docautoreferat - I Wydział Lekarski Warszawskiego Uniwersytetu
download 
Reklamacja Transkrypt
autoreferat - I Wydział Lekarski Warszawskiego Uniwersytetu
Dr n. med. Cezary Szmigielski AUTOREFERAT Warszawa, 2014 1 SPIS TREŚCI I. Dane osobowe ............................................................................................................................................... 3 II. Wykształcenie .............................................................................................................................................. 3 III. Dotychczasowe zatrudnienie w jednostkach naukowych i klinicznych ................................. 4 IV. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym (Dz. U. Nr 65, poz. 595 ze zm.) ..................................... 5 a) Cykl 6 publikacji: .................................................................................................................................................... 5 „Zastosowanie trójwymiarowej echokardiografii fuzyjnej w ocenie funkcji lewej komory serca” ..... 5 b) Omówienie celu naukowego wyżej wymienionych prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania ...................................................................................................... 6 V. Działalność dydaktyczna ........................................................................................................................... 20 VI. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych ........................................................... 22 1. Dane bibliometryczne .............................................................................................................................................. 22 2. Tematyka pozostałych prac badawczych .......................................................................................................... 23 a) Główne kierunki badań naukowych ........................................................................................................... 23 b) Opis kierunków badań naukowych ............................................................................................................ 24 VII. Projekty badawcze .................................................................................................................................... 31 1. Projekty krajowe ................................................................................................................................................... 31 2. Projekty międzynarodowe ................................................................................................................................. 32 VIII. Nagrody ...................................................................................................................................................... 33 IX. Referaty wygłoszone na międzynarodowych lub krajowych konferencjach naukowych .. 34 2 I. Dane osobowe Imię i nazwisko: Cezary Szmigielski Obecne stanowisko: Adiunkt Miejsce pracy: Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego SP CSK ul. Banacha 1A 02-097 Warszawa Tel.: (22) 599 28 28, Fax: (22) 599 18 28 e-mail: [email protected] II. Wykształcenie Studia I Wydział Lekarski Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, ukończony z wyróżnieniem w 1997 r. Specjalizacje Specjalizacja w dziedzinie chorób wewnętrznych, 2004 r. Specjalizacja w dziedzinie kardiologii, 2011 r. Stopnie naukowe Stopień doktora nauk medycznych na podstawie rozprawy doktorskiej pod tytułem: „Nieinwazyjna ocena właściwości elastycznych dużych tętnic oraz metabolizmu kolagenu u chorych z nadciśnieniem tętniczym pierwotnym” I Wydział Lekarski Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, 2004 r. 3 III. Dotychczasowe zatrudnienie w jednostkach naukowych i klinicznych 1997 - 1998 Lekarz stażysta. Kliniki Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego (WUM). 1998 - 2004 Asystent. Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM 2004 – obecnie Adiunkt. Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM 2006-2009 Stypendium kliniczno-naukowe (Clinical Research Fellowship). Katedra i Klinika Chorób Sercowo-naczyniowych Uniwersytetu w Oksfordzie, Wielka Brytania 4 IV. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym (Dz. U. Nr 65, poz. 595 ze zm.) a) Cykl 6 publikacji: „Zastosowanie trójwymiarowej echokardiografii fuzyjnej w ocenie funkcji lewej komory serca” 1. Szmigielski C, Rajpoot K, Grau V, Myerson SG, Holloway C, Noble JA, Kerber R, Becher H. Real Time 3D Fusion Echocardiography. Journal of American College of Cardiology: Cardiovascular Imaging; 2010; 3: 682-90. [IF 5.528]. 2. Rajpoot K, Grau V, Noble JA, Becher H, Szmigielski C. The evaluation of single-view and multi-view fusion 3D echocardiography using image-driven segmentation and tracking. Medical Image Analysis. 2011; 15:514-28. [IF 4.424]. 3. Rajpoot K, Grau V, Noble JA, Szmigielski C, Becher H. Multi-view fusion 3D echocardiography: Improving the information and quality of real-time 3D echocardiography. Ultrasound in Medicine & Biology. 2011; 37: 1056-72. [IF 2.293] 4. Rajpoot K, Noble JA, Grau V, Szmigielski C, Becher H. Image-driven cardiac left ventricle segmentation for the evaluation of multiview fused real-time 3-dimensional echocardiography images. Med Image Comput Comput Assist Interv. Series: Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 2009; 12: 893-900. 5. Grau V, Szmigielski C, Becher H, Noble JA. Combining apical and parasternal views to improve motion estimation in real-time 3D echocardiographic sequences. 5th IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro Proceedings, 2008: 516-519. 6. Augustine D, Yaqub M, Szmigielski C, Lima E, Petersen SE, Becher H, Noble JA, Leeson P. “3D Fusion” Echocardiography improves 3D left ventricular assessment: comparison with 2D contrast echocardiography. Echocardiography 2014; DOI:10.1111/echo.12655. [Autor korespondencyjny]. [IF 1.261] 5 b) Omówienie celu naukowego wyżej wymienionych prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Echokardiografia jest jednym z najważniejszych badań obrazowych w kardiologii, często wpływającym na rozpoznanie i na leczenie pacjentów z chorobami układu sercowonaczyniowego. Dynamiczny rozwój tej metody obrazowania, doprowadził do stopniowego przejścia od obrazowania amplitudowego, poprzez prezentację M, do powszechnie obecnie stosowanego obrazowania dwuwymiarowego (2D). Jednak badanie trójwymiarowych narządów układu sercowo-naczyniowego w opcji dwuwymiarowej powoduje, że dochodzi do utraty istotnej informacji co do rzeczywistej lokalizacji i wzajemnego położenia struktur anatomicznych. Powyższych ograniczeń w znacznej mierze pozbawiona jest ultrasonografia trójwymiarowa (three-dimensional echocardiography, 3DE). Echokardiografia 3D coraz częściej jest stosowana jako uzupełnienie standardowego obrazowania 2D. Szczególnie podkreśla się potencjalną przewagę techniki 3D dla oceny funkcji lewej komory serca, w tym badanie objętości lewej komory i jej frakcji wyrzutowej. Dodatkowo w sposób, który jest szybki, do tego w wielu płaszczyznach obrazowania, a także potencjalnie bardziej powtarzalny. Powoduje to, że echokardiografia 3D powinna znaleźć zastosowanie w wielu bardzo istotnych klinicznie wskazaniach. Jednak istotną przeszkodą w szerokim stosowaniu tej metody jest nadal zbyt często obserwowana niezadawalająca jakość obrazowania, co ma decydujące znaczenie dla rzeczywistej wartości tej niezwykle obiecującej techniki obrazowania. W przedstawionym cyklu prac opisano, między innymi po raz pierwszy kliniczne zastosowanie nowej metody, mającej na celu poprawę jakości obrazowania przezklatkowej echokardiografii 3D. 6 W pracy opublikowanej w Journal of American College of Cardiology: Cardiovascular Imaging [1] oceniono metodę echokardiografii fuzyjnej 3D (3D Fusion Echocardiography, 3DFE) u pacjentów skierowanych na badanie echokardiograficzne, oraz in vitro na modelu serca. Podstawową hipotezą było stwierdzenie, że zautomatyzowane zestawienie kilku obrazów 3D z różnego ułożenia głowicy ultrasonograficznej prowadzi do uzyskania udoskonalonego trójwymiarowego