Biuletyn Informacyjny Nr 2/2003

Komitet Redakcyjny w składzie: Andrzej Chwojnowski, Ludomira Granicka, Piotr Ładyżyński, Ewa Łukowska i Aleksander Sobieszek

Sprawy organizacyjne

Podczas posiedzeń Zarządu Głównego wielokrotnie dyskutowano nad sposobami promowania PTIB, tak aby oferta Towarzystwa stała się atrakcyjna dla potencjalnych partnerów. Kolejnym krokiem na tej drodze jest przygotowanie do publikacji w czasopiśmie medycznym artykułu informującego środowisko medyczne o powstaniu, celach, potencjale badawczym i o projektach badawczych realizowanych przez nasze środowisko. Tekst tego artykułu jest w całości zamieszczony w tym Biuletynie. Licząc się z możliwością zwiększonego zainteresowania naszą witryną w internecie Redakcja Biuletynu zwraca się do wszystkich członków z prośbą o wykorzystanie możliwości informowania zainteresowanych osób spoza naszego środowiska o działalności członków Towarzystwa poprzez nadsyłanie odpowiednich informacji.

POLSKIE TOWARZYSTWO INZYNIERII BIOMEDYCZNEJ:

sprostać wyzwaniom współczesności

W ocenie wielu reprezentantów środowisk naukowych, inżynieria biomedyczna, obok biologii molekularnej i biotechnologii, będzie stanowiła jeden z głównych nurtów badawczych w XXI wieku. Zaspokojenie potrzeb w ramach szeroko pojętej opieki zdrowotnej, na miarę wyobrażeń, ambicji i coraz większych oczekiwań szybko rozwijających się społeczeństw, będzie stanowiło wyzwanie, któremu niełatwo sprostać. Odniesienie sukcesu, tak na rynku koncepcji jak i wdrożeń jest tym trudniejsze, że nasze działania odbywają się w warunkach konkurencji w gronie bardzo wymagających partnerów. W naszym kraju, w okresie trudnej transformacji w procesie integracji z Unią Europejską, utrzymanie choćby potencjalnych zdolności twórczych środowiska naukowego zajmującego się zagadnieniami inżynierii biomedycznej może stać się coraz trudniejsze. Miedzy innymi, jest to wynikiem braku efektywnych mechanizmów inicjowania i finansowania działalności badawczej ze strony krajowych lub zagranicznych partnerów przemysłowych, jak też dających się odczuć niedostatków finansowych, szczególnie wśród potencjalnych partnerów w placówkach służby zdrowia i w uczelniach i instytutach medycznych. W tej sytuacji, powstanie Polskiego Towarzystwa Inżynierii Biomedycznej (PTIB), organizacji jednoczącej środowiska naukowe, techniczne i medyczne staje się ważnym elementem wśród działań zmierzających do utrzymania tej dyscypliny w Polsce na odpowiednim poziomie.

Inżynieria biomedyczna, mimo że jest to młoda dyscyplina naukowa, ma w Polsce stosunkowo długie tradycje badawcze i znalazła już swoje miejsce w systemach organizacyjnych uczelni technicznych. W lipcu 1998 r. środowisko zainteresowane tą dyscypliną powołało stowarzyszenie naukowe. W Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN odbyło się zebranie, w którym uczestniczyli przedstawiciele prawie wszystkich ośrodków uczelnianych i placówek PAN oraz innych instytucji zainteresowanych rozwojem dyscypliny, podczas którego podjęto decyzję o utworzeniu Towarzystwa i jego zadaniach. Wybrano Komitet Założycielski, którego Przewodniczącym został prof. Maciej Nałęcz. W listopadzie 1998 r. na pierwszym Walnym Zebraniu PTIB wybrano władze Towarzystwa.

Wśród zadań określonych Statutem Towarzystwa pierwsze miejsce zajmuje prowadzenie, samodzielne lub przy współpracy z innymi instytucjami, badań i studiów. W tej dziedzinie członkowie PTIB mogą się poszczycić dużymi osiągnięciami. Przykładami mogą być prace i uzyskane patenty opublikowane ostatnio przez wiele ośrodków naukowych w Polsce.

Podjęto badania nad wytwarzaniem przez bakterie Escherichia coli czynnika martwicy nowotworu (TNF- alfa)- cytokiny o właściwościach przeciwnowotworowych. Drobnoustroje były transfekowane genem ludzkiego TNF-alfa, a następnie opłaszczone w membranach kapilarnych. Stwierdzono, że membrany polisulfonowe, modyfikowane powierzchniowo przez silanizację pozwalają na krótkoterminową hodowlę zamkniętych w nich bakterii oraz na ich funkcjonowanie.

