Sirdsmiers dažās sekundēs – zinātnieki Latvijā rada ierīci ātrai ādas vēža diagnostikai
Kad galvenais virzītājspēks bija vēlme palīdzēt cilvēkiem un atrast efektīvāko veidu, kā savlaicīgi atklāt ādas vēzi, jaunajiem pētniekiem no Latvijas Universitātes (LU) un Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) atlika vien apbruņoties ar pacietību un neatlaidību, lai kopīgi īstenotu šo ieceri. Apgūtās teorētiskās zināšanas zinātnieki mērķtiecīgi un radoši izmantoja praksē, pārvēršot sākotnēji teorētisku ieceri par zinātniski pārbaudītu, praktiski lietojamu ierīci ādas vēža ātrai diagnostikai. Savukārt, pateicoties Eiropas Reģionālās attīstības fonda (ERAF) līdzekļiem, pētniecības darbs ir ieguvis taustāmu veidolu – ir radīta ādas vēža diagnostikai nepieciešamā portatīvā ierīce, kas dažās sekundēs spēj noteikt melanomu un labdabīgus ādas veidojumus. Ierīce, kas vizuāli līdzīga rokās turamam skenerim, ļaus atklāt ļaundabīgos veidojumus daudz ātrāk, piemēram, pat vizītē pie ģimenes ārsta.
ERAF līdzfinansējums projektam "Portatīva ierīce ādas vēža agrīnai bezkontakta diagnostikai" ir 548 649 eiro. Papildu atbalsts bijis arī publiskais un privātais finansējums. Projekta īstenošanas laikā izveidotas četras portatīvās ierīces ādas attēlu uzņemšanai un pārsūtīšanai, kā arī attēlu apstrādes programmatūra un mākoņdatošanas serviss, lai iegūtos attēlus varētu attālināti apstrādāt un diagnostikas rezultāti vienmēr būtu pieejami. Agrīna diagnostika onkoloģiskām saslimšanām ir būtiska, īpaši melanomas un citu ādas vēža veidu gadījumā. Melanoma agrīnās stadijās neizraisa sāpes vai kādus citus būtiskus simptomus, kas pacientam liktu satraukties un nekavējoties doties pie ārsta, tāpēc bieži vien to atklāj novēloti. Diagnosticējot ādas vēzi agrīni, ir daudz lielāka iespēja to izārstēt un pagarināt pacienta dzīvildzi.
Inovācija, kas reāli palīdzētu pacientiem
Pirms aptuveni 10 gadiem LU EZTF Atomfizikas un spektroskopijas institūta Biofotonikas laboratorijas pētniece Ilze Ļihačova sāka pētīt, kā ar optiskām metodēm diagnosticēt ādas vēzi. Pētniecības ceļā secināts, ka ādas veidojumu apstrādei nepieciešami trīs gaismas viļņa garumi. Pēc radītās kombinācijas, kā attiecīgais ādas veidojums atstaro gaismu, var pateikt, vai tam ir vēža risks. Ar specializētu iekārtu pētniece Latvijas Onkoloģijas centrā ievāca datus, iegūstot simtiem ādas audzēju attēlu. Pēc rezultātu apstrādes tika secināts, ka izveidotais parametrs melanomas atšķiršanai no labdabīgiem ādas veidojumiem ir piemērots iekārtas izstrādei, kurā tiktu izmantotas trīs krāsu diodes – zaļā, sarkanā un infrasarkanā.
"Ideja jau ļoti sen virmoja, jo gribējās izveidot ko tādu, kas cilvēkiem varētu reāli palīdzēt," stāsta Aleksejs Ļihačovs, LU EZTF Atomfizikas un spektroskopijas institūta Biofotonikas laboratorijas vadošais pētnieks.
Laboratorijas kolēģi apspriedušies, tika uzrunāts RTU Lietišķo datorsistēmu institūta datortīklu un datorvadības virziena vadošais pētnieks Dmitrijs Bļizņuks un izlemts uzsākt darbu pie portatīvās ierīces izstrādes, kas aizņēma vairākus gadus. Lai ieceri veiksmīgi realizētu, zinātnieki saprata – jāizstrādā projekts un jāpiesakās ERAF atbalstam. Portatīva ierīce, kas uzglabā datus mākoņa servisā, kā arī analizē uzņemtos attēlus ar mākslīgā intelekta (MI) palīdzību, prasa ievērojamas finanses.
"Tam bija milzīga ietekme – pirmais mūsu grupas lielais sadarbības projekts starp LU un RTU. Ideja bija forša, sagaidāmie rezultāti labi, arī komanda – katrs darīja savu darbu. Ja viss nenotiktu īstajā brīdī, nezinu, vai vispār būtu šī ierīce, "dalās Aleksejs Ļihačovs, LU EZTF Atomfizikas un spektroskopijas institūta Biofotonikas laboratorijas vadošais pētnieks.
Sākotnējā matemātiskā diagnostikas metode papildināta ar ietrenētu neironu tīkla modeli, lai ierīce spētu diagnosticēt ne tikai melanomu, bet arī citus veidojumus. Pēc apjomīgas pētījuma daļas, kurā bija iesaistītas ne tikai Latvijas klīnikas, bet arī Semelveisas Universitātes Dermatoloģijas klīnika Ungārijā, kopumā iegūti vairāk nekā 4000 veidojumu attēli, dati validēti, lai nodrošinātu, ka modelis ir uzticams.
"Ļoti vienkārši skaidrojot – modelis ir apmācīts uz vieniem datiem un pēc tam pārbaudīts uz datiem, kurus tas nekad nav redzējis," stāsta Dmitrijs Bļizņuks.
