Když se řízneme do prstu nebo utrpíme větší zranění, vidíme jen to, co se děje na povrchu. Kůže se postupně zavírá, jizva bledne. Ale co se děje hluboko pod ní? To lékaři donedávna dokázali zjistit jen tehdy, když tkáň vyřízli a poslali do laboratoře. Biopsie je bolestivá, invazivní a narušuje samotné místo, které má být v klidu.
A přesně tenhle problém se rozhodl vyřešit tým z Duke University ve spolupráci s výzkumníky z Nokia Bell Labs.
Oko, které vidí skrz kůži
Technologie, která stojí za celým projektem, se jmenuje OCT, tedy optická koherenční tomografie. Většina lidí o ní nikdy neslyšela, přitom ji oční lékaři běžně používají už léta. Posílají paprsek světla do oka a dostávají zpět detailní 3D snímky sítnice. Prostě jako ultrazvuk, jen místo zvuku pracuje se světlem.
Vědci z Duke řekli: proč to samé neudělat s ranami na kůži? Vzali princip OCT, postavili vlastní zařízení a namířili ho na hojící se tkáň myší. Bez řezu, bez jehly a bez narušení procesu hojení. A výsledek? Poprvé v historii mohli sledovat, jak se pod kůží tvoří nová tkáň, jak rostou cévy, jak se mění prokrvení. A to opakovaně, v průběhu dvou týdnů, na stejném místě.
Kde přichází umělá inteligence
Samotné snímky ale nestačí. OCT produkuje obrovské množství komplexních dat, a lidský mozek prostě nestíhá rychle a objektivně vyhodnotit, co přesně vidí. Tady nastoupila Nokia Bell Labs se svými AI modely.
Výzkumníci trénovali umělou inteligenci na datech přímo z laboratoře profesorky Sharon Gerecht, která se hojením tkání zabývá přes deset let. AI se naučila rozpoznávat struktury v tkáni, sledovat změny prokrvení a automaticky měřit, jak rychle a jak kvalitně se rána hojí. „AI nám pomohla kvalitně sledovat změny a dosáhnout objektivnějších výsledků, místo abychom se pokoušeli analyzovat snímky ručně," říká Jiyeon Song, postdoktorandka z Gerechtovy laboratoře a spoluautorka studie.
Je to velký rozdíl. Místo dojmů a subjektivního hodnocení dostanete tvrdá čísla. To je ve výzkumu i klinické praxi zlato.
Tvrdší hydrogel hojí lépe
Tým měl ale ještě druhý cíl. Otestovat hydrogel, na kterém Gerechtova laboratoř pracuje jako na nové léčebné metodě. Hydrogel je látka podobná gelu, která se aplikuje do rány a má řídit proces hojení. Vědci porovnávali dvě verze: měkčí a tužší variantu.
A výsledky byly překvapivé. Tužší hydrogel pomohl rychleji vytvořit granulační tkáň, což je ta první, prozatímní výplň rány, a zároveň ji rychleji proměnil v plnohodnotnou, zregenerovanou tkáň. Měkčí varianta sice také fungovala, ale cévy se v ní přestavovaly pomaleji, což naznačuje pomalejší hojení.
Bez kombinace OCT a AI by tyhle rozdíly bylo extrémně těžké zachytit. Standardní metody by vyžadovaly pravidelné biopsie, každá by narušila hojení a data by stejně nebyla tak přesná.
Výzkum teprve začíná
Studie vyšla v odborném časopisu Cell Biomaterials a okamžitě vzbudila pozornost. A není divu.
Chronické rány, třeba diabetické vředy na nohou, jsou noční můrou moderní medicíny. Hojí se špatně, pomalu nebo vůbec. Lékaři je sledují převážně pohledem a měřením obvodu. Žádná hloubka, žádná informace o tom, co se děje uvnitř tkáně. Gerecht a její tým teď plánují rozšíření výzkumu právě tímto směrem. Chtějí systém naučit nejen sledovat, jak se rána hojí, ale předpovídat, jak se bude hojit. U diabetických pacientů by to mohlo znamenat včasné zachycení problémů dříve, než se rána začne zhoršovat.
Platforma zatím fungovala na myším modelu a cesta ke klinickému použití u lidí bude ještě dlouhá. Ale základ je položený. Světlo, algoritmy a chytrý hydrogel dohromady ukázaly, že hojení ran nemusíme jen čekat. Můžeme ho vidět, měřit a řídit. A to je něco, o čem se lékařům před pár lety ani nesnilo.
