Nový Atlas lidských orgánů umožňuje procházet tělo od celého orgánu až po struktury téměř na úrovni buněk. Projekt může změnit výzkum nemocí i vývoj lékařské AI.
Pohybovat se uvnitř plic, srdce nebo mozku stejně plynule, jako se pohybujeme po městech a horách na Google Earth: přesně to umožňuje nový vědecký projekt, který byl právě zveřejněn v časopise Science Advances. Tým vedený Markem Greavesem vytvořil Atlas lidských orgánů, jedno z nejpodrobnějších trojrozměrných zobrazení lidského těla, jaké kdy bylo vytvořeno.
Most mezi dvěma obory, které spolu dosud nikdy nemluvily.
V medicíně tradičně existují dva způsoby pohledu na tělo. Radiologie umožňuje vidět celé orgány, ale s omezeným rozlišením. Histologie naproti tomu nabízí velmi podrobné snímky buněk, ale pouze malých, předem nařezaných plátků tkáně. Atlas lidských orgánů překlenuje propast mezi těmito dvěma světy: uživatel může začít od celkového pohledu na orgán a postupně se přibližovat ke strukturám blízkým velikosti jednotlivé buňky.
Rentgenové paprsky jsou miliardkrát výkonnější než ty nemocniční.
To vše je možné díky zobrazovací technice zvané hierarchická fázová kontrastní tomografie, známé pod zkratkou HiP-CT. Tato technologie využívá synchrotron, což je typ urychlovače částic, který je schopen generovat extrémně jasné zdroje rentgenového záření, jejichž paprsky jsou miliardkrát intenzivnější než paprsky běžného nemocničního skeneru.
Tento výkon umožňuje skenovat celé lidské orgány, aniž by došlo k jejich rozřezání nebo poškození. Ze získaných dat mohou vědci digitálně přiblížit konkrétní oblasti s rozlišením v některých případech menším než jeden mikron, což odpovídá rozlišení detailů asi 50krát jemnějších než tloušťka lidského vlasu.
56 orgánů od 25 dárců, přístupných v prohlížeči
Atlas v současné době sdružuje trojrozměrné snímky orgánů, jako jsou mozek, srdce, plíce, játra a ledviny. Konkrétně obsahuje 56 orgánů a 307 kompletních 3D datových souborů od 25 dárců. Každá sada může zabírat od desítek gigabajtů až po více než terabajt informací. Platforma je přímo přístupná z jakéhokoli webového prohlížeče a je koncipována jako otevřený nástroj pro výzkumníky, lékaře, studenty a také pro širokou veřejnost, která si může orgány vizualizovat, stahovat data nebo je analyzovat pomocí specifických nástrojů.
Od nostalgie po Encartu k nekonečnému přiblížení těla
Ti, kterým je více než 40 let, pravděpodobně s úctou vzpomínají na příchod encyklopedie Encarta. Pro ty, kteří ji neznají, znamenala obrat ve vzdělávání o 180°: od nahlížení do 20 svazků encyklopedie při plnění domácích úkolů jsme přešli k používání CD, optického disku, který předcházel DVD, ale byl základnější, a který nejenže obsahoval stejné informace, ale také nám umožňoval zvětšování, interakci s obsahem a zobrazení pohyblivých obrázků. Tento skok byl drastický. Ti nostalgičtější mohou tento nový atlas považovat za jakousi Encartu 5.0, tentokrát aplikovanou na lidské tělo.
Dříve nepovšimnuté nálezy
Medicínské důsledky projektu sahají daleko za hranice vizuální stránky. Odborníci z Greavesova týmu doufají, že atlas poslouží k přesnějšímu studiu uspořádání tkání a jejich změn v důsledku různých onemocnění. Ve skutečnosti již technika odhalila mikroskopická poškození cév v plicích pacientů, kteří zemřeli na COVID-19, tedy poškození, která dříve zůstávala zcela nezjištěna.
Vědci také předpokládají, že by tento nástroj mohl usnadnit identifikaci mikrometastáz u rakoviny, zlepšit porozumění srdečním chorobám nebo analyzovat, jak se různé orgány navzájem ovlivňují při komplexních patologiích.
Spojenec pro lékařskou umělou inteligenci
Další oblastí, kde atlas slibuje značný dopad, je trénink systémů umělé inteligence. Lékařské diagnostické algoritmy potřebují velké objemy dobře zdokumentovaných trojrozměrných dat, aby se naučily rozpoznávat anatomické struktury a odhalovat anomálie. Atlas lidských orgánů nabízí právě toto: extrémně podrobné objemové snímky pokrývající několik anatomických měřítek.
Konečný cíl: Kompletní mapa organismu
Tým upozorňuje, že tento atlas je pouze prvním krokem. Ve střednědobém horizontu se plánuje rozšíření počtu dostupných orgánů, zahrnutí větší rozmanitosti dárců a vývoj stále sofistikovanějších analytických nástrojů.
Ambicióznější cíl se dívá ještě dál: že podobné technologie jednoho dne umožní vytvářet kompletní trojrozměrné mapy lidského těla s mnohem vyšším rozlišením než v současnosti. Pokud se tohoto horizontu podaří dosáhnout, budou mít lékaři a vědci k dispozici něco jako skutečně interaktivní mapu těla, kde bude možné prozkoumat každý orgán, každou tkáň a možná i každou buňku stejně přirozeně, jako nyní létáme nad planetou ze satelitu.