Wynalazek, który rozjaśnia mroki śpiączki

Ewa Biernacka
opublikowano: 12-02-2014, 19:47

Profesor dr hab. inż. Andrzej Czyżewski, jeden z laureatów Złotego Skalpela 2013 r., kieruje Katedrą Systemów Multimedialnych na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej. Nagrodzony system i oprogramowanie do badania stanu świadomości pacjentów w stanie wegetatywnym — pod nazwą CyberOko — powstał w ramach projektu kończącego się w tym roku.

Ten artykuł czytasz w ramach płatnej subskrypcji. Twoja prenumerata jest aktywna

Dla prof. Andrzeja Czyżewskiego to nie był debiut w świecie medycyny; wcześniej współpracował z prof. Henrykiem Skarżyńskim przy tworzeniu programów do badań przesiewowych zmysłów komunikacji. CyberOko służy diagnostyce i aktywizacji funkcji poznawczych pacjentów w zaburzonych stanach świadomości. Nowe urządzenie pomaga w ocenie stopnia uszkodzenia mózgu, np. z powodu udaru w obrębie środkowej części płata potylicznego, płata skroniowego i trzonu ciała modzelowatego oraz, aktywizując zmysły, przyczynia się do wybudzania pacjentów. Jest nieocenionym narzędziem ich komunikacji ze światem. Na tzw. wirtualnej klawiaturze mogą oni oczyma pisać teksty, a dzięki modułowi interfejsu głosu urządzenie zamienia to w mowę.

Od wizjonerskiego pomysłu

„Zacznę od konceptu — opowiada prof. Czyżewski. — Projekt stworzyliśmy w Politechnice Gdańskiej w 2007 r. w ramach programu operacyjnego „Opracowanie typoszeregu komputerowych interfejsów multimodalnych oraz ich wdrożenie w zastosowaniach edukacyjnych, medycznych, w obronności i w przemyśle”, dofinansowanego ze środków Programu Innowacyjna Gospodarka i Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Był wizjonerski. Opisałem różne zastosowania interfejsów multimodalnych, sposobów komunikowania się człowieka z komputerem innych niż myszka i klawiatura. Obejmował 5 tematów, m.in. system sterowania komputerem za pomocą gestów, służący m.in. do wspomagania tłumaczenia języka migowego i zdalnego wydawania poleceń zestawom komputerowym.

Zaczęliśmy konstruować urządzenie podobne do Microsoft Kinect, popularne, używane do sterowania grami komputerowymi. Ponieważ po 2-3 latach od wymyślenia przeze mnie tej technologii urządzenie Microsoftu pojawiło się na rynku, rozwinęliśmy kilka innych interfejsów multimodalnych, m.in. śledzenia położenia wzroku, który określa aktywność wzrokową użytkownika systemu na wyświetlanym obrazie. Urządzenia takie istnieją, ale ceny mają niebotyczne. Rozwinęliśmy w Politechnice Gdańskiej własny, tani układ śledzenia wzroku. Po pokazaniu go w telewizji zgłosiła się do nas Janina Mirończuk, prezes i założycielka Fundacji „Światło” z Torunia, prowadzącej Zakład Opiekuńczo-Leczniczy (ZOL) dla pacjentów pogrążonych w śpiączce w stanie wegetatywnym” — informuje prof. Czyżewski.

Kontakt został nawiązany

Przyczyny śpiączki mogą być różne: powypadkowe urazy mózgu, podtopienia, niedotlenienia związane z zawałami, próby samobójcze itd. Przez 2-3 tygodnie lekarze próbują chorych wybudzać. Potem zajmuje się nimi rodzina i kilka specjalistycznych ośrodków. Nie ma żadnych narzędzi do nawiązania kontaktu z tymi pacjentami.