Stworzono model matematyczny transportu płynów i substancji u hemodializowanych pacjentów uwzględniający układ krążenia pacjenta i mechanizmy kontrolujące objętość krwi w organizmie.

Dokonano oceny możliwości klinicznych zastosowań biosensorów typu EnFET czułych na mocznik. Dobrano odpowiednie metody przygotowania próbek płynu dializacyjnego i osocza krwi ludzkiej, pozwalające na zastosowanie czujników w monitorowaniu stężeń mocznika w warunkach klinicznych. Opracowano modele bioczujników czułych na kreatyninę i acetylocholinę.

Na podstawie analizy map sygnałów EKG na odcinku opisującym stan repolaryzacji komór zdefiniowano wskaźnik kształtu fali T, pozwalający na ocenę zagrożenia arytmią komorową chorych po zawałach oraz podstawową lokalizację zawału u pacjentów.

Przeprowadzono wstępne prac badawcze nad modyfikacją membran polisulfonowych komórkami śródbłonka, które w dalszej perspektywie mają doprowadzić do skonstruowania sztucznego naczynia krwionośnego.

Opracowano szereg szybkich testów do oznaczeń chemicznych i biochemicznych w zastosowaniach medycznych, biotechnologicznych i w ochronie środowiska.

W badaniach doświadczalnych uzyskano wyniki dokumentujące proces powrotu funkcji sterowania lokomocji po uszkodzeniach rdzenia kręgowego.

Przeprowadzono doświadczenia na wirtualnym układzie oddechowym, dotyczące analizy skuteczności stałociśnieniowej metody wspomagania oddychania w chorobach obturacyjnych bez niedodmy i określono wpływ oporów dróg oddechowych i częstotliwości oddychania na wentylację. Symulator tłokowy własności mechanicznych płuc i model fizyczny własności lepkosprężystych płuc są objęte patentami.

Opracowano metodykę badań i oceny utlenowania mózgu u chorych z zaburzeniami wazowagalnymi.

Na podstawie analizy dynamiki ruchu sakadycznego gałek ocznych opracowano model przydzielania zasobów uwagi pilota w trakcie manewru podejścia do lądowania i przyziemienia.

Opracowano szereg nowych metod diagnostycznych, np. wykorzystanie aktywnej termografii dynamicznej (tomografii termicznej) do nieinwazyjnej, ilościowej diagnostyki stopnia oparzeń oraz do nadzoru jakości interwencji kardiochirurgicznych, jak i wiele innych.

Przytoczone przykłady ilustrują bardzo szeroki zakres tematyczny zainteresowań i możliwości praktycznego wdrażania wyników projektów badawczych realizowanych przez członków Towarzystwa. PTIB jest zainteresowane możliwością tworzenia form współpracy ułatwiających współdziałanie zespołów w rozwiązywaniu problemów badawczych i w zastosowaniach praktycznych. W szczególności, zespoły członków PTIB mają warunki i kwalifikacje pozwalające na sporządzanie opinii i ekspertyz.

Począwszy od 1998 r. funkcję prezesa Towarzystwa pełni prof.dr hab.inż. Roman Maniewski. Wiceprezesem jest prof.dr hab.med. Walerian Staszkiewicz. Towarzystwo zrzesza obecnie ponad 260 członków. Siedziba Zarządu Głównego mieści się na terenie Instytutu Biocybernetyki PAN w Warszawie, przy ul. Księcia Trojdena 4. Informacje na temat Towarzystwa, a także informacje które mogą być użyteczne dla osób zainteresowanych inżynierią biomedyczną można znaleźć na stronie internetowej PTIB: http://ptib.ibib.waw.pl/.

Informacje ukazują się ponadto drukiem w kwartalniku Acta Bio-Optica et Informatica Medica, posiadającym również polską nazwę: "Medycyna Fizykalna, Lasery, Komputery", który zawiera dział redakcyjny poświęcony inżynierii biomedycznej. Kwartalnik jest wydawany we Wrocławiu od 1995 roku z inicjatywy prof. Wiesława Stręka z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN i prof. Haliny Podbielskiej z Grupy Bio-Optyki Instytutu Fizyki Politechniki Wrocławskiej.

