A Kardiopulmonális Kutatócsoportot Prof. Dr. Peták Ferenc alapította 20 éve, akit akkori mentora, Prof. Dr. Hantos Zoltán vezetett be a légzőrendszeri kutatások szépségeibe és kihívásaiba. Az évek során a kutatócsoport tevékenysége folyamatosan bővült, különösen a légzőszervi betegségek klinikai diagnosztikáját célzó kutatásokkal, szoros együttműködésben az orvosi szakmával. Dr. Fodor Gergely 2008-ban csatlakozott a csapathoz, miután egyetemi évei alatt Peták professzor felfigyelt tehetségére. Azóta meghatározó tagja a kutatócsoportnak, és a napi operatív feladatokat is ő irányítja. Peták professzor szerint az intézet célja, hogy „a jövő Fodor Gergői, a jövő Innovációs díjasai és Proof of Concept pályázatának nyertesei” kerüljenek ki soraikból, így folyamatosan keresik az új tehetségeket, akik kiemelkedő teljesítményükkel tovább öregbíthetik az intézet hírnevét.

Az igazi innováció egy olyan eszköz létrehozása, mely otthoni használatra is alkalmas

Az intézet hosszú évek óta zajló kutatásai tehetséges fiatal kutatók bevonásával hozzájárultak ahhoz, hogy olyan innovatív fejlesztések szülessenek, mint a Proof of Concept pályázatban elkészítendő légzésfunkciós mérőberendezés. A projekt végső célja egy hordozható, kis méretű és viszonylag alacsony árú légzésmechanikai mérőeszköz létrehozása. Maga a módszer nem számít újdonságnak, hiszen már 50-60 éve létezik, és az intézet kutatói is évtizedek óta foglalkoznak vele állatkísérletes és humán vizsgálatokban. Az igazi innováció abban rejlik, hogy ezt a technológiát sikerült egy olyan kisméretű eszközre optimalizálni, amely akár otthoni használatra is alkalmas lehet. „Jelenleg is léteznek hasonló berendezések, de általában nagyobbak, például egy kisebb hordozható tévé méretével vetekednek. Ezek kiválóan működnek szakrendelőkben, viszont otthoni körülmények között kevésbé praktikusak. A mostani fejlesztésünk ezt a problémát szeretné megoldani” – közölte Fodor Gergely.

Dr. Peták Ferenc és Dr. Fodor Gergely Fotó: Sahin-Tóth István

Peták Ferenc felidézte, hogy a kutatás első szakasza tavaly zárult le. „Ebben a szakaszban azt vállaltuk, hogy az elektronikai komponenseket miniatürizáljuk, és ezt sikerült is megvalósítanunk. Az SZTE Mérnöki Kar két fiatal kollégája, Sarcevic Péter és Bálint Ádám hathatós segítségével zártuk le a munka ezen fázisát. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az eszköz elkészült, mivel a mechanikai komponensek, amelyek túlmutatnak az elektronikán, nem képezték az akkori pályázat részét” – fejtette ki Peták professzor. A fejlesztés következő szakaszában tovább dolgoznak a Mérnöki Kar munkatársaival az elektronika fejlesztésén, valamint azon, hogy végül egy kézzel fogható, működőképes prototípus készüljön el. Fodor Gergely kiemelte, a következő nagy feladat ennek a prototípusnak a megtervezése lesz, amelyhez az egyetem 3D Központjának segítségét veszik igénybe. „Célunk, hogy a készüléket egy ergonomikus és esztétikus dobozba helyezzük, amely a funkcionalitás mellett a formatervezés szempontjainak is megfelel” – tette hozzá. Ez azonban még mindig nem a végleges verzió, további elektronikai és mechanikai fejlesztések várnak még a kutatócsoportra.

