Projekt polskich fizyków. Może ocalić życie tysięcy pacjentów

W Polsce ponad milion osób ma niewydolność serca, co roku umiera z tego powodu 140 tys. Jednym z największych problemów tej choroby jest to, co dzieje się między wizytami u lekarza – pogorszenie często następuje w domu, bez wyraźnego sygnału alarmowego.

Naukowcy z Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej pracują nad przenośnym urządzeniem, które ma to zmienić. Pacjent wykonywałby proste badanie raz dziennie w domu, a dane trafiałyby bezpośrednio do lekarza. Jeśli urządzenie wykryłoby niepokojące sygnały – możliwa byłaby natychmiastowa reakcja, bez czekania na wizytę.

Proste urządzenie może uratować życie

Kluczowym sygnałem, który urządzenie ma wychwytywać, jest gromadzenie się płynu w klatce piersiowej – to jeden z objawów pogarszającej się niewydolności serca.

– Chodzi o proste badanie wykonywane raz dziennie w warunkach ambulatoryjnych lub domowych, za pomocą urządzenia łatwego w obsłudze i niewymagającego skomplikowanych przygotowań. Tworzymy narzędzie, które może dostarczyć lekarzowi informacji o stanie chorego, a jednocześnie nadaje się do codziennego stosowania przez pacjenta – wyjaśnia lider projektu, dr hab. inż. Teodor Buchner, profesor Politechniki Warszawskiej, kierownik Zakładu Fizyki Układów Złożonych działającego przy Wydziale Fizyki Politechniki Warszawskiej i członek Rady Klastra Q – Klastra Technologii Kwantowych i Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego.

Dane z badania będą bezpośrednio transmitowane do jednostki ochrony zdrowia, gdzie będą analizowane. Jeżeli pojawi się potrzeba pilnej reakcji, możliwe będzie wezwanie pacjenta do placówki albo podjęcie decyzji w trybie telemedycznym. To właśnie tutaj pojawia się realna wartość takiego rozwiązania: nie tylko mierzyć, ale przekazywać użyteczną informację tam, gdzie może przełożyć się na decyzję kliniczną – dodaje prof. Buchner.

Najważniejszy sygnał: płyn w klatce piersiowej

Jednym z najważniejszych sygnałów pogarszającej się niewydolności serca jest zwiększone gromadzenie się płynu w klatce piersiowej i płucach. To właśnie ten objaw zespół chce wychwytywać wcześniej i prościej niż dziś.

– Najważniejszym sygnałem jest zwiększone gromadzenie się płynu w klatce piersiowej, przede wszystkim w płucach. To wprost wiąże się z niewydolnością krążenia i spadkiem skuteczności pracy serca. Jednocześnie jest to objaw stosunkowo łatwy do przeoczenia, jeśli nie dysponujemy odpowiednim narzędziem diagnostycznym. Dziś najpopularniejszą metodą oceny ilości płynów w płucach pozostaje rentgen, a przecież nie wykonuje się go pacjentowi codziennie w domu czy w przychodni– tłumaczy prof. Buchner.

Działanie urządzenia ma opierać się na połączeniu dwóch metod pomiaru: analizy sygnałów mikrofalowych oraz bioimpedancyjnych. Obie metody dostarczają informacji o zmianach zachodzących w tkankach, w tym o obecności płynu. Połączenie tych danych ma pozwolić na dokładniejszą ocenę, czy u pacjenta dochodzi do przewodnienia klatki piersiowej, a więc jednego z kluczowych objawów pogarszającej się niewydolności serca.

– Nie opieramy się na jednym pomiarze i jednym parametrze. Chcemy integrować informacje pochodzące z różnych sposobów badania organizmu i złożyć je w jeden biomarker stanu pacjenta. Rolą fizyki w tym projekcie jest połączenie tych danych w model, który pomoże ocenić, czy u konkretnego chorego gromadzi się płyn i czy jego stan się pogarsza. To przykład bardzo bezpośredniego zastosowania fizyki w medycynie – mówi prof. Buchner.

Technologia dla każdego pacjenta

Rozwiązanie ma być nie tylko czułe diagnostycznie, ale też proste. – Im prostsza będzie obsługa, tym większa szansa, że pacjent wykona badanie prawidłowo i że uzyskamy rzeczywiście wartościową informację diagnostyczną – zaznacza prof. Buchner.

– Lekarze od dawna korzystają z urządzeń, których działanie opiera się na bardzo złożonej fizyce i matematyce. Z tej perspektywy metody uczenia maszynowego są po prostu kolejnym zestawem narzędzi. Kluczowe jest to, żeby takie rozwiązanie było standaryzowane, testowane i wdrażane zgodnie z określonymi normami bezpieczeństwa – mówi prof. Buchner.

Pięć laboratoriów, jeden cel: pomoc pacjentom i wdrożenie do praktyki klinicznej

Projekt łączy dorobek pięciu laboratoriów z dwóch uczelni. Każdy z zespołów wnosi własne rozwiązania i kompetencje, a celem jest zintegrowanie ich w jedną technologię o potencjale wdrożeniowym.

– To nie jest projekt, w którym dopiero zaczynamy wymyślać technologię od podstaw. Pięć laboratoriów wnosi własny fragment wiedzy, własne rozwiązania i własną wartość intelektualną, a naszym zadaniem jest zintegrować to w jedną całość o realnym potencjale komercyjnym, aby finalnie służyła pacjentom – podkreśla profesor.

Projekt pięciu laboratoriów z dwóch uczelni otrzymał 8 286 408,65 zł dofinansowania z Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (program TEAM NET FENG). Potrwa trzy lata. Równolegle z badaniami trwają już prace nad komercjalizacją i certyfikacją – celem jest realne wdrożenie w placówkach medycznych, nie tylko publikacja naukowa.