logo-poziom.png

Projekt finansowany przez NCN

 

 

Badania eksperymentalne oraz modelowanie komputerowe

procesów wymiany ciepła w hipotermii leczniczej mózgu noworodków

 

 

Termin rozpoczęcia:    2019-02-06
     
Termin zakończenia:    2022-02-05
     
Budżet całkowity:    998 240 zł

 

 

Projekt realizowany w konsorcjum:    Politechnika Śląska     -  Pol Śl
     Uniwersytecki Szpital Kliniczny w Opolu     -  USK
     Uniwersytet Opolski     -  UO
     

  

  politechnika_sl_logo_poziom_pl_rgb.jpgopole-szpital-jpg.jpguniv-opolski.png

 

 

Kierownik Projektu:    prof. Andrzej J. Nowak     -  Pol Śl
Koordynator z ramienia USK:    dr n. med Wojciech Walas     -  Ordynator Oddziału Anestezjologii
            i Intensywnej Terapii Dzieci i Noworodków
Koordynator z ramienia UO    dr hab. n. med. Zenon Halaba     -  prof. UO, Wydział Lekarski
     

 projekt realizowany jest w ramach działalności LABORATORIUM INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ

 

biomedLab_Thermal_Physiology.jpg


Streszczenie

 

W krajach rozwiniętych około 1-2 na każde 1000 nowonarodzonych w prawidłowym terminie dzieci (9 w przypadku porodów wcześniaczych), oraz aż do 75 dzieci na 1000 urodzeń w krajach rozwijających się, cierpi na HIE (Hypoxic Ischaemic Encephalopathy). HIE to choroba niedotlenienia okołoporodowego, spowodowana zbyt małą ilością tlenu, który nie dociera do mózgu dziecka na skutek powikłań. Około milion noworodków na świecie umiera rocznie z powodu HIE, a podobna liczba wyleczonych dzieci, cierpi na poważne i długotrwałe niepełnosprawności.

 

Przez wiele lat neonatolodzy nie byli w stanie zaoferować odpowiedniej metody leczenia HIE. Skuteczna metoda, t.j. lecznicza hipotermia noworodków, została zaproponowana niedawno. Hipotermia to obniżenie temperatury, a ze względu na to, że mózg dziecka jest organem najwrażliwszym na niedotlenienie, specjaliści obniżają jego temperaturę chłodząc całe ciało dziecka (stosując materacyk chłodzący), lub też tylko jego głowę (stosując czepek chłodzący).

 

Mimo, że hipotermia od kilku lat jest stosowana w leczeniu noworodków, neonatolodzy nadal poszukują odpowiedzi na wiele pytań, aby zwiększyć jej skuteczność. Przykładowe pytania:

  • Który z dostępnych systemów chłodzenia jest bardziej efektywny i bezpieczny (materacyk czy czepek chłodzący)?
  • Jak długo powinno trwać chłodzenie?
  • Jak bardzo mózg powinien zostać schłodzony?
  • Jak przeprowadzać najbardziej niebezpieczną fazę terapii, którą jest powrót do normalnej temperatury tkanek?

Wiedza o temperaturze panującej wewnątrz mózgu mogłaby być bardzo pomocna dla osób przeprowadzających terapię. Niestety, jej bezpośredni pomiar jest praktycznie niemożliwy. Możliwe jest natomiast jej obliczenie z dużą dokładnością, wykorzystując specjalistyczne modele komputerowe wspomagane danymi eksperymentalnymi. Wymaga to oczywiście wiedzy z medycyny, statystyki, transportu ciepła i masy oraz nauk inżynierskich.

 

W ramach niniejszego projektu, interdyscyplinarny zespół badawczy współpracujący już od wielu lat, stara się rozwiązać następujące zadania:

  • zaprojektować oraz wyprodukować urządzenia pomiarowe,
  • wykonać badania diagnostyczne oraz kontrolne pacjentów poddanych leczeniu hipotermią,
  • przygotować model numeryczny ciała noworodka oraz urządzenia chłodzącego,
  • przeprowadzić analizę statystyczną zmierzonych wartości oraz sprawdzenie poprawności symulacji numerycznych.

Opisane powyżej działania zaplanowane są tak, aby wykorzystując wszystkie dostępne metody, poszerzyć wiedzę na temat hipotermii leczniczej służącej leczeniu HIE. Dodatkową korzyścią płynącą z projektu dla lekarzy będzie powiązanie efektów medycznych terapii z techniczną obsługą urządzeń chłodzących. Dzięki temu, opisany projekt może w dłuższej perspektywie pozytywnie wpłynąć na skuteczność terapii oraz zwiększyć ilość wyleczonych noworodków.

 

 

Proces chłodzenia noworodka chłodzonego za pomocą urządzenia Cool_Cap

 

 

126

 

 

Publikacje

 

 

  1. Felipe S. Nunes, Helcio R.B. Orlande, Andrzej J. Nowak; Estimation of the ischemic brain temperature with the particle filter method, Computer Assisted Methods in Engineering and Science, 26, 2019, 5 - 19, doi:10.24423/cames.252
  2. Dominika Bandoła, Ziemowit Ostrowski, Marek Rojczyk, Wojciech Walas, Zenon Halaba, Andrzej J. Nowak; Inverse estimation of model parameters for newborn brain cooling process simulations, Computer Assisted Methods in Engineering and Science, 26, 2019, 93 - 104, doi:10.24423/cames.260
  3. Dominika Bandoła, Ziemowit Ostrowski, Marek Rojczyk, Wojciech Walas, Zenon Halaba, Andrzej J. Nowak; Heat transfer during newborn brain cooling process – measurements and numerical analysis, The 18th International Conference on Environmental Ergonomics ICEE2019, 7 - 12 July 2019, 33, Amsterdam, 2019.