Surowe echo - Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN

Design Biznes Technologie Idee
www.futu.pl
i
Surowe echo
Projekt „Diagnostyczna Aparatura Ultradźwiękowa – nowe metody
badania i obrazowania struktury tkankowej narządów człowieka”
wystartował w 2009 r. i jest pomyślany dwukierunkowo. Część
techniczna służy skonstruowaniu urządzenia, a część naukowa –
wypracowaniu nowych metod obrazowania. Projekt jest realizowany
w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka
o wartości 22,6 mln zł z 85-procentowym dofinansowaniem
z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.
Chcieliśmy zrobić aparat do celów naukowych, badawczych, aplikacje
medyczne były dopiero na horyzoncie – mówi dr. Marcin Lewandowski
w rozmowie z Martyną Bednarską-Ćwiek.
Dr Marcin Lewandowski
Opracował i wdrożył wiele
unikatowych systemów
kontrolno-pomiarowych oraz
oprogramowania. Od 2009 tworzy
i kieruje Zespołem Systemów
Elektronicznych IPPT PAN, który
opracował uniwersalną platformę
ultrasonografu oraz inne medyczne
systemy ultradźwiękowe. W 2014
r. doprowadził do wdrożenia
w Zespole systemu zarządzania
jakością ISO-13485 w zakresie
projektowania i produkcji
wyrobów medycznych. Naukowo
zajmuje się nowymi metodami
i zastosowaniami techniki
ultradźwiękowej oraz cyfrowego
przetwarzania sygnałów. Prowadzi
aktywną działalność w zakresie
współpracy z przemysłem
i komercjalizacji rozwiązań.
Co nowego będzie można zobaczyć na waszym
USG?
Ciągle to samo co na innych, tylko lepiej albo
inaczej. Tradycyjna ultrasonografia działa tak,
że fala jest analogiem naszego echa, odbija się od
struktur tkanki i wraca. W tym echu, które się
odbija od tkanek, są jednak jeszcze informacje,
które w normalnych aparatach nie są obrazowane. One właśnie mówią o własnościach tkanki,
w szczególności o tłumieniu czy prędkości fali
ultradźwiękowej w tkance. Dzięki temu możemy,
np. zobaczyć, że w określonym miejscu tłumienie
przekracza pewien poziom, a wiadomo, że w zmianach nowotworowych tłumienie w tkankach się
zwiększa.
Czy instytut współpracuje z jakimiś firmami
produkującymi aparaty ultrasonograficzne?
W Polsce są dwie firmy zajmujące się produkcją
ultradźwiękowych wyrobów medycznych, które
produkują sprzęt ze średniej półki. Nie konkurują z Philipsem, Toshibą i ich dużymi, drogimi
i skomplikowanymi urządzeniami. Myśmy je przeskoczyli technologicznie, poszliśmy za daleko...
Próbujemy mimo wszystko przynajmniej część
tej naszej technologii do nich przetransferować.
Jest do tego obopólna chęć.
Skoro branża medyczna nie oferuje w Polsce
rynku dla waszej technologii, to może będzie
można go używać w innych branżach, np.
w przemyśle?
Nasz projekt zrodził się w Zakładzie Ultradźwięków, który od zarania nakierowany jest na
problemy związane z medycyną. Nie prowadzi
się tu działań, które dotyczą innych zastosowań
niż medyczne. A niemalże te same metody i urządzenia mogą być stosowane w tzw. badaniach
nieniszczących. Bardzo dużo urządzeń i systemów, zarówno w fazie produkcji, jak i w fazie
eksploatacji, musi być poddawanych badaniom
nieniszczącym, takie są wymogi normatywne
i prawne. Bada się tak np. powłoki w przemyśle
lotniczym, skrzydła samolotów, duże zbiorniki
w petrochemiach – nasze metody i aparaturę
można by z powodzeniem zastosować w tej branży.
W Polsce jest sporo firm, które świadczą tego
typu usługi, ale nie zajmują się one produkcją
18
aparatury, kupują najczęściej gotową amerykańską
lub niemiecką. Nasze urządzenia mają przewagę
technologiczną, są konkurencyjne i jest zainteresowanie firm naszą technologią, ale nie są to
firmy z Polski.
Na jakim etapie jest wasz projekt?
