Projekti / Programi
Kombinirano multispektralno in termografsko slikanje za presejanje in spremljanje artritisa malih sklepov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.09 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
Medicinska fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T115 |
Tehnološke vede |
Medicinska tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.06 |
Tehniške in tehnološke vede |
Zdravstveni inženiring |
artritis, biomedicinska optika, termografija, 3D skeniranje, klinična študija
Raziskovalci (16)
Organizacije (3)
Povzetek
Revmatoidni artritis (RA)je najpogostejša oblika vnetnega artritisa. Prevalenca v Evropi je med 0,5 in 1%, kjer incidenca narašča s starostjo in doseže vrh pri starosti okoli 60 let. RA tipično prizadene male in srednje velike sklepe simetrično in ima progresiven destruktiven potek. Naslednji najpogostejši vnetni artritis je psoriatični artritis (PsA), ki je kronični erozivni artritis in prizadene sklepe, enteze ter določena izven-sklepna mesta. Prevalenca PsA je 0,5%.
Tako RA kot PsA sta povezana z bolečino, destrukcijo in deformacijo sklepov, kar ima za posledico izgubo funkcionalnosti, mobilnosti in skrbi za samega sebe. Visoka stopnja nesposobnosti, vključno delovne nesposobnosti, ima negativen vpliv na socialno in psihološko funkcijo bolnika.
Funkcionalni izid zdravljenja in s tem posredni stroški močno zavisijo od časa začetka zdravljenja glede na začetek bolezni. Številne študije so pokazale da obstaja obdobje prvega leta ali še bolje treh mesecev, ko se da potek bolezni močno omiliti ali celo zaustaviti. Prvih nekaj mesecev tako predstavlja pomembno terapevtsko okno. Zgodnja diagnoza in pričetek zdravljenja sta tako prioritetna. Pripomočki za cenovno sprejemljivo in zanesljivo diagnozo zgodnjih oblik artritisa so tako zelo pomembni za zagotavljanje uspešne terapije in zmanjšanje kvalitete življenja bolnikov, kot tudi z boleznijo povezanih stroškov.
Trenutno se kot slikovne tehnike za diagnozo artritisa uporabljajo rentgensko, ultrazvočno in MRI slikanje. Vse te tehnike pa imajo svoje slabosti, zato obstaja precejšnja potreba boljši slikovni tehniki.
Obstaja precej poročil o možnosti uporabe optičnih tehnik za slikanje vnetih sklepov. Optične tehnike so še posebej občutljive na spremembe ožilja, količine kisika in sipanja, kar je značilno spremenjeno pri vnetju sklepov. Pred kratkim smo pokazali, da lahko hiperspektralno slikanje (HSI) uporabimo za diagnostiko in spremljanje artritisa malih sklepov. HSI je brezdotična in neinvazivna tehnika, ki omogoča zajemanje spektralne in prostorske informacije v eni meritvi. Ker je HSI relativno draga in zapletena tehnika, bi bila primernejša tehnika multispektralno slikanje. Pokazano je bilo, da kombinacija multispektralnih LED svetil in RGB kamere omogoča določitev značilnosti bioloških tkiv.
Naslednja tehnika, ki se lahko uporabi za detekcijo vnetja sklepov, je termografija. Termografija posname sliko porazdelitve temperature, kot posledico vnetja v sklepu.
Cilj tega projekta je razvoj in klinično testiranje več-slikovne naprave, ki bo združevala multispektralno in termografsko slikanje. Podrobneje, cilji projekta so: (1) NAČRT NAPRAVE, (2) IZGRADNJA NAPRAVE in (3) EVALVACIJA NAPRAVE. Zadnji cilj vključuje tudi klinično pilotsko študijo, kjer se bo primerjala učinkovitost nove naprave s standardnimi postopki uporabljanimi v klinični praksi.
