Suvremena onkološka dijagnostika nalazi se u paradoksalnoj situaciji. Terapije su sve preciznije, personalizirane i vremenski osjetljive, dok temeljni dijagnostički procesi u patologiji i dalje zahtijevaju dane obrade i uključuju destruktivne korake. Uzorci su sve manji, a potreba za informacijama sve veća. Upravo u tom raskoraku između kliničkih potreba i postojećih metoda nastaje jedan od ključnih problema suvremene medicine, javljaju iz ZICER-a.

Deep-tech tvrtka Digicyte razvija rješenje upravo za taj izazov – brzu i nedestruktivnu analizu svježih biopsija koja omogućuje rani dijagnostički uvid bez čekanja i bez kompromisa za daljnju obradu uzorka.
U čemu zapravo leži bit problema suvremene patologije i kako ga je moguće riješiti, pojasnili su nam Krunoslav Vinicki, suosnivač i direktor Digicytea, te Leo Obadić, glavni razvojni inženjer softvera. Ovaj dvojac stoji iza rješenja koje, kako ističu, ne ubrzava samo postojeće procese, već mijenja sam redoslijed donošenja odluka u patologiji.

Digicyte je danas jedina tvrtka u Hrvatskoj koja se sustavno bavi istraživanjem i razvojem u području mikroskopije. No ono što je čini posebnom nije samo tehnologija, već način na koji je nastala.
Razvoj Digicytea započeo je u neposrednom kliničkom okruženju. Prvi ured nalazio se na Veterinarskom fakultetu u Zagrebu, a softver se razvijao uz svakodnevni rad s patolozima i kontinuiranu povratnu informaciju iz prakse.

„Mi smo krenuli iznutra. Doslovno smo imali ured na Veterinarskom fakultetu, a softver smo razvijali uz izravan feedback patologa. Nismo inženjeri koji su proizvod radili napamet – rješavali smo stvarne probleme i svakodnevne frustracije patologa. To nas čini drugačijima“, ističe Vinicki.

Takav pristup omogućio je da rješenja budu klinički relevantna od samog početka, a ne tek laboratorijski dokaz koncepta. Unatoč napretku medicine, histopatološki procesi ostali su gotovo nepromijenjeni desetljećima. To je dovelo do dva ključna problema.

„Prvi je izostanak brze i nedestruktivne analize svježih biopsija. Standardna obrada uzorka, koja uključuje fiksiranje i uklapanje u parafin, traje od 24 do 72 sata. U tom razdoblju terapijske odluke čekaju, a kvaliteta uzorka često ostaje nepoznata sve do završetka obrade“, pojašnjava Vinicki.

znanost&biznis

Tesla i medicina budućnosti: Energija, frekvencija i izlazak iz paradigme, danas se ozbiljno proučava ono što je on slutio

Drugi problem proizlazi iz razvoja personalizirane medicine. „Sve više dijagnostičkih analiza mora se provesti na sve manjim uzorcima tkiva. Svakidestruktivni korak u obradi smanjuje dijagnostički potencijal i povećava rizik nepotpune dijagnoze“, dodaje.

Digicyte razvija inovativnu mikroskopsku metodu koja omogućuje brzu (≈30 minuta) i potpuno nedestruktivnu analizu svježih biopsija tumora. Uzorak pritom ostaje netaknut te se nakon analize može koristiti za sve standardne dijagnostičke postupke.

Tehnologija kombinira fluorescentnu mikroskopiju u infracrvenom spektru s naprednim računalnim algoritmima i umjetnom inteligencijom. Ključni element rješenja je algoritam koji iz crno-bijele infracrvene slike rekonstruira H&E prikaz – standardni format na koji su patolozi navikli pri postavljanju dijagnoze.

energetska tržišta

Provokativni plan za novu eru europske energetske neovisnosti

Stvarni svijet

Roditelji vs. algoritmi: Evo kako roditelji mogu preuzeti kontrolu

„Time patolog dobiva poznati dijagnostički kontekst, ali u vremenu koje do sada nije bilo moguće“, ističe Vinicki.

Dok se većina startupova u patologiji danas fokusira isključivo na umjetnu inteligenciju u digitalnoj patologiji, Digicyte je krenuo temeljnije – od svakodnevnog rada patologa na mikroskopu.

„Većina startupova radi na AI-ju u digitalnoj patologiji, no mi smo se prvo htjeli fokusirati na ono što je fundamentalno: korisničko iskustvo na mikroskopu i kvalitetu slike u svakodnevnoj rutini. Algoritmi i softver koje razvijamo za taj problem postaju temelj za sva ostala rješenja“, naglašava Leo Obadić.

