Od jedniček a nul k umělé inteligenci: Jak se z fotografií obrazovek vyvinula digitální dvojčata

Zatímco kapacita typického DVD je 4,7 gigabajtu, objem dat vygenerovaných ve zdravotnictví se počítá v exabajtech. U předpony exa následuje za jedničkou 18 nul. Exabajt tedy odpovídá jedné miliardě gigabajtů. Odhaduje se, že pokud by se zapsala všechna slova vyslovená během historie lidstva, zabralo by to zhruba 5 exabajtů. Naproti tomu objem dat vygenerovaných ve zdravotnictví do poloviny roku 2020 dosáhl přibližně 2 300 exabajtů – stoh tabletů by tak pokryl třetinu cesty na Měsíc. Objem dat v medicíně roste každý rok o 48 %, rychleji než v jakémkoli jiném digitálním prostředí. Pouze se systémy Siemens Healthineers přijde za hodinu do styku kolem 240 tisíc pacientů. Digitalizace se ve zdravotnictví dlouhou dobu soustředila na rozvoj digitálních snímků. První digitální techniku v radiografii představovala výpočetní tomografie, která na počátku 70. let 20. století způsobila v medicínské komunitě velké nadšení. Tehdy však byly jedinou digitální možností pro ukládání snímků vytvořených CT přístroji magnetické pásky a nejjednodušším způsobem zaznamenání snímků bylo vyfotit obrazovku fotoaparátem Polaroid. První dvojrozměrnou rentgenovou technikou s podporou počítače byla digitální subtrakční angiografie (DSA), jež se v klinické praxi etablovala v 80. letech 20. století. Digitální snímky se ukládaly na pevné disky, ale stále neexistovala žádná standardizovaná síť schopná snímky zaznamenávat nebo je například předávat k vyhodnocení několika specialistům v nemocnici. V roce 1982 začal Siemens vyvíjet systém pro archivaci snímků a komunikaci (PACS), který bylo možné použít v celé nemocnici či regionu – a dokonce na celém světě. Ačkoli trvalo ještě mnoho let, než nová technologie učinila průlom, systém vyvinutý společností Siemens se v roce 1988 již používal v četných nemocnicích v Severní Americe, Japonsku a pěti evropských zemích, a to dávno předtím, než se PACS řešení v klinické praxi všeobecně etablovala.

Rentgenové snímky pomocí laseru

Na počátku 90. let již sortiment produktů společnosti Siemens obsahoval řadu hardwarových a softwarových nástrojů, které mohly využít výhod digitalizace. Jedním z klíčových milníků této doby byla rentgenová technika, která umožnila upgrade konvenčního rentgenového zařízení na digitální systémy. V zobrazovacím systému Siemens DIGISCAN obsahovala kazeta rentgenové jednotky místo obvyklého rentgenového filmu speciální film potažený fosforem. Laserový paprsek naskenoval rentgenový obraz na zobrazovací desce bod po bodu, převedl jej na světelné signály a přenesl informace do obrazového procesoru ve formě digitálních dat. Tato zobrazovací deska byla výrazně fotocitlivější než rentgenový film a podrobnosti obrazu byly proto jasně viditelné i ve špatně exponovaných oblastech. Zatímco tradiční rentgenové snímky vyžadovaly každý svůj vlastní film, jedna zobrazovací deska DIGISCAN stačila na několik tisíc snímků. Pomocí několika kliknutí myší, což byla v té době stále vzácná věc, mohl radiolog vyhodnotit rentgenové snímky, manipulovat s nimi na monitoru s vysokým rozlišením a uložit výsledky vyšetření do PACS.

Chytří společníci

90. léta 20. století přinesla tak obrovské pokroky v oblasti softwaru, že systémy Siemens z roku 2000 se s těmi o deset let staršími vůbec nedaly srovnávat. Od roku 1994 například software CARE (kombinované aplikace ke snížení expozice) počítal pro každého pacienta nejnižší možnou dávku pro CT snímkování při zachování nejlepší možné kvality snímku. V roce 1999, po představení softwaru syngo, se Siemens stal prvním výrobcem medicínské technologie, jenž standardizoval provoz napříč všemi svými systémy. Na začátku tisíciletí se stal hardware tak sofistikovaným, že rentgenové konvertory známé jako ploché detektory byly přinejmenším na stejné úrovni, co se týče radiografické kvality, jako analogový rentgenový film. Moderní snímky Cinematic Rendering působivě demonstrovaly výsledky, jakých může sofistikovaný software při použití správného hardwaru dosáhnout. Dnes, 126 let po objevu rentgenových paprsků, hraje v dalším zlepšování diagnostiky a léčby stále významnější roli software. Za účelem konstruktivního a nápomocného využití obrovského množství digitálních dat naši inženýři v současnosti vyvíjejí celou řadu nových nástrojů. Je nezbytně nutné, aby se z velkých dat stala chytrá data. Již dnes speciálně vyškolené AI systémy poskytují podporu při klinickém rozhodování. Například AI-Rad Companion Chest CT je inteligentní softwarový asistent pro radiology, jenž dokáže rozpoznat orgány a potenciálně patologické změny v tkáni. Po veškerém technickém pokroku od okamžiku, kdy Wilhem Conrad Röntgen objevil rentgenové paprsky, nyní umělá inteligence nabízí způsob, jak lidské schopnosti doplnit. V budoucnosti nám stále výkonnější softwarové aplikace pomohou rychle a přesně zpracovat záplavu medicínských dat. Digitalizace má potenciál být pro medicínu stejně revoluční, jako byl ve své době objev rentgenových paprsků.