Mesterséges intelligencia, telemedicina és többszintű riasztások

A modern technológiák térhódítása, mint például a 3D-technológia és a mesterséges intelligencia, újabb lehetőségek előtt tárta ki a kaput a kutatók számára. Bár jelenleg a mesterséges intelligencia közvetlenül még nem része a projektnek, hosszú távú céljuk, hogy ezt is a rendszerbe integrálják. „Szeretnénk megvizsgálni, hogyan segítheti az MI az adatok értelmezését és feldolgozását, hogy a betegek számára még érthetőbb és használhatóbb információkat nyújtsunk” – fogalmazott Fodor Gergely. Hozzátette, egy másik fontos irány a telemedicinás alkalmazások erősítése. Ez lehetővé tenné, hogy az eszközt olyan helyzetekben is használhassák, amikor a beteg és az orvos térben vagy időben távol vannak egymástól, személyesen nem találkoznak. „Az eszközt úgy szeretnénk fejleszteni, hogy akár otthoni mérésekre is alkalmas legyen. Az orvos így folyamatosan követhetné a páciens adatait, nem pedig csak a háromhavi kontrollokon kapna összegyűjtött információkat, mint például egy vérnyomás- vagy vércukornapló esetében” – tette hozzá.

Dr. Peták Ferenc és Dr. Fodor Gergely Fotó: Sahin-Tóth István

Az eszköz másik nagy innovatív megoldása egy riasztórendszer bevezetése. Ahogy Fodor Gergely magyarázta, a különböző légzőrendszeri jellemzőknek, mint például a légúti ellenállásnak, van egy normál értéke, ami függ az egyén életkorától, testméreteitől, betegségeitől. „Az eszközzel többszintű riasztásokat végezhetünk el. Az egyik ilyen lehetőség, hogy jelezzen, amikor egy meghatározott időszak átlagértékeihez képest kiugró értékeket tapasztal. Ezeket az eltéréseket az eszköz nem csupán a beteg számára jelzi, hanem orvosának is küldhet róla egy riasztást. Az orvos dönthet arról, hogy az eltérést mutató értékek indokolják-e a beteg soron kívüli behívását, vagy elegendő, ha telemedicinás alkalmazások segítségével távolról módosít például a gyógyszeradagoláson” – mondta el. A kutató hozzátette, a mesterséges intelligencia segítségével azokat a betegeket is azonosítani lehetne, akik magasabb rizikófaktorral rendelkeznek, még azelőtt, hogy értékeik kiugróvá válnának, amikor a kedvezőtlen folyamatok még csak kezdeti szakaszukban járnak. Ezáltal a szakemberek időben beavatkozhatnak, megelőzve a súlyosabb egészségi problémák kialakulását.

Elsődleges cél egy kézbe fogható prototípus megalkotása

A hosszútávú célkitűzéseket azonban megelőzik a Proof of Concept pályázatban vállalt rövidtávú célok. Így most az elsődleges egy kézbe fogható prototípus megalkotása lesz a pályázati futamidő végére. A határidő szoros, hiszen mindössze 10 hónap áll a szakemberek rendelkezésére, ám, ahogy a kutatók elmondták, jó esélyekkel vágnak bele a munka ezen fázisába, hiszen itt már nem egy teljesen új ötlet megvalósításáról van szó, hanem egy olyan projekt következő állomásáról, mellyel évtizedek óta foglalkoznak.

Egy ilyen volumenű kutatás számos áttörést és emlékezetes „heuréka-pillanatot” tartogat. Peták Ferenc példaként említette, hogy évtizedekig nagyméretű hangszórókat használtak a légzőrendszer vizsgálatára szolgáló jelek létrehozásához, míg kísérleti jelleggel pénztárca méretű hangszórókat próbáltak ki. Az eredmény meglepő volt: a kisebb eszközök szinte ugyanolyan jó minőségű jelet generáltak, lehetővé téve a rendszer miniatürizálását minőségromlás nélkül. Hasonló áttörésnek számított, amikor egy asztalnyi méretű elektronikai adatgyűjtőt a Mérnöki Kar szakemberei bankkártya nagyságúra zsugorítottak – és az eszköz tökéletesen működött. A professzor kiemelte, hogy a projekt sikerét az egyetem különböző karai közötti együttműködés biztosítja, hiszen az élettudományok, mérnöki tudományok, informatika és 3D nyomtatás összefonódása teszi lehetővé az értékes végtermék létrejöttét.