Datu leģitimitāti apstiprina arī tas, ka tie ievākti dažādās valstīs un attiecīgi ir daudzveidība.
Ierīci praktiski pārbaudījuši ģimenes ārsti, kas ir pamata mērķauditorija, kā arī dermatologi, un atzinuši to par noderīgu un ērti lietojamu. Bezkontakta dzimumzīmju diagnostiku var ērti veikt dažu sekunžu laikā – ierīci pavērš pret dzimumzīmi un nofotografē, lai diodes izgaismotu veidojuma virsmu. Savukārt mākslīgais intelekts, ņemot vērā gan krāsu attēlus, gan fluorescences attēlu izmaiņu laikā, nosaka, vai konkrētajam veidojumam pastāv vēža risks.
"Kā dermatologam man nav jāinterpretē sarežģītus attēlveidošanas modeļus pašam – rezultāti ir pieejami mākoņa saskarnē vienkāršā veidā, kas padara to praktisku ikdienas konsultācijām pat tad, ja vienam pacientam jānovērtē vairāki ādas veidojumi. Tradicionālā diagnostika balstās uz vizuālo apskati, dermatoskopiju un galu galā biopsiju, kas pieprasa apmācītu speciālistu un laiku. Šādi rīki var palīdzēt arī primārās aprūpes ārstiem savlaicīgi un efektīvi identificēt aizdomīgus ādas veidojumus. Paplašinot piekļuvi modernai un ar mākslīgo intelektu atbalstītai novērtēšanai, vairāk pacientu var tikt izmeklēti agrīni, kas sekmē labākus rezultātus," stāsta Norberts Kišs, Semelveisas Universitātes asociētais profesors un stacionārās dermatoloģijas nodaļas vadītājs.
Šobrīd joprojām turpinās pētījumi, jo zinātnieku mērķis ir tehnoloģiju pilnveidot, lai tā spētu noteikt ne tikai melanomu ar vairāk nekā 90 % precizitāti, bet arī citus ādas vēža veidus – bazālo šūnu un plakanšūnu karcinomas. Lai gan mazāk bīstamas, arī karciomas ir ļoti izplatītas, bet, savlaicīgi atklātas, pakļaujas ārstēšanai.
Lielais sapnis – ierīce katrā ģimenes ārsta praksē
Pašlaik sākotnējā lielā projekta mērķi ir sasniegti – izveidots ierīces prototips un lietojumprogramma, nostiprinātas tehnoloģiju tiesības. Pateicoties LU un jaunuzņēmumu komercializācijas platformas "Commercialization Reactor" veiksmīgai sadarbībai, tapis arī jaunuzņēmums "Bdetect", kas rūpējas par ierīces komercializāciju un finansējuma piesaisti, piedaloties medicīnas tehnoloģiju izstādēs visā pasaulē. "Kā zinātnieki vēlamies veiksmīgi turpināt pētniecību, tāpēc labi, ka ir uzņēmums, kas par to tur rūpi," pauž Dmitrijs Bļizņuks. Zinātnieki bez raizēm turpina īstenot pētniecisko daļu. Lai medicīnisko ierīci varētu masveidā ražot un pārdot, galvenais paveicamais darbs ir sertificēšana. Jau veiktas aplēses, ka sertifikācijas process aizņems aptuveni gadu, vēl jāatrod finansējums aptuveni 100 tūkstošu eiro apmērā, taču komanda ir cerību pilna. Tiklīdz tas būs paveikts, Latvijā un arī ārpus tās varēs uzsākt veiksmīgāku ādas vēža agrīnās diagnostikas ceļu. Pētnieks to saredz kā iespēju atslogot dermatologus no tādām vizītēm, kas nu būs iespējamas ģimenes ārsta kabinetā, kur ar sertificētu ierīci varēs pārbaudīt savu ādas stāvokli, vai ir attīstījušies nelabvēlīgi veidojumi, un iegūt uzticamu rezultātu.
"Tā ir ne tikai pārbaude, bet arī pakalpojums un uzticamība. Ja ģimenes ārstam lauku teritorijā, ārpus lielas pilsētas, ir modernas tehnoloģijas, tas ir cits pakalpojuma un uzticamības līmenis, pacienti gribēs nākt un pārbaudīties. Arī diagnostikas pakalpojuma pieejamība tuvāk savai dzīvesvietai, ietaupītais laiks, ātra pārbaude un uzticams rezultāts," stāsta Aleksejs Ļihačovs, LU EZTF Atomfizikas un spektroskopijas institūta Biofotonikas laboratorijas vadošais pētnieks
Šis un citi Latvijai nozīmīgi projekti ir tapuši, pateicoties Eiropas Savienības daudzgadu budžeta investīcijām. Uz katru Latvijas iemaksāto eiro ES budžetā Latvija pretī saņem vidēji trīs līdz četru eiro publiskajās investīcijās. Turklāt katru gadu turpina palielināties ES fondu pozitīvā ietekme uz Latvijas tautsaimniecību, veicinot ekonomikas izaugsmi, iedzīvotāju labklājību un reģionālo attīstību. Finanšu ministrija ir aprēķinājusi, ka 2025. gadā ES fondu finansējuma ietekme uz Latvijas iekšzemes kopproduktu ir sasniegusi vēsturiski lielāko gadu gaitā uzkrāto pienesumu Latvijas ekonomikai – 9,1 % (neietver Eiropas Lauksaimniecības fonda lauku attīstībai datus). Tas ir panākts ar ES fondu investīcijām, kuras ilgtermiņā veido valsts ekonomikai svarīgas izmaiņas – pieaug ražošanas jaudas, nodarbinātība, algas un eksportspēja.
