Profesorka Yonina Eldarová vede jeden z vědeckých týmů působících v izraelském technologickém institutu Technion. Šéfuje laboratoři SAMPL (Signal Acquisition Modeling and Processing Lab), která se zabývá modely a zpracováním způsobů, jakými jsou přijímány signály. Tým se soustředí zejména na vývoj inovativních metod získávání a zpracování dat a o zdravotnické technologii toho ještě před několika lety moc nevěděl. Pak ale výzkumníci rozpracovali jeden ze svých teoretických modelů do podoby, která umožňuje zásadní převzorkování rychlosti přenosu dat a jejich rychlejší zpracování a zobrazení počítačovými systémy – a vyvinuli tak metodu, která může vést k nižší spotřebě energie, a následně tedy i ke snížení nákladů.

V návaznosti na tento výzkum kontaktoval profesorku Eldarovou před několika lety kolega, který chtěl zkoumané metody aplikovat na ultrazvukové zobrazování. Vyšetření ultrazvukem funguje následovně: do těla je vyslán vysokofrekvenční zvukový signál, který se odrazí od tkáně jednotlivých orgánů. Část signálu se odrazí zpátky do sondy, která jej přes kabel pošle do počítače; ten pak převede rychlost, s jakou signál tkání prošel, a dobu, za jakou byl odražen zpět, do monochromatického obrazu. S výsledkem se setkal každý z nás – typickým příkladem mohou být například podobizny nenarozených dětí. Vyšetření v těhotenství ale není ani zdaleka to jediné, k čemu se ultrazvuk využívá – kromě něj jím lékaři zkoumají například i průtok krve, zdraví srdce nebo přítomnost nádorů v lidském těle. Jedná se o neradioaktivní, neinvazivní metodu hodnocení tělesných tkání a ve zdravotnictví se těší velké oblibě.

Die Digitalisierung hat Ultraschall-Geräte noch nicht erreicht

Dosud však zároveň vyžadovala i neforemné a drahé vybavení. „Překvapilo mě, že dnešní ultrazvukové přístroje jsou stavěné na stejných principech jako před třiceti lety,“ podotýká profesorka Eldarová. „A zatímco na inovaci odvětví, jako je komunikace nebo herní průmysl, se podílí celá řada expertů na algoritmy, zdá se, že k ultrazvukovým přístrojům digitalizace ještě nedospěla.“ Dnešní zařízení stále stojí na analogových komponentech a hardwarových řešeních.

Tým profesorky Eldarové se nyní pokouší pomocí své metody snížit vzorkovací kmitočet přenosu dat, aniž by došlo k jejich kompresi. Neforemné stroje, které známé z ordinací, by se tedy brzy mohly stát obrazem dávné minulosti. Při sníženém vzorkovacím kmitočtu by totiž vysoce kvalitní ultrazvukové obrazy mohl místo hardwaru zpracovávat software. Nezpracovaná data z ultrazvukové sondy by pak navíc bylo možné nahrát do cloudu a umožnit tak jejich zpracování a vyhodnocování na dálku. Výsledný obraz by zobrazil i tablet, případně chytrý telefon.

V další fázi se výzkumný tým chystá vyvinout přenosnou ultrazvukovou sondu, která by zároveň byla menší než sondy používané v současnosti. Podaří-li se jim nahradit dnešní přístroje, přenesou ultrazvuk z ordinace do terénu. Ke klinickému použití by technologie mohla být připravena během několika měsíců. V tuto chvíli tým navazuje kontakt s výrobci ultrazvukových zařízení, kteří by měli zájem o spolupráci, a hledá způsob, jakým přenosnou sondu (se kterou se bude mimochodem možné i připojit na internet) nabízet komerčně.

Ferndiagnose an Kriegsschauplätzen und in entlegenen Gebieten

„Jakmile jsou ultrazvuková data v cloudu, možnosti jejich využití jsou nepřeberné,“ vysvětluje profesorka Eldarová. Zdravotnické služby by tak mohly získat nevídanou flexibilitu. Představte si například, že by přenosnou sondu měli v sanitce. Zdravotník by na místě nehody udělal ultrazvuk a nahrál data do cloudu; lékař ve vzdálené nemocnici by obraz stáhl, vyhodnotil a ihned odeslal diagnózu, na základě které by záchranáři ještě v sanitce pacienta ošetřil.

Přenosná sonda by našla využití i ve válečných zónách nebo odlehlých oblastech. Například v Mongolsku žije přes 36,7 procent obyvatel mimo města a živí se chovem dobytka. Vzhledem k tomu, že jejich přístup k lékům a zdravotnickým službám je značně limitován, stará se o ně tzv. bagh feldšer – některý ze státních zdravotníků, který odlehlé pastevecké komunity jezdí očkovat (ať autem, přívozem, na sobu nebo pěšky). Představte si, že by s sebou tito zdravotníci měli i přenosnou ultrazvukovou sondu a mohli tak například přímo na místě vyšetřit těhotné ženy a ukázat jim obraz očekávaného potomka.

Pokud by v oblasti byl přístup k internetu, data z ultrazvukového vyšetření by po nahrání do cloudu ihned vyhodnotil lékař v některé z ulánbátarských nemocnic, a to i přesto, že hlavní město Mongolska je od těchto venkovských oblastí vzdálené přes 800 kilometrů. Pokud by na místě internet dostupný nebyl, odeslal by prostě zdravotník příslušná data později. V každém případě by však možnost ultrazvukových vyšetření zásadně zlepšila kvalitu lékařských služeb, ke kterým mají tyto odlehlé komunity přístup.

Pro přenosné digitální ultrazvukové zobrazování se jistě najde celá řada využití – stačí, aby ultrazvuk opustil ordinaci. Jakmile se z něj stane běžná každodenní záležitost, otevře do budoucna dveře i mnoha dalším tvůrčím inovacím a digitalizacím zdravotnické techniky.