Opis projektu

Projekt pod tytułem „Opracowanie założeń badawczych oraz konstrukcyjnych prototypu nowego typu tomografu  EPR do obrazowania komórek nowotworowych i miażdżycowych” dotyczy opracowania i konstrukcji tomografu do obrazowania stężenia tlenu w organizmach żywych, przy zastosowaniu nowej techniki detekcji RS EPR (Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance). Technika ta umożliwi monitorowanie komórek nowotworowych i miażdżycowych w przestrzeni 3D w czasie kilku sekund.  Podstawową zaletą tego rozwiązania jest rejestracja stężenia tlenu w obszarze zmian chorobotwórczych, a tym samym określenie metabolizmu w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Krótki czas pomiaru (rzędu kilku sekund) umożliwi bieżącą obserwację w praktyce szpitalnej zmian stężenia tlenu podczas zabiegów radioterapii czy też farmakoterapii. Nowego typu tomograf RS EPR poza lokalizacją i wczesnym wykrywaniem zmian nowotworowych znajdzie zastosowanie również przy produkcji i badaniach nowych leków oraz planowaniu indywidualnych terapii. Kompleksowość dostarczanych informacji w czasie pomiaru, pozwoli również na szybkie rozpoznanie lokalizacji zatorów oraz danych dotyczących lokalizacji  zmian miażdżycowych.

Zakłada się, że końcowym rezultatem projektu będzie wdrożenie nowej metody tomografii EPR do klinicznych technik obrazowania. Szacuje się, że koszt urządzenia, jak i jego późniejsza eksploatacja będzie znacznie niższa, niż koszt podobnego typu aparatu. Główną zaletą projektowanego tomografu jest szybka detekcja zmian nowotworowych w organizmach żywych, co pozwala na indywidualne podejście do pacjenta, poprzez właściwy dobór metodyki leczenia.

Oczekuje się, że w pierwszym etapie  badań i prac konstrukcyjnych nad prototypem tomografu EPR możliwe będzie monitorowanie stężenia tlenu w małych obiektach fantomowych umieszczonych w głowicy pomiarowej. W późniejszym etapie po zakończeniu realizacji tego projektu przewiduje się współpracę z zainteresowanymi ośrodkami naukowo-badawczymi w zakresie badań laboratoryjnych na organizmach żywych. Jednocześnie będzie kontynuowana rozbudowa tomografu do wielkości odpowiadającej rozmiarom człowieka.

Adresatami wyników projektu mogą być ośrodki zdrowia publicznego oraz firmy produkcyjne z branży medycznej, które zgłoszą akces rozbudowy urządzenia do wymiarów umożliwiających wykonywanie kompleksowych badań całego organizmu człowieka. Docelową grupą odbiorców stanowią nie tylko pacjenci, u których wykryto już zmiany nowotworowe, ale również ci u których nie potwierdzono jeszcze żadnych zmian. Oznacza to, że tomograf EPR może być pomocnym również w badaniach profilaktycznych. Biorąc pod uwagę powyższe możliwości, realizacja projektu jest wysoce zasadna ze społecznego, jak i z gospodarczego punktu widzenia.

Ze względu na rozwojowy i wysoce innowacyjny charakter projektu, wiele z zaplanowanych zadań jest realizowanych przez cały okres trwania projektu. Poszczególne zadania realizacji projektu dotyczą:

- zaprojektowania i konstrukcji systemów generujących zadany przestrzenny rozkład pól magnetycznych

- prac nad analizą sygnału RS EPR;

- opracowania i budowy nowych urządzeń detekcji sygnałów EPR, umożliwiających realizację  zaplanowanych  badań;

- zaprojektowania i wykonania elementów izolujących system odbiorczy tomografu EPR od sygnałów zewnętrznych, generujących problematyczne artefakty i minimalizacji drgań własnych całego układu;

- prac nad alternatywnymi metodami pomiarowymi, które umożliwią skrócenie czasu badania  jak i zwiększenie rozdzielczości rekonstruowanych obrazów stężenia tlenu;

- opracowania nowych technik rekonstrukcji obrazów dedykowanych tomografii RS EPR.

Od strony realizatorów projekt łączy w swoich zamierzeniach różne pokolenia specjalistów. Umożliwia to transfer fachowej wiedzy skierowanej do młodych naukowców (doktorantów, studentów), co jest  świadomym działaniem podejmowanym w trakcie realizacji projektu. Oprócz publikacji, patentów i wystąpień konferencyjnych, planuje się również prezentację prototypu tomografu na krajowych i zagranicznych wystawach sprzętu medycznego.

W obecnym etapie prac i na podstawie wykonanych analiz, rozpoczęto budowę głównych elementów tomografu takich jak: obudowę tomografu wraz z układem cewek niezbędnych do wytworzenia właściwego rozkładu pól magnetycznych, układu nadawczo – odbiorczego będącego sercem tomografu oraz układu zasilania wraz z układem chłodzenia. W trakcie prowadzonych prac uzyskano pierwsze efekty w postaci: opracowania wstępnej techniki rekonstrukcji obrazów, opracowania podwalin analizy sygnałów, a w szczególności automatycznej korekty fazy oraz tzw. techniki dekonwolucji danych. Opracowano również kilka zupełnie nowych technik pomiaru i analizy danych, które będą mogły być przetestowane po zakończeniu budowy podstawowych elementów tomografu.