteligenci. Na nedávné lékařské konferenci v USA tuzemská firma zaujala třeba Stanfordovu univerzitu nebo Mayo Clinic, což je jedna z nejprestižnějších nemocnic na celém světě. Tamní specialisté ocenili zejména samotné záznamové zařízení, a to z poměrně překvapivého důvodu.
„Ve Spojených státech amerických se spousta pacientů soudí kvůli zanedbané péči. Když tedy bude vyšetření nahrané, bude to představovat důležitý důkaz o tom, že se nic nepřehlédlo. A pokud bylo skutečně něco špatně, nemocnice díky záznamu ví, že pochybila. Potom už se může domluvit na mimosoudním odškodnění a ušetřit čas i prostředky za soudní výlohy a právníky, které jsou v USA enormní,“ prozrazuje byznysmen. Právě v zavedení záznamového zařízení do amerických nemocnic vidí firma obrovský potenciál a v následujících měsících se tomu chce intenzivně věnovat.
Slibnou budoucnost české společnosti potvrzuje také skutečnost, že Maia Labs získala první místo v prestižní soutěži Vodafone Nápad roku. To podle Louna zvýšilo povědomí o firmě a výrazně jí v rámci tuzemského trhu pomohlo se zviditelněním. „Ze strany veřejnosti vzbudilo naše vítězství velký zájem, skoro denně teď dostáváme maily od pacientů, kteří se nás většinou ptají, v jakých nemocnicích používají naše zařízení, protože chtějí, aby na jejich vyšetření dohlížela i umělá inteligence,“ usmívá se šéf zmíněného startupu.
Na druhou stranu je ale podle něj tento zájem pacientů zcela logický. „Občas se prostě může stát, že je doktor unavený a kvůli tomu nepodá stoprocentní výkon. Ve výjimečných případech tedy může dojít k tomu, že člověk dostane rakovinu, protože doktor něco přehlédl. Právě to je podle mě nejsilnější argument pro zavedení našeho zařízení,“ uzavírá Loun.
