Pomiędzy wizytami u lekarza pacjent z niewydolnością serca często zostaje sam z chorobą, a pogorszenie stanu zdrowia nie zawsze daje wyraźny sygnał alarmowy. Właśnie dlatego naukowcy z Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej pracują nad przenośnym urządzeniem do monitorowania chorych, które ma pomagać wcześniej wychwycić oznaki pogarszania się stanu zdrowia i szybciej przekazywać tę informację lekarzowi. Projekt otrzymał 8 286 408,65 zł dofinansowania. Środki przyznała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej w ramach działania TEAM NET FENG, finansującego projekty badawczo-rozwojowe realizowane przez konsorcja zespołów.
Według rządowego serwisu „Analizy problemów zdrowotnych” Ministerstwa Zdrowia niewydolność serca należy do najpoważniejszych wyzwań zdrowotnych w Polsce. Z opracowania dostępnego w tym serwisie wynika, że z chorobą żyje ok. 1,2 mln osób, a rocznie umiera z jej powodu ok. 140 tys. pacjentów. Z danych przywoływanych w kwietniu 2025 r. podczas debaty eksperckiej „Kardiologia – Wspólna Sprawa”, tylko w 2024 r. z pomocy medycznej z powodu niewydolności serca skorzystało 660 tys. pacjentów, a koszty świadczeń związanych z tym problemem wyniosły 3,6 mld zł, z czego 3,2 mld zł pochłonęły hospitalizacje.
Niewydolność serca to stan, w którym serce nie jest w stanie pompować krwi wystarczająco skutecznie, by zaspokoić potrzeby organizmu. U części pacjentów rozwija się po zawale, u innych ma związek z nadciśnieniem, otyłością, wadami zastawkowymi, chorobami zakaźnymi lub predyspozycjami genetycznymi. Niezależnie od przyczyny jedno pozostaje wspólne: pacjent nie przestaje chorować po wyjściu z poradni, a pogorszenie może pojawić się właśnie wtedy, gdy nie ma go pod bezpośrednią opieką lekarza.
Proste badanie raz dziennie, dane od razu do lekarza
Na ten problem odpowiada projekt „Opracowanie systemu do zintegrowanej analizy widmowej sygnałów mikrofalowych i bioimpedancyjnych w diagnostyce niewydolności serca”, realizowany przez pięć laboratoriów z dwóch uczelni publicznych: Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej. Celem jest stworzenie urządzenia, które pozwoli oceniać stan pacjenta w sposób prosty i możliwy do zastosowania w domu.
– 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.
– 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.
Najważniejszy sygnał: płyn w klatce piersiowej
Jednym z najważniejszych sygnałów pogarszającej się niewydolności serca jest retencja płynu, czyli zwiększone gromadzenie się płynu w klatce piersiowej i płucach. To właśnie ten objaw zespół chce wychwytywać wcześniej i prościej niż dziś.
– 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 metody dostarczają informacji o zmianach zachodzących w tkankach, w tym o obecności płynu. Połączenie tych danych ma pozwolić na dokładniejszą ocenę, czy u pacjenta dochodzi do przewodnienia klatki piersiowej, a więc jednego z kluczowych objawów pogarszającej się niewydolności serca.
– 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 ma być użyteczna i bezpieczna
Rozwiązanie ma być nie tylko czułe diagnostycznie, ale też proste w codziennym użytkowaniu — również dla osób starszych i mniej sprawnych cyfrowo.
– Im prostsza będzie obsługa, tym większa szansa, że pacjent wykona badanie prawidłowo i że uzyskamy rzeczywiście wartościową informację diagnostyczną – zaznacza prof. Buchner.
W projekcie ważną rolę mają odgrywać także narzędzia uczenia maszynowego, które pomogą analizować dane i tworzyć spersonalizowany model oceny stanu chorego. Twórcy rozwiązania podkreślają jednak, że nie chodzi o zastępowanie lekarza, ale o dostarczenie mu lepszego narzędzia.
– 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, jeden cel
Projekt łączy dorobek pięciu laboratoriów z dwóch uczelni. Każdy z zespołów wnosi własne rozwiązania i kompetencje, a celem jest zintegrowanie ich w jedną technologię o potencjale wdrożeniowym.
– 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.
Projekt jest zaplanowany na trzy lata. Równolegle z pracami analitycznymi i inżynierskimi nad urządzeniem rozpoczynają się prace nad przygotowaniem do wejścia na rynek.
Projekt nie jest więc wyłącznie przedsięwzięciem badawczo-rozwojowym. Jego celem jest doprowadzenie opracowanej technologii do etapu gotowego rozwiązania medycznego, które będzie mogło zostać wdrożone w praktyce klinicznej i telemedycznej. Równolegle z pracami naukowo-inżynierskimi zespół będzie przygotowywał ścieżkę komercjalizacji, obejmującą ochronę własności intelektualnej, walidację rozwiązania, współpracę z partnerami medycznymi, stosowne certyfikacje oraz model wdrożenia — tak, aby efekty projektu mogły finalnie trafić do pacjentów, placówek ochrony zdrowia i partnerów przemysłowych.
Więcej informacji:
Na zdjęciu - prof. Teodor Buchner_fot. Maciej J. Mrowiński