Nieinwazyjne urządzenie umożliwia wczesne wykrywanie owrzodzenia stopy cukrzycowej
Owrzodzenie stopy cukrzycowej (DFU) jest częstym i poważnym powikłaniem cukrzycy, dotykającym nawet około jednej trzeciej diabetyków. Te owrzodzenia, które zwykle zaczynają się jako otwarte rany na spodzie stopy, często prowadzą do hospitalizacji. W około 20% przypadków DFU prowadzi do amputacji. Standardowe procedury diagnostyczne są zazwyczaj kosztowne i wymagają przeszkolonych pracowników służby zdrowia, a często nie wykrywają DFU na wczesnym etapie, co umożliwia progresję owrzodzeń niezauważoną, dopóki nie staną się poważniejsze. Tymczasem obecne metody leczenia obejmują różne urządzenia służące do zmniejszenia obciążeń dotkniętego obszaru, leczenie infekcji, pielęgnację ran i zabiegi chirurgiczne. „Dotychczasowe rozwiązania wymagają specjalistycznego wyposażenia i przeszkolonego personelu, a to ogranicza możliwości monitorowania w domu i — co gorsze — wczesne wykrywanie” — mówi Panos Terzopoulos, koordynator finansowanego ze środków UE projektu PHOOTONICS. Zespół projektu PHOOTONICS opracował w pełni funkcjonalny prototyp nieinwazyjnego urządzenia fotonicznego do użytku klinicznego i domowego. Łączy ono obrazowanie hiperspektralne w podczerwieni (IR) termicznej, średniej i bliskiej, aby rejestrować wskaźniki zarówno ryzyka DFU, jak i jego progresji. Oba prototypy wykazały wysoką czułość i specyficzność oraz zostały zweryfikowane klinicznie. „Jesteśmy przekonani, że nasza technologia może zmniejszyć liczbę hospitalizacji i amputacji związanych z DFU, dzięki wczesnemu wykrywaniu poprzez regularne monitorowanie w domu i w szpitalach” — zauważa Terzopoulos z gospodarza projektu, Metis Baltic, gospodarza projektu.
Połączenie obrazowania fotonicznego ze sztuczną inteligencją zapewnia skuteczne monitorowanie
Urządzenie do wykrywania DFU opracowane w ramach projektu PHOOTONICS integruje fotodetektory hiperspektralne, podczerwieni termicznej i średniej, wspomagane przez przetwarzanie danych oparte na sztucznej inteligencji, w celu wykrywania wczesnych oznak DFU. Jest ukierunkowane na kilka wskaźników medycznych, w tym temperaturę skóry (w przypadku stanu zapalnego), przepływ krwi (poprzez nasycenie tlenem) i wskaźniki biochemiczne, takie jak poziom kolagenu i elastyny. Różne rodzaje światła podczerwonego pozwalają urządzeniu rejestrować szczegółowe obrazy i wyniki pomiarów, rozróżniając tkankę zdrową od zagrożonej. Wczesne ostrzeżenia pomagają pacjentom i lekarzom skutecznie radzić sobie z ryzykiem wystąpienia DFU. W ramach projektu opracowano dwie wersje urządzenia (HOME i PRO). Wersja HOME ma uproszczony interfejs przeznaczony dla pacjentów do samodzielnego monitorowania, a wersja PRO oferuje zaawansowane funkcje dla pracowników ochrony zdrowia. Interfejsy obu wersji prowadzą użytkowników przez proces pomiaru, przy czym wersja HOME wymaga minimalnego przeszkolenia, a pracownicy ochrony zdrowia otrzymają bardzie ukierunkowane szkolenie w zakresie wersji PRO. Urządzenia zostały zweryfikowane klinicznie z pomocą ponad 200 pacjentów w wielu europejskich szpitalach, w tym: Szpitalu Klinicznym Attikon (Ateny, Grecja), Centrum Medycznym Uniwersytetu w Lejdzie (Leiden, Holandia), Uniwersytecie Medycyny i Farmacji Victora Babesa (Timisoara, Rumunia), przy wsparciu Szpitala Klinicznego Charité (Berlin, Niemcy). To szeroko zakrojone badanie kliniczne obejmowało również testy przetwarzania sygnału w celu optymalizacji dokładności i wiarygodności danych. „Ta medyczna metaanaliza pomogła zdefiniować wymagania użytkowników i specyfikacje techniczne, koncentrując się na typach czujników, czułości, rozdzielczości przestrzennej, czasie reakcji i przenośności obu wersji. Natomiast komponenty sprzętowe i programowe zostały dopracowane w trakcie badań klinicznych i po ich zakończeniu” — dodaje Terzopoulos.
Przełom w profilaktycznej opiece zdrowotnej skupionej na pacjencie
Cele projektu PHOOTONICS są zgodne z polityką zdrowotną UE poprzez promowanie profilaktycznej opieki zdrowotnej i poprawę jakości życia osób z chorobami przewlekłymi. Urządzenie opracowane w ramach projektu zmniejszy potrzebę inwazyjnych procedur i umożliwi monitorowanie w domu, co pozwoli pacjentom na proaktywne dbanie o własne zdrowie. „W dalszej perspektywie możemy sobie wyobrazić integrację z platformami telemedycznymi, co umożliwi zdalne monitorowanie stopy cukrzycowej i opiekę nad osobami z grupy ryzyka” — zauważa Terzopoulos. W ramach przygotowań do wprowadzenia urządzeń PHOOTONICS na rynek, zespół projektowy pracuje nad strategicznymi partnerstwami (umowami dotyczącymi finansowania z podmiotami publicznymi i prywatnymi) w celu zbadania opcji produkcji i dystrybucji, przed rozpoczęciem przygotowań do uzyskania niezbędnych zezwoleń regulacyjnych. Wcześniej zespół przeprowadzi szerzej zakrojone badania kliniczne w celu dalszej weryfikacji dotychczasowych wyników projektu oraz będzie pracować nad rozwojem możliwości sztucznej inteligencji w celu poprawy dokładności predykcyjnej.
Słowa kluczowe
PHOOTONICS, owrzodzenie, podczerwień, czujnik, amputacja, cukrzyca, cukrzycy, AI, stopa
