Zařízení detekuje typ CMP už v sanitce

Jedním z míst, kde usilují o vývoj takového zařízení, je i Fakulta biomedicínského inženýrství (FBMI) ČVUT v Praze.

V rámci Týdne mozku 2021, organizovaného Akademií věd ČR, představil doc. Dr. Ing. Jan Vrba, MSc., z FBMI metodu neinvazivní mikrovlnné detekce cévních mozkových příhod (CMP) podrobněji. Mikrovlnná diagnostika funguje na principu měření elektrických parametrů tkání. Využívá faktu, že jednotlivé biologické tkáně vykazují různou permitivitu (odpor) a vodivost. Platí to i pro jednotlivé vrstvy lidské hlavy, jako je kůže, kost, mozkomíšní mok, mozkové pleny a mozkovou tkáň samotnou. Podstatné je, že patologicky změněná tkáň, například právě při CMP, má jiné elektrické charakteristiky než tkáň zdravá. Výzkumníci se tudíž snaží rozdíly detekovat a na jejich základě určit, o jakou cévní příhodu se jedná. „Mikrovlnná diagnostika je bezpečná, protože mikrovlnná část elektromagnetického spektra využívá neionizující záření. Zároveň výkony, které při měření používáme, se pohybují v řádech desítek miliwattů. Je to tedy mnohem méně než výkony, které využívají například mobilní telefony. Mikrovlnná diagnostika navíc trvá jen jednotky vteřin,“ doplnil doc. Vrba. A jak se rozdílné elektrické parametry ve tkáních zjišťují? Měřicí technika sestává z koaxiální sondy s otevřeným koncem, která se přiloží ke tkáni. Ta je následně vystavena působení elektromagnetického pole. Sonda je připojena k přístroji, který generuje harmonické vlnění. Toto vlnění se dostává do kontaktu s tkání. Část dopadající energie je následně vracena do přístroje, který měří parametry odražené vlny.

Tým doc. Vrby se v rámci evropské výzkumné komunity věnuje mikrovlnné diagnostice již pět let a za tu dobu se podle jeho slov vyprofilovaly dvě aplikace, které mají největší potenciál uplatnění v klinické praxi – jednak v detekci raných fází karcinomu prsu a jednak v detekci typu CMP. „Základním předpokladem pro fungování mikrovlnné detekce cévních mozkových příhod je skutečnost, že při ischemické příhodě dochází v postižené tkáni k nedostatku tekutiny – vody, zatímco při hemoragické příhodě je tkáň naopak na tekutiny bohatší. V prvním případě tak odpor a vodivost tkáně klesá a v druhém naopak roste,“ popsal princip, jakým lze odlišit dva základní typy CMP, doc. Vrba. Doplnil, že mikrovlnnou diagnostiku CMP lze využít již v přednemocniční fázi pomoci, ve vozech záchranné služby, čímž by se mohlo významně urychlit i podání vhodné léčby. Jinými slovy, nebude nutné čekat na příjezd do nemocnice a provedení CT vyšetření v situaci, kdy má každá minuta zpoždění vliv na prognózu pacienta. „Hlavním důvodem, proč se zabýváme právě diagnostikou cévních mozkových příhod, je společenský dopad tohoto onemocnění. Každý rok zemře v Evropské unii na následky cévních mozkových příhod pět milionů osob a dalších pět milionů zůstává trvale postiženo. Léčba cévních mozkových příhod stojí země Evropské unie každoročně dohromady asi 64 miliard eur. Je tedy pro nás velkou výzvou přispět k vývoji v této oblasti,“ zdůraznil doc. Vrba. Mikrovlnné systémy mají navíc potenciál být v současnosti velice levné, protože mohou být součástí všech přenosných elektronických zařízení, jako jsou chytré hodinky, telefony nebo notebooky. Současně jde o spolehlivé a kvalitní přístroje, které jsou rovněž kompaktní a prostorově nenáročné. Nevýhodou technologie může být řádově nižší rozlišovací schopnost, nicméně pro výše uvedené diagnostické účely by to podle doc. Vrby neměl být žádný zásadní problém.

Projekt FBMI pracuje na třech oblastech: návrhu mikrovlnných zobrazovacích systémů, vývoji algoritmů pro vyhodnocení nálezů (s využitím strojového učení) a návrhu realistických fantomů lidské hlavy, které po potřebné elektromagnetické stránce imitují skutečné pacienty. Výsledkem je anténní systém podobný helmě, který se nasazuje na hlavu a který je schopen detekovat CMP a rozlišit, zda se jedná o ischemickou, nebo hemoragickou příhodu. „Již dvě evropské společnosti se snaží o to, aby mohl být celý systém převeden do praxe, jedna z nich sídlí ve Švédsku a disponuje už prototypem, který lze převážet ve vozech záchranné služby. Současně ve vybraných švédských nemocnicích probíhají klinické testy, aby bylo možné v budoucnu systém začít skutečně používat. Myslím si, že vše je na dobré cestě,“ uzavřel doc. Vrba.

Zdroj: MT