Na Politechnice Łódzkiej rozpocznie się projekt safeHEARTassist zatytułowany „Toward safer Artificial Heart Implants: R&D on sensor-enhanced blood interfaces by AI-assisted Artificial Patient model”. 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.
Projekt powstaje w ramach prestiżowego programu M-ERA.NET 3 i otrzyma finansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
Koordynatorem międzynarodowego konsorcjum instytucji naukowych i przemysłowych (Polska, Austria i Turcja) jest Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie, a kierownikiem projektu – dr hab. inż. Roman Major, prof. IMIM PAN.
mat. ilustracyjny
foto: Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi
Niewydolność serca – wyzwanie współczesnej medycyny
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 (VAD – ventricular assist device). 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 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.
Mapy hemodynamiczne – obraz pracy serca w czasie rzeczywistym
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 (zakrzepów krwi) 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.
Interdyscyplinarna współpraca
Projekt łączy różne dziedziny nauki i technologii, m.in. projektowanie zaawansowanych czujników, modelowanie przepływu krwi (CFD – Computational Fluid Dynamics), mikrostrukturyzację powierzchni materiałów oraz analizę danych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji.
Badaniami w PŁ pokieruje dr hab. inż. Dorota Bociąga, prof. PŁ
foto: Bartosz Kałużny, UŁ
Wkład naukowców z Politechniki Łódzkiej
W projekcie uczestniczy z Politechniki Łódzkiej zespół z Instytutu Inżynierii Materiałowej Wydziału Mechanicznego, którym kieruje dr hab. inż. Dorota Bociąga, prof. PŁ.
Naukowcy będą 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.
Zespół zajmie się także projektowaniem mikrotopografii powierzchni nieprzywierających dla komórek, analizą strukturalną i chemiczną materiałów, badaniami biokompatybilności oraz eksperymentami in vivo typu Proof-of-Concept.
W stronę bezpieczniejszych terapii kardiologicznych
Efektem projektu ma być pierwszy system umożliwiający mapowanie hemodynamiczne w czasie rzeczywistym w urządzeniach wspomagających pracę serca oraz w sercu po ich usunięciu. Rozwiązanie to ma pomóc w ograniczeniu powikłań, wspierać regenerację mięśnia sercowego oraz zwiększyć bezpieczeństwo i skuteczność terapii.
Projekt otworzy również drogę do komercjalizacji innowacyjnych technologii medycznych w Europie, przyczyniając się do rozwoju nowoczesnych metod leczenia chorób serca.
