lodzkie.pl

Międzynarodowy zespół naukowców opracuje nową generację implantów i systemów wspomagających pracę serca, które dzięki zaawansowanym czujnikom i analizie danych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji będą na bieżąco monitorować przepływ krwi i zwiększać bezpieczeństwo terapii u pacjentów z ciężką niewydolnością serca.

Naukowcy z naszej politechniki wchodzą w skład międzynarodowego konsorcjum instytucji naukowych i przemysłowych z Polski, Austrii i Turcji. Prace koordynuje Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie. Przygotowywany projekt odpowiada na jedno z najważniejszych wyzwań współczesnej medycyny – leczenie zaawansowanej niewydolności serca, na którą w Unii Europejskiej cierpi ponad 15 milionów osób. U części pacjentów konieczne jest zastosowanie mechanicznych systemów wspomagania krążenia. Choć urządzenia te wspierają pracę serca i poprawiają krążenie krwi, mogą powodować powikłania, takie jak zakrzepica, hemoliza czy niewydolność prawej komory. Problemy te pojawiają się na styku krwi i elementów pompy, a ich wczesne wykrycie pozostaje obecnie bardzo trudne.

Inteligentne czujniki monitorujące przepływ krwi

Celem projektu safeHEARTassist zatytułowanego „Toward safer Artificial Heart Implants: R&D on sensor-enhanced blood interfaces by AI-assisted Artificial Patient model” jest opracowanie nowoczesnych rozwiązań zwiększających bezpieczeństwo terapii wspomagania pracy serca. Jednym z kluczowych elementów będzie elastyczna matryca czujników ciśnienia – cienka, dopasowująca się do kształtu powierzchni sieć miniaturowych sensorów mierzących nacisk krwi.

Matryca będzie oparta na technologii PyzoFlex, czyli elastycznym materiale piezoelektrycznym. Oznacza to, że pod wpływem nacisku lub odkształcenia materiał generuje sygnał elektryczny. Dzięki temu może działać jako niezwykle czuły czujnik ciśnienia, a jednocześnie pozostaje giętki i może pracować w dynamicznym środowisku, takim jak bijące serce. Dane zbierane przez czujniki pozwolą tworzyć tzw. mapy hemodynamiczne, czyli obrazy pokazujące zmiany ciśnienia i przepływu krwi w różnych obszarach komory serca. W praktyce będzie to przestrzenna mapa sił działających na krew, tworzona w czasie rzeczywistym. Takie rozwiązanie umożliwi szybkie wykrywanie niebezpiecznych zjawisk, takich jak powstawanie skrzepów czy uszkodzenia krwinek wywołane zbyt dużymi siłami przepływu. Zebrane informacje pomogą również lekarzom lepiej dopasować leczenie przeciwzakrzepowe do konkretnego pacjenta, zwiększając skuteczność terapii i ograniczając ryzyko powikłań.

Wkład naukowców z Politechniki Łódzkiej

Projekt łączy różne dziedziny nauki i technologii. W Politechnice Łódzkiej pracami pokieruje dr hab. inż. Dorota Bociąga (na zdjęciu), która stoi na czele zespołu z Instytutu Inżynierii Materiałowej Wydziału Mechanicznego. Nasi naukowcy będą między innymi pracować nad opracowaniem biotuszy do biodruku 3D oraz projektowaniem struktur rusztowań sprzyjających prawidłowej perfuzji i dojrzewaniu komórek. Rozwiązania te mają umożliwić skuteczne pokrycie powierzchni materiałów komórkami śródbłonka – naturalnej warstwy wyściełającej naczynia krwionośne.

Fot. Arch. Politechniki Łódzkiej