Projekt zbliża się do końca, czyli jesieni 2015 r.
W jego ramach mieliśmy zbudować prototypy
platformy i zbudowaliśmy ich kilka rodzajów.
Z naszej technologii wyrosło kilka produktów.
Przede wszystkim ultrasonograf badawczy, czyli
platforma ultradźwiękowa, która potrafi nadać
i odebrać ultradźwięki oraz je przetworzyć. Jest
to urządzenie badawcze bez wątpienia drogie,
skomplikowane, pobierające dużo prądu. Przejście
z nim do kliniki na tym etapie jest niepraktyczne.
To był system pomyślany do celów badawczych,
aby dać dostęp do nowych danych. Jest też mały
przenośny ultrasonograf, który stworzyliśmy na
podstawie tej dużej platformy. Mamniej kanałów
przetwarzania, ale tę zaletę, że nie zajmuje stołu,
tylko mieści się do walizeczki. Jest on dużo bliżej
prawdziwego rynku medycznego. Na razie rozpoczęliśmy współpracę z uniwersytetem w Hongkongu, któremu wypożyczyliśmy nasze urządzenie i który być może będzie naszym pierwszym
klientem. W Polsce nie ma innych laboratoriów,
które byłyby tym zainteresowane.
Ultrasonografia obrazowa działa dzięki
głowicy ultradźwiękowej, która złożona jest
z bardzo wielu małych przetworników. Sygnały
są wysyłane i odbierane przez aparat, dzięki
czemu uzyskujemy obraz. Przetworników są
setki, więc strumień danych, nawet jak na dzisiejsze czasy superszybkich komputerów, jest
ogromny. W czasie rzeczywistym przetwarza się
go i pokazuje na ekranie i to jest unikalna cecha
aparatów USG. W przypadku innych aparatów
do badania wnętrza ciała nie uzyskujemy obrazu
w czasie rzeczywistym – nie pozwala na to ani
rezonans magnetyczny, ani CT. Aby te gigantyczne ilości danych przełożyć na obraz, trzeba
je zredukować. W tym procesie surowe echa
ultradźwiękowe, które odebraliśmy, znikają.
Nikt ich nie zapisuje, bo jest ich za dużo. Tak
działają wszystkie komercyjne aparaty.
Laboratoria badawcze, które się zajmują aparatami ultradźwiękowymi, próbując wymyślić
jakąś nową metodę obrazowania, łapią te surowe
echa, aby móc je w inny sposób przetworzyć.
Z tego względu większość laboratoriów korzy-
sta z różnego rodzaju aparatów, np. komercyjnych, które mają specjalne pakiety badawcze
umożliwiające złapanie surowych danych, ale
najczęściej ze względu na ich ilość nie odbywa
się to w czasie rzeczywistym, lecz działa dopiero w postprocessingu – można złapać tych
danych kawałeczek, przesłać i dopiero z nich
korzystać. F
Ultrasonografia
Zastosowanie ultradźwięków do badania
i obrazowania tkanek w medycynie i weterynarii.
Nieinwazyjna, dokładna metoda diagnostyki
obrazowej, pozwalająca na uzyskanie obrazu
przekroju badanego obiektu. Ma wysoką zdolność do
wykrywania niewielkich zmian w narządach – wynosi
ona od 0,1 mm do milimetra.
Zakład Ultradźwięków
Powstał jednocześnie z powstaniem PAN i Instytutu
Podstawowych Problemów Techniki w latach 50.
Byliśmy wtedy w światowej czołówce – powstał tu
drugi ultrasonograf na świecie.
Wygląda na to, że nie ma w Polsce rynku dla
tego rodzaju urządzeń.
O komercjalizacji nauki mówi się dużo i od dawna,
ale rzeczywistość jest taka, że nasze projekty są za
drogie. Przemysł i tak musi - mimo dofinansowania
- zainwestować 30–40 proc., więc jeśli mówimy
o projektach milionowych, średnie firmy nie są
w stanie w nich partycypować. Liczymy jednak na
to, że elementy tej technologii uda się wdrożyć na
polskim rynku, myślę np. o przekonaniu Doliny
Lotniczej, która mogłaby ją stosować w badaniach
nieniszczących. F
Futu | 03 (20) Marzec 2015
Futu | 03 (20) Marzec 2015
19