Dr. Peták Ferenc Fotó: Sahin-Tóth István

Egyszerűbb kezelés, otthoni kényelem

Mint Peták professzor hangsúlyozta, az eszköz bárkinek hasznos lehet a háztartásában, aki szeretne egészségtudatosabban élni. „Távlati célunk, hogy minden olyan egészségtudatos embernek legyen ilyen eszköze otthon, akik nem csupán a keringésük állapotára kíváncsiak minden nap, hanem a légzőrendszerük állapotára is. A felhasználók egy szimpla mérésből megtudhatják, hogy az a mért érték normális, vagy abnormális” – magyarázta. Az eszköz kialakításánál az egyszerűség is fontos szerepet játszott. „Azok az eszközök, melyek most a piacon vannak, nagyfokú tudást igényelnek működtetésükhöz. Az általunk fejlesztett eszköz sok szempontból sokkal egyszerűbb, nem csupán méretében, hanem kezelésében is, hiszen általa akár egy gomb megnyomásával megkapjuk a szükséges adatokat” – mondta el. Ezáltal otthoni eszköztárunk - ami a legtöbb háztartásban általában a vérnyomásmérőt, vércukormérőt, szaturációmérőt jelenti -, a jövőben kiegészülhet ezzel az eszközzel, melynek köszönhetően bárki otthoni körülmények között hozzáférhet majd a légzőrendszerét érintő információkhoz. Ez különösen jelentős, ha valaki krónikus légzőrendszeri betegségben szenved.

Az eszköz viszont nem csupán a krónikus légzőszervi betegségben szenvedőknek nyújthat segítséget állapotuk otthoni felmérésében, de akár orvosi rendelőkben is felhasználható lehet. „Nyilván az egyszerűbb kezelhetőség miatt valamennyivel kevesebb adatot szolgáltat, mint a nagy szakrendelőkben található rendszerek. Viszont így nem igényel annyira specifikus szakmai tudást sem a kapott adatok értékelése, amihez feltétlenül tüdőgyógyász szakorvos kell, hanem a háziorvos is meg tudja ezt tenni, s amennyiben szükségesnek látja, beutalhatja a beteget további kivizsgálásokra” – magyarázta Fodor Gergely.

Dr. Fodor Gergely Fotó: Sahin-Tóth István

Ilyen mérőberendezés jelenleg nincs másik, biztos helye van a nemzetközi piacon

Az eszköz bevezetése azonban nem lesz feltétlenül egyszerű. A projekt előrehaladtával ugyanis már láthatóvá vált, hogy az orvosi eszközök engedélyeztetésének adminisztrációs buktatóinak figyelembevételével és különböző financiális akadályaival az eredetileg eltervezett bekerülési ár nem fenntartható. „Felmerül például a finanszírozás kérdése: vajon a társadalombiztosítás támogatni fogja a betegek számára, vagy sem? Magyarországon valószínűleg nem lenne elég sok olyan vásárló, aki megengedhetné magának, hogy jelentős mennyiségben értékesíteni lehessen. Nyugat-Európában és az Egyesült Államokban viszont sokkal nagyobb igény várható.” Így terveik szerint a hazai piac mellett ráerősítenének a nemzetközi piacra is. „Úgy gondolom, hogy nemzetközileg is kevés konkurenciával találkozunk. Ilyen légzésmechanikai mérőberendezés, ami otthoni használatra is alkalmas lehet, jelenleg nincs másik, úgy látom, van helyünk a nemzetközi porondon” – vélte a kutató.