„Gdy zainstalowaliśmy układ śledzenia wzroku w toruńskim ośrodku, część chorych okazała się chętna do wskazywania wzrokiem odpowiedzi na ekranie — relacjonuje profesor. — We współpracy z terapeutami rozwinęliśmy oprogramowanie do badania stanu ich świadomości. Służąca do tego skala Glasgow, składająca się z bardzo prostych testów: czy pacjent otwiera oczy, czy daje odpowiedź ruchową bądź werbalną, w tym wypadku nie daje efektów. Chorzy w stanie wegetatywnym nie udzielają żadnych odpowiedzi, poruszają najwyżej oczami. A przecież niektórzy z nich normalnie myślą. Według oceny WHO, jest ponad 40 proc. błędnych diagnoz dotyczących stanu świadomości pacjentów w śpiączce!”.

Najpierw wybrano 15 osób, które według terapeutów zachowały pewien poziom świadomości. Naukowcy zaczęli tworzyć dla nich oprogramowanie, poczynając od prostych rzeczy, np. kojarzenia ze sobą obrazków: gdy na ekranie komputera pojawia się deszcz, pacjent ma wskazać oczyma parasol.

„Powstało 12 programów komputerowych do badania m.in. agrafii, aleksji — zaburzeń postrzegania tekstu, czytania itd. Okazało się, że z tych 15 osób, uważanych za odległe od życia i rzeczywistości, 14 jest świadomych! Część z nich, dotąd niechętna wszelkiej próbie nawiązania kontaktu, aktywizowała się przy CyberOku. Pacjenci wykazujący szczególną gotowość do pracy z urządzeniem zaczęli się wybudzać — kilku w ciągu paru miesięcy!” — podkreśla prof. Czyżewski.
CyberOko wygrało konkurs Wynalazek Roku 2013, organizowany przez Telewizję Polską oraz Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. O zwycięstwie zadecydowały głosy telewidzów, którzy dzięki transmisji mogli „na żywo” oglądać działanie CyberOka. „Mój doktorant, w kasku elektroencefalograficznym na głowie, udawał pacjenta w śpiączce — opowiada profesor. — To dzięki mediom zaczęły się do nas zgłaszać ośrodki zajmujące się opieką nad takimi pacjentami: Zakład Opiekuńczo-Leczniczy „Biały Dom” w Obornikach Śląskich, Szpital Pomocy Maltańskiej w Barczewie, Niepubliczny Zakład Opieki Zdrowotnej „Epimigren” w Osielsku, Centrum Traumatologii w Gdańsku. Aktualnie podpisujemy porozumienie i instalujemy CyberOko w klinice „Budzik” Fundacji „Akogo” Ewy Błaszczyk, działającym przy Centrum Zdrowia Dziecka w Warszawie. „Puls Medycyny” wyróżnił nas w konkursie Złoty Skalpel”.

Pobudzające impulsy

Do systemu śledzenia wzroku i oprogramowania CyberOka dodany został kask elektroencefalograficzny, który pomaga w diagnozowaniu, bo nasilenie fal mózgowych świadczy o stanie pracy mózgu. „Szukamy w nich np. intencji ruchu kończyną. Terapeuta prosi pacjenta, by poruszył prawą ręką. Oczywiście pacjent nie może niczym poruszyć, ale w falach mózgowych pojawia się sygnał intencji ruchu” — zauważa profesor.

W ramach projektu skonstruowano i dołączono do CyberOka unikatowy na skalę światową komputerowy interfejs aromatowy. „Zapach programujemy w komputerze, decydując, jak mocno, jak długo i jaką mieszankę aromatów będzie generować urządzenie — informuje prof. Czyżewski. — Po wlaniu olejków eterycznych komputer steruje ich rozpylaniem w technice tzw. zimnej dyfuzji. Niektóre substancje zapachowe pobudzają pacjentów, obserwujemy ich reakcję, np. wskazują wzrokiem cytrynę na ekranie. Wiemy wtedy, że zachowali drogę węchową, że rozumieją interpretację zapachów”.

