2025-obecnie (planowane zakończenie: 2026)
Połączenie biomechaniki, biologii i przetwarzania sygnałów dla poprawy diagnostyki wodogłowia normotensyjnego
Kierownik: dr inż. Agnieszka Kazimierska
Partner: Laboratorium Santé Ingénierie Biologie St-Etienne (SAINBIOSE), Saint-Etienne, Francja
Program Wspólne projekty badawcze Polska-Francja 2024 (PHC Polonium)
Narodowe Agencja Wymiany Akademickiej (Polska)/Ministerstwo Spraw Zagranicznych (Francja)
Celem projektu jest połączenie perspektyw medycyny, fizyki i inżynierii biomedycznej, aby uzyskać wgląd w uwarunkowania mechaniczne i czynniki biologiczne wpływające na kształt fali tętna (PW, z ang. pulse waveform) ciśnienia śródczaszkowego (ICP, z ang. intracranial pressure) u pacjentów z wodogłowiem normotensyjnym (NPH, z ang. normal pressure hydrocephalus). Starzenie się i związana z nim utrata autonomii wśród osób starszych stanowią poważne wyzwania kliniczne i społeczno-ekonomiczne we współczesnych społeczeństwach, zidentyfikowane w programach takich jak Cele Zrównoważonego Rozwoju Organizacji Narodów Zjednoczonych oraz inicjatywa Komisji Europejskiej dotycząca zdrowego starzenia się. Jednak promowanie zdrowego starzenia się wymaga lepszego zrozumienia, leczenia, a przede wszystkim zapobiegania przejściu od starzenia normalnego do patologicznego. Biorąc pod uwagę znaczną złożoność układu mózgowo-rdzeniowego, zrozumienie prawidłowego i patologicznego starzenia się mózgu wymaga badań multidyscyplinarnych, które badają mózg z różnych perspektyw i w różnej skali, koncentrując się na mózgu jako całości, a nie na jego poszczególnych częściach.
Patologiczne starzenie się mózgu może być powiązane z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera i Parkinsona, chorobami naczyniowymi mózgu lub rzadszymi schorzeniami, takimi jak NPH. NPH to postać choroby neurodegeneracyjnej związanej z zaburzeniami krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego, zwykle diagnozowanej poprzez połączenie oceny klinicznej, obrazowania mózgu i oceny odpowiedzi ICP na kontrolowane zaburzenia objętości wewnątrzczaszkowej wywołane infuzją płynu. NPH jest jedną z niewielu chorób neurodegeneracyjnych, które potencjalnie można leczyć za pomocą implantacji zastawki dokomorowej. Niemniej jednak patofizjologia tej choroby, w tym jej związek z czynnikami systemowymi i dokładna charakterystyka profili ICP pacjentów, jest nadal przedmiotem badań. W ostatnich latach nacisk w analizie ICP przesunął się z tradycyjnie analizowanych wartości uśrednionych w czasie na analizę krótkoterminowych oscylacji związanych z cyklem pracy serca. Kształt tych oscylacji, znany jako morfologia ICP PW, jest związany ze stanem zdolności układu mózgowo-rdzeniowego do buforowania zmian objętości wewnątrzczaszkowej, ale ich dokładne pochodzenie i zależność od innych czynników, takich jak wiek czy stan autonomicznego układu nerwowego, pozostają w dużej mierze nieznane. Celem tego projektu jest połączenie podejść medycznych, fizycznych i inżynierskich w celu lepszego zrozumienia czynników mechanicznych i biologicznych, które determinują kształt ICP PW u pacjentów z NPH, a tym samym umożliwienia dokładniejszej diagnostyki i leczenia pacjentów z podejrzeniem tej choroby.
W tym kontekście proponujemy wspólny projekt badawczy pomiędzy laboratorium Sante Ingenierie Biologie a Saint-Etienne (SAINBIOSE) w Saint-Etienne we Francji a Pracownią Neuroinżynierii (BrainLab) we Wrocławiu, przy wsparciu Centrum Neuroobrazowania, Szpitala Uniwersyteckiego oraz Instytutu Mechaniki Płynów w Tuluzie. Poprzez proponowaną wymianę personelu planujemy połączyć dwie dziedziny badań nad fizjologią i patofizjologią krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego reprezentowane przez te instytucje: modelowanie biomechaniczne połączone z obrazowaniem mózgu i analizą proteomiczną oraz przetwarzanie sygnałów biomedycznych i metody sztucznej inteligencji do analizy ICP PW. Projekt będzie obejmował trzy główne zadania badawcze: identyfikację mechanicznych determinantów kształtu ICP PW, badanie czynników biologicznych wpływających na kształt ICP PW oraz ocenę wpływu zmienionego układu regulacji hemodynamicznej na kształt ICP PW.
Projekt będzie wspierał współpracę badawczą obejmującą dzielenie się dostępem do danych, transfer narzędzi i umiejętności oraz wspólne raportowanie istotnych wyników, a także uzyskanie nowego punktu widzenia na sygnał ICP w NPH. Projekt przyniesie szereg korzyści obu stronom, obejmujące m.in. promowanie multidyscyplinarnego zrozumienia fizjologii i patofizjologii ICP w chorobach układu mózgowo-rdzeniowego, zwiększenie możliwości analitycznych i poszerzenie pola badań obu zespołów, a także opracowanie nowych, przełomowych metodologii i wskaźników klinicznych łączących modelowanie biomechaniczne i analizę proteomiczną z zaawansowanymi metodami przetwarzania sygnałów.