8 mln zł na technologię, która ma ostrzegać lekarza, zanim pacjent trafi do szpitala

Niewydolność serca pozostaje jednym z najpoważniejszych wyzwań zdrowotnych w Polsce. Według danych przywoływanych przez autorów projektu, z chorobą żyje ok. 1,2 mln osób, a rocznie umiera z jej powodu ok. 140 tys. pacjentów. Tylko w 2024 roku z pomocy medycznej związanej z niewydolnością serca skorzystało 660 tys. osób, a koszty świadczeń wyniosły 3,6 mld zł. Z tej kwoty 3,2 mld zł pochłonęły hospitalizacje.

To właśnie ograniczenie ryzyka nagłego pogorszenia stanu zdrowia i wcześniejsze wychwytywanie niepokojących objawów ma być jednym z celów projektu realizowanego przez zespoły z Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej. Na jego rozwój naukowcy otrzymali 8 286 408,65 zł dofinansowania w ramach działania TEAM NET FENG, prowadzonego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.

Pacjent ma być monitorowany także poza gabinetem

Niewydolność serca to stan, w którym serce nie pompuje krwi wystarczająco skutecznie, aby zaspokoić potrzeby organizmu. Może rozwijać się m.in. po zawale, w związku z nadciśnieniem, otyłością, wadami zastawkowymi, chorobami zakaźnymi lub predyspozycjami genetycznymi.

Problem polega na tym, że pacjent nie przestaje chorować po wyjściu z gabinetu lub szpitala. Pogorszenie stanu zdrowia może nastąpić między wizytami, często bez wyraźnego sygnału alarmowego. Projekt ma odpowiedzieć właśnie na tę lukę w systemie opieki.

Naukowcy pracują nad systemem do zintegrowanej analizy widmowej sygnałów mikrofalowych i bioimpedancyjnych w diagnostyce niewydolności serca. W praktyce chodzi o przenośne urządzenie, które będzie mogło być wykorzystywane w domu lub w warunkach ambulatoryjnych.

Proste badanie raz dziennie

Projekt realizuje pięć laboratoriów z dwóch uczelni publicznych: Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej. Celem jest stworzenie narzędzia, które będzie proste w obsłudze i możliwe do codziennego używania przez pacjenta.

– 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.

Urządzenie ma być elementem szerszej opieki telemedycznej. Dane z badania mają trafiać bezpośrednio do jednostki ochrony zdrowia, gdzie będą analizowane przez specjalistów.

– To urządzenie ma być elementem opieki telemedycznej. Dane mają być transmitowane bezpośrednio 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, bez konieczności natychmiastowej fizycznej obecności chorego w placówce. 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.

Kluczowy sygnał: płyn w klatce piersiowej

Jednym z najważniejszych objawów pogarszającej się niewydolności serca jest retencja płynu, czyli zwiększone gromadzenie się płynu w klatce piersiowej i płucach. To sygnał, który zespół chce wychwytywać wcześniej i bez konieczności wykonywania częstych badań obrazowych.

– Najważniejszym sygnałem, na który patrzymy, jest retencja płynu, czyli 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 pozwalają oceniać zmiany zachodzące w tkankach, w tym obecność płynu. Integracja tych danych ma pomóc dokładniej określić, czy u pacjenta dochodzi do przewodnienia klatki piersiowej.

– 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 ekspert.

Technologia musi być prosta dla pacjenta

Twórcy projektu podkreślają, że urządzenie ma być nie tylko skuteczne diagnostycznie, ale także łatwe w codziennym użyciu. Ma to znaczenie szczególnie w przypadku osób starszych oraz pacjentów mniej sprawnie korzystających z technologii cyfrowych.

– Im prostsza będzie obsługa, tym większa szansa, że pacjent wykona badanie prawidłowo i że uzyskamy rzeczywiście wartościową informację diagnostyczną – zaznacza prof. Buchner.

W analizie danych mają pomagać narzędzia uczenia maszynowego. Ich zadaniem będzie wsparcie interpretacji wyników i tworzenie bardziej spersonalizowanego modelu oceny stanu pacjenta. Autorzy projektu zaznaczają jednak, że technologia nie ma zastępować lekarza, lecz dostarczać mu lepszych informacji do podejmowania decyzji klinicznych.

– 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 i trzy lata prac

Projekt łączy kompetencje pięciu laboratoriów z Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej. Każdy z zespołów wnosi własne rozwiązania, zaplecze badawcze i know-how. Celem jest zintegrowanie ich w jedną technologię, która będzie miała potencjał wdrożeniowy.

– 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.

Prace zaplanowano na trzy lata. Równolegle z etapem analitycznym i inżynierskim zespół ma przygotowywać projekt do wejścia na rynek. Obejmuje to m.in. ochronę własności intelektualnej, walidację rozwiązania, współpracę z partnerami medycznymi, certyfikację oraz opracowanie modelu wdrożenia.