Filozofija razvoja softvera u Digicyteu jasna je: odgovornost mora biti na softveru, a ne na korisniku.

„To u praksi znači da se softver mora pobrinuti da korisnik uvijek dobije dobru sliku i pouzdan rezultat, uz uklanjanje nepotrebne kompleksnosti. Što se više može odraditi u pozadini – to bolje“, pojašnjava Obadić.

Korisničko sučelje stoga je iznimno jednostavno, dok se u pozadini odvija kompleksna obrada slike

„Standardni softveri često su složeni, zahtijevaju mnogo ručnih podešavanja i daju nekonzistentne rezultate. Naš softver koristi AI algoritme i visoko optimizirane klasične algoritme kako bi se svjetlina, boje i optičke aberacije automatski rješavale u pozadini. Sve što se moglo automatizirati – automatizirano je“, dodaje.

Digicyte je prva tvrtka na svijetu koja je sparse dekonvoluciju implementirala u standardnu svjetlosnu (brightfield) mikroskopiju. „Na 100× povećanju s imerzijskim uljem dobivamo značajno veću rezoluciju. To je iznimno važno za hematologe i citologe jer vide detalje koji ranije nisu bili dostupni“, ističe Obadić.

Ovaj algoritam omogućuje postizanje do dvostruko veće rezolucije u odnosu na dosadašnje mogućnosti brightfield mikroskopije. Digicyte je sparse dekonvoluciju prvi implementirao izvan fluorescencijske mikroskopije te ju dodatno optimizirao, povećavši brzinu izvođenja približno 70 puta. Time se postiže rezolucija od oko 100 nm u citologiji i hematologiji – razina koju konkurentska rješenja još nisu ostvarila. Testiranja provedena u okviru projekta AI4Health pokazala su da ovakva razina detalja značajno povećava sigurnost dijagnostike.

Inovativno

Hubbigom jednostavno, brzo i izravno do kamionskog prijevoza

Druga ključna inovacija je focus stacking.

„Uzeli smo jedan od najnaprednijih algoritama iz svijeta makrofotografije (PMax) i optimizirali ga za izvođenje na grafičkoj kartici u realnom vremenu. Riječ je o trenutno najnaprednijem rješenju te vrste“, ističe Vinicki.

Digicyte jednaku pažnju posvećuje i hardveru, s jasnim ciljem da apokromatska optika postane standard, a ne luksuz.

„Naš cilj bio je učiniti vrhunsku optiku dostupnijom. U patologiji imate situaciju poput one s Nutellom – u Njemačkoj ima više ‘lješnjaka’ nego kod nas. Tako i patolozi u Zagrebu često koriste semi-apokromatsku optiku, dok kolege u Austriji rade s apokromatskom“, objašnjava Vinicki.

Digicyte to rješava suradnjom s tvornicom koja proizvodi optiku za velike svjetske brendove, ali pod tvorničkim imenom Nexcope.

„Riječ je o istoj proizvodnoj liniji, no bez poznatog logotipa, pa je cijena dva do četiri puta niža“, dodaje.

Izuzetno važnu ulogu u razvoju Digicyte rješenja od samih početaka imao je dr. sc. Ivan-Conrado Šoštarić-Zuckermann, izvanredni profesor na Zavodu za veterinarsku patologiju Veterinarskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu i prvi korisnik softvera.

„O Digicyteu i ResoluXu mogu govoriti iz vrlo posebne perspektive – kao njihov prvi korisnik. Ovaj softver doista je drukčiji. Izuzetno je jednostavan za upotrebu i uklanja tehničke aspekte koji su mi ranije oduzimali vrijeme“, ističe.

Prema njegovu iskustvu, fotografiranje mikroskopskih nalaza više nije zasebna i zahtjevna aktivnost

„Danas, dok tipkam nalaze, gotovo ‘u letu’ fotografiram ono što mi je zanimljivo za edukaciju ili publikacije – a rezultati su izvrsni. Focus stacking pokazao se ključnim čak i kod lošijih preparata“, dodaje.

Za Digicyte tim, ovakav kontinuirani dijalog s kliničkim korisnicima ostaje temelj daljnjeg razvoja.

„Veseli me što će Leo i Kruno nastaviti razvijati ResoluX, a ja ću sa svojim ‘razmaženim’ zahtjevima i dalje sudjelovati u oblikovanju novih verzija“, zaključuje Šoštarić-Zuckermann.