Pričakujemo, da bo takšna več-slikovna tehnika močno poenostavila in pospešila odkrivanje zgodnjega artritisa in povečala tako občutljivost kot natančnost diagnostičnega slikanja. Tovrsten sistem bi bil na razpolago družinskim zdravnikom in bolnikom. Dodatno, bi lahko izsledke projekta uporabili tudi pri razvoju diagnostičnih postopkov in naprav za druge bolezni, kjer bi prišli prav podatki multispektralnega in termografskega slikanja.
Pomen za razvoj znanosti
Uspešno zaključen projekt bo imel za rezultat nov multimodalen slikovni sistem. Najpomembnejši dosežki projekta relevantni za razvoj znanosti oz. stroke so:
· Promocija optičnih in termografskih tehnik v revmatologiji: Učinkovitost naprave bomo primerjali z učinkovitostjo drugih poročanih optičnih tehnik ter standardnih terapevtskih pristopov. Glede na izredno občutljivost optičnih in termografskih tehnik na vnetje sklepov, pričakujemo superiorno občutljivost ter natančnost naprave, kar bo promoviralo multispektralno, termografsko in kombinirano slikanje na področju revmatologije.
· Individualno spremljanje terapije: Kompakten sistem bo omogočal individualno spremljanje terapije, zato bo mogoče raziskovati individualne vplive terapij. Dodatno bo mogoče raziskovati dinamične terapevtske protokole, kjer se bo terapija prilagajala individualno glede na rezultate meritev (povratna zanka). Dinamično regulirana terapija je pristop personalizirane medicine z optimalno učinkovitostjo in minimalnimi stranskimi učinki.
· Novi algoritmi: Novo razviti algoritmi za vsako izmed slikovnih tehnik bodo bili testirani, rezultati pa objavljeni v ustreznih mednarodnih revijah. Razviti algoritmi bodo uporabni pri drugih raziskavah na področju biomedicinskega inženirstva in medicinske fizike.
· RGB slikanje in LED svetila: Podrobne numerične in eksperimentalne študije uporabe RGB in LED svetil za določanje porazdelitve kromoforov in sipanja bodo ponudile optimalne kombinacije kanalov in spektralnih območij za izbran fiziološki parameter. Izsledke tega dela projekta bo mogoče uporabiti za spremljanje drugih bolezni, npr. arterijske bolezni, diabetične žilne bolezni, kronične rane, opekline, spremljanje dermatoloških posegov.
Pomen za razvoj Slovenije
Pomen projekta za družbo je dobro naveden med prioritetami Obzorja 2020, točneje: "Klinične študije za potrditev principov delovanja pri ljudeh z namenom določiti učinkovitost novih terapevtskih pristopov in/ali optimizacije obstoječih terapij (npr., sprememba namena zdravil). " Socio-ekonomski vpliv tega dela je velik, saj se svetovna populacija stara in bolezni sklepov vse bolj ovirajo funkcionalnost in kvaliteto življenja posameznikov.
Specifični vpliv na zdravnika in bolnika:
· Hitro presejanje potencialno vnetih sklepov.
· Spremljanje omogoča presonalizirano terapijo.
· Zmanjšana ali odpravljena razlika med operaterji.
· Napravo bo lahko uporabljal družinski zdravnik in bolnik.
· Krajše čakalne vrste.
Specifični vpliv na gospodarstvo je:
Obstaja realna možnost za komercializacijo nove naprave za detekcijo in zdravljenje vnetij malih sklepov. Proizvodni stroški kompaktne naprave bi se lahko znižali na 200–300 EUR in naprava bi lahko bila potencialno razpoložljiva bolnikom za uporabo doma. Skenirni sistem bi lahko proizvedli za 1000–2000 EUR, kar bi bila sprejemljiva cena za javne zdravstvene domove. Če upoštevamo, da je vsaj med 1-2% prebivalstva prizadeto zaradi vnetij sklepov in če bi samo 50% bolnikov kupilo napravo, bi bil dobiček od prodaje naprave v višini nekaj milijonov EUR samo v Sloveniji. Finančni učinek naprave v ostalih državah bi bil še mnogo višji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