Doskonałym przeglądem osiągnięć w zakresie inżynierii biomedycznej w Polsce są materiały krajowych konferencji naukowych "Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna", organizowanych od 1976 r. przez Instytut i Komitet Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN i inne jednostki naukowe. Począwszy od 1998 r. w ich organizacji bierze udział PTIB. W konferencjach aktywnie uczestniczą inżynierowie, fizycy, chemicy, matematycy, biolodzy i lekarze. Kolejna, XIII Konferencja odbędzie się w Gdańsku we wrześniu bieżącego roku. Współorganizatorami Konferencji są: Komitet Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN, Katedra Inżynierii Biomedycznej Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej oraz PTIB. Referaty zgrupowane są w sekcjach tematycznych: biopomiary i aparatura, sztuczne narządy, biomechanika i inżynieria rehabilitacyjna, obrazowanie biomedyczne, fizyka biomedyczna, systemy informatyczne i telematyczne, metody matematyczne i sieci neuronowe, biosystemy i ich modelowanie oraz biomaterialy i produkty farmaceutyczne. Bliższe informacje są dostępne pod adresem: http://www.kbib.gda.pl.

Aleksander Sobieszek

Informacje zjazdowe

W dniach 20-21 maja, 2003 w Warszawie, w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN, odbyło się seminarium pt.: "Technical, biological and biotechnical approaches of the diabetes treatment. Recent development and perspectives". Organizatorem seminarium było Międzynarodowe Centrum Biocybernetyki, a przewodniczył mu prof. Jan M. Wójcicki (IBIB PAN, Warszawa, Polska) oraz prof. David C. Klonoff (University of California, San Francisco, USA). Strona internetowa seminarium znajduje się pod adresem: http://www.ibib.waw.pl/diabetes2003.

W sesji pierwszej, poświęconej biologicznym i biotechnologicznym metodom w leczeniu cukrzycy, zostały przedstawione problemy związane z nowoczesnymi metodami transplantacji trzustki oraz jednoczesnej transplantacji nerki i trzustki przez prof. Rowińskiego z Akademii Medycznej w Warszawie. Prof. Annika Tibell ze Szwecji przedstawiła metody transplantacji wysp Langerhansa jako bardziej bezpieczną i skuteczniejszą metodę leczenia cukrzycy (miedzy innymi nie wymagającej leków immunosupresyjnych). Przedstawiono techniki mikro- i makroenkapsulacji oraz modelowanie transportu masy w implantowanej hybrydowej sztucznej trzustce.

Kolejna sesja była poświęcona małoinwazyjnym pomiarom glukozy we krwi, nowoczesnym czujnikom oraz technikom mikrodializy.

Nowe metody dozowania insuliny były przedmiotem sesji trzeciej, której przewodniczył prof. T. Orłowski. Jednym z wielu ciekawych referatów w tej sesji był wykład na temat inteligentnego dozowania insuliny. W konwencjonalnych metodach dozowania, stężenie leku we krwi rośnie gwałtownie zaraz po podaniu, a następnie maleje. Bardzo ważne jest utrzymanie pożądanego stężenia leku we krwi oraz dostarczenie go w odpowiednie miejsce organizmu. Rozwiązaniem tych problemów jest inteligentny polimer do dozowania.

Inteligentne dozowanie leków to jest takie dozowanie, które się dostosowuje do zmiennego zapotrzebowania. W przypadku dozowania insuliny, jej ilość musi być dostosowana do aktualnego stężenia glukozy we krwi.

Urządzenie dozujące insulinę, skonstruowane i przedstawione na seminarium przez Josepha Kosta z Izraela to kapsułka, z czułego na zmiany pH, polimerowego hydrożelu, zawierająca insulinę. Na powierzchni kapsułki jest immobilizowana glukooksydaza. Kiedy glukoza, zawarta we krwi, dyfunduje do hydrożelu, glukooksydaza katalizuje jej przemianę w kwas glukonowy, co powoduje zmniejszenie pH w mikrośrodowisku membrany. Zmniejszenie pH powoduje pęcznienie, zwiększanie porów i uwalnianie insuliny. W ten sposób uzyskuje się efekt sprzężenia zwrotnego i zapewnia się zmieniające stężenie insuliny w zależności od zapotrzebowania organizmu.

Prof. J. Wójcicki (IBIB, Warszawa) oraz prof. Gómez (Hiszpania) przedstawili nowoczesne metody telediagnostyki w zastosowaniach w intensywnej insulinoterapii. Metoda ta polega na wykorzystaniu komputera oraz telefonii komórkowej (opartej na komunikatorze Nokia) do przesyłania danych pacjenta (o pomiarach glukozy we krwi) do serwera koordynującego leczenie oraz informacji zwrotnych dla pacjenta.

Ostatnia sesja była poświęcona sztucznej elektromechanicznej trzustce. Podsumowaniem seminarium było wystąpienie D. Klonoffa z USA na temat przyszłości wykorzystania technik komputerowych i transplantologii w leczeniu cukrzycy.

Ewa Łukowska

Wykaz konferencji naukowych związanych z biocybernetyką i inżynierią biomedyczną można znaleźć na stronie PTIB.