Skala epidemiczności wypadków i popadnięcia w śpiączkę jest  ogromna, tylko w Polsce obejmuje kilka tysięcy ludzi rocznie. „W Europie, wg badań WHO, średnio 235 osób na 100 tys. zapada w trwałą śpiączkę — mówi prof. Czyżewski. — Jeśli w obecnej Unii jest ok. 700 mln ludzi, to ekstrapolując te wielkości, mówimy o 1 700 000 przypadków rocznie! A przecież ci ludzie nie wstają nagle z łóżka i nie idą do domu. Zapadli w śpiączkę jednego roku i przez wiele lat w niej pozostają, a ich liczba z roku na rok rośnie. Mówimy o milionach ludzi, a skoro niemal połowa z nich jest źle zdiagnozowana, to dotykamy prawdziwego dramatu — zarówno tych ludzi, jak i ich rodzin, czuwających przy nich na trzy zmiany. To ogromny problem społeczny i zarazem trudny emocjonalnie.

Telewizja toruńska zrobiła film, szczególnie ujmujący, ponieważ wypowiada się w nim wybudzony pacjent. Z trudnością, powoli, drżącym głosem, ale wyraźnie, mówi: „CyberOko jest bardzo dobre”. To nie sztuczka reklamowa, to wiarygodne świadectwo. Innym razem zainstalowaliśmy CyberOko w domu pacjenta w Gdańsku, na prośbę jego żony. Gdy pojechaliśmy sprawdzić, jak działa, nasi doktoranci, inżynierowie, nieprzyzwyczajeni do medycznych przypadków, mieli wielkie przeżycie. Pacjentem, który od lat leżał w łóżku, zajmowała się żona. Zero komunikacji,  oprócz mrugnięć okiem. Ale jak dostał wirtualną klawiaturę, to napisał „Kocham cię”. Żona się rozpłakała, doktoranci byli przejęci, bo emocje były naprawdę silne” — wspomina profesor.

Nowe projekty badawcze i produkcyjne

Prof. Andrzej Czyżewski planuje dołączyć do CyberOka funkcjonalny rezonans magnetyczny. Zainteresował tym neurochirurga, prof. Wojciecha Maksymowicza, ordynatora Kliniki Neurochirurgii w Uniwersyteckim Szpitalu Klinicznym w Olsztynie, kierownika Katedry Neurologii i Neurochirurgii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego. Przygotowują wnioski o wspólny projekt badawczy i formalne badania medyczne. Współpraca obejmie także ośrodek kognitywistów na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika Toruniu. Mają powstać maksymalnie zaawansowane, efektywne metody diagnozowania i treningu aktywującego pacjentów.

„Do naszego biura transferu technologii zgłosiły się firmy z propozycją zakupu tego rozwiązania do produkcji — mówi prof. Czyżewski o planach związanych z CyberOkiem. — Ulepszyliśmy urządzenie, już nie wygląda na prototyp. Politechnika nie może produkować, instalować, świadczyć gwarancji itd., poszukujemy więc producenta. Niestety, ta droga jest najeżona trudnościami biurokratycznymi: trzeba tę technologię poddawać formalnym wycenom, ustalać jej wartość rynkową. Musimy przejść procedurę postępowania ofertowego. Myślę jednak, że uda się nam wyłonić w tym roku producenta. To jest potencjalnie produkt globalny”.



Docenione działania
Promocja ważnego tematu

Na 62. Światowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik Brussels Innova 2013, w konkursie International Eureka Contest (230 wynalazków z 22 krajów) CyberOko dostało złoty medal z wyróżnieniem. „Nie dla nagród to robimy, ważna jest promocja” — kwituje to profesor Czyżewski.
Polski Ośrodek Naukowy UJ w Londynie zrealizował film o pięciu polskich wybitnych naukowcach, którzy dokonali niezwykłych odkryć: Józefie Hofmannie, Stefanie Kudelskim, Jacku Karpińskim, Marcinie Jakubowskim i Andrzeju Czyżewskim.
„Oni są ikonami wynalazczości, ja tam nie powinienem się znaleźć — zauważa skromnie profesor. — Nie lubię się chwalić tym, co robię, ale faktycznie trafiłem na ważny temat. I na pewno będę się nim dalej zajmował”.

Źródło: Puls Medycyny

Podpis: Ewa Biernacka

Najważniejsze dzisiaj
× Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.