Felmerül a kérdés, mikor jelenhet meg ez az eszköz a kereskedelmi forgalomban. Mint a kutatók beavattak, az orvosi eszközök piaca rendkívül speciális, bonyolult engedélyeztetési és bevizsgálási folyamatok előzik meg a piacra dobást. Becslésük szerint a Proof of Concept pályázat lezárását követően még legalább 3-4 évre datálható, hogy az eszközzel találkozhassunk a kereskedelmi forgalomban.

A leginnovatívabb kutatómunka: egyedileg tervezett légáramlásmérő

Fodor Gergely és Peták Ferenc a Proof of Concept pályázaton nyertes légzésfunkciós mérőberendezés mellett egyedileg tervezett légáramlásmérőjével is sikert aratott az SZTE Innovációs Napján, amit a Leginnovatívabb kutatómunkának választottak az egészségügyi fejlesztések területén. Ez egy olyan rendszer, ami megbízhatóan méri a kilélegzett levegő mennyiségét. A fejlesztésre azért volt szükség, mert a kereskedelemben kapható légáramlásmérők kis méretben nem elég pontosak. Jelenleg az áramlásmérők néhány előre gyártott méretben érhetők el, és ezek közül választják ki azt, amelyik a legjobban illeszkedik a pácienshez. Azonban ezeknél a méretezés gyakran kényelmetlenséget vagy pontatlan mérést okozhat.

Dr. Peták Ferenc és Dr. Fodor Gergely Fotó: Sahin-Tóth István

„Kezdetben az volt az ötletünk, hogy 3D nyomtatással készítünk egy olyan légáramlásmérőt, amelyet az állatkísérletes laborunkban is használhatunk, például rágcsálókon végzett méréseinkhez” – mondta Fodor Gergely. Az első prototípus egy nyulak vagy csecsemők számára tervezett áramlásmérő reprodukciója volt az egyetemi 3D Központ segítségével, amely jó eredményeket hozott. Ezt követően a kutatók arra keresték a választ, hogy a megoldás alkalmazható-e kisebb állatok esetében is, illetve hogyan lehetne további felhasználási területeket találni, mint például a humán gyógyászatban. A projekt során a kutatók látóterébe került a személyre szabott medicina koncepciója, melynek lényege, hogy a betegek egyedi jellemzői alapján alakítják ki a kezelést. „Létrehoztunk egy olyan áramlásmérőt, amelynek paraméterei – például méret és ellenállás – személyre szabhatók. Ez lehetővé teszi, hogy a légzőrendszer egyedi állapotához igazítsuk a berendezést, így pontosabb és megbízhatóbb méréseket végezhetünk” – tette hozzá. Mint folytatta, a 3D nyomtatás segítségével az eszközt teljesen a betegek paramétereihez tudják igazítani, s ezáltal gyorsan és precízen képesek egyedi áramlásmérőket előállítani.

Az egyénre szabott légáramlásmérő készítését Peták Ferenc egy szemüveglencse, ortopéd cipő vagy hallókészülék gyártásához hasonlította, amelyek teljesen az adott személy igényeihez igazodnak. Rámutatott, hogy a felnőttek között is hatalmas eltérések vannak légzési térfogatok és áramlások terén, amit a jelenlegi eszközök nem mindig kezelnek megfelelően. Ezért kell olyan mérőeszközöket fejleszteni, amelyek a testméretekhez és légzési paraméterekhez igazodva pontosabb adatokat nyújtanak az orvosoknak, miközben minimális terhelést jelentenek a betegek számára. A munka azonban még közel sem ért véget, viszont most a Proof of Concept pályázat által előírt, nem is olyan távoli határidő miatt a prioritást a légzésfunkciós mérőberendezés prototípusának fejlesztésére helyezték.

Fülöp Tímea

Borítóképen: Prof. Dr. Peták Ferenc és Dr. Fodor Gergely. Fotó: Sahin-Tóth István