obrazu serca. Nowa metoda została zweryfikowana przy zastosowaniu referencyjnej techniki rezonansu magnetycznego serca (CMR). Badania wykonano na standardowych wysokiej klasy aparatach echokardiograficznych, wyposażonych w głowice matrycowe 3D. Opracowano własny protokół nagrywania obrazów 3D z różnych ułożeń głowic dla uzyskania optymalizacji obrazowania 3DFE. Wszystkie nagrania były prowadzone z zatrzymaniem oddechu z bramkowaniem EKG, ze stałymi ustawieniami parametrów obrazu (wzmocnienie, kompresja, głębokość). Obrazy 3D były następnie poddane procesowi uzyskiwania echokardiografii fuzyjnej 3D. W tym celu uzyskane obrazy 3D były w sposób zautomatyzowany ustawiane i dopasowywane względem siebie (rejestracja obrazów, registration). Metoda oparta na analizie wokseli obrazu, zwiększała współczynnik wzajemnej korelacji (Normalized Cross-Correlation, NCC), wybraną ze względu na mniejszą zależność od zmian kontrastu obrazu pomiędzy obrazami. W czasie badania wykonano także pomiary jakości obrazów stosując wskaźnik CNR, czyli wskaźnik intensywności kontrastu obrazu do szumu obrazu (contrast-to-noise ratio, CNR). W analizie echokardiograficznej zastosowano model 16 segmentowy według American Heart Association. Jakość obrazowania została łącznie oceniona w 2048 segmentach serca (16 w płaszczyznach osi krótkiej+16 w płaszczyznach koniuszkowych x 32 x 2 obserwacje, jedna dla danych standardowych i druga dla danych po fuzji 3D. Dla każdego segmentu porównano różnice w jakości pomiędzy standardowym obrazem 3D, a obrazem uzyskanym w wyniku fuzji 3D. Objętości lewej komory (końcowo-rozkurczowa, EDV oraz końcowo-skurczowa, 7 ESD), oraz frakcja wyrzutowa, EF zostały uzyskane przy użyciu oprogramowania do obrazowania 3D. Pomiary były przeprowadzone niezależnie przez dwóch badaczy. Dla uzyskania referencyjnych wartości objętości lewej komory serca, wykonano badania rezonansu magnetycznego serca (Cardiac Magnetic Resonance, CMR). Zastosowano standardowe ustawienia dla badań kardiologicznych na aparacie 1.5 T. Użyto sekwencje kinematograficzne echa gradientowego (steady-state free precession, SSFP). Objętości lewej komory obliczono przy zastosowaniu komercyjnego oprogramowania. Do badania modelu serca użyto obrazów T2-zależnych szybkiego echa spinowego, dla uzyskania optymalnego kontrastu pomiędzy strukturami. W badaniach modelu serca wykazano poprawę wskaźnika kontrastu obrazu do szumu CNR z 11.90+7.91 przed fuzją, do 21.08+12.89 po fuzji (p<0.0001). U badanych pacjentów uzyskano istotną statystycznie poprawę jakości obrazowania serca, w porównaniu ze standardowymi obrazami 3D, co wyniknęło z większej liczby segmentów o dobrej jakości obrazowania (3DFE segmentów 805, w porównaniu z 3D 435, p<0.0001), pośredniej jakości (3DFE segmentów 184, 3D 283 segmenty, p=0.017), oraz niskiej jakości, dla 3DFE 31, w porównaniu z 265 dla standardowego 3D, p<0.0001. Dodatkowo metoda 3DFE umożliwiła zwiększenie obszaru obrazowania serca w porównaniu z wyjściowymi obrazami 3D, gdzie była większa liczba segmentów niedostępna ocenie echokardiograficznej (4 dla 3DFE, 41 dla 3DE, p=0.001). Objętości lewej komory były podobne w badaniach 3DFE i 3DE (EDV 118.2+39 ml i 119.7+43ml, p=0.41; ESV 48.1+30 ml oraz 48.4+35 ml, p=0.87, EF 61.0+10% i 61.8+10%, p=0.44). Stosując analizę BlandAltmana stwierdzono, także zadowalającą zgodność w pomiarach objętości końcoworozkurczowej i końcowo-skurczowej między badaniami echokardiografii fuzyjnej a referencyjną metodą rezonansu magnetycznego (dla 3DE EDV +46 ml, ESV +36 ml, EF +14%, oraz dla 3DFE EDV +45 ml, ESV +35 ml, EF +16%). Współczynniki korelacji wewnątrzklasowej (intraclass correlation coefficient, ICC) wynosił 0.92 dla EDV oraz 0.92 8 dla ESV. Proces fuzji spowodował także uzupełnienia obszarów, które były niewidoczne w pojedynczych obrazach („drop-outs”). Standardowe obrazy 3D były nieoptymalnej jakości, i zastosowana metoda fuzji 3D znacząco poprawiła, zarówno granicę endokardium, jak i całościową jakość obrazu. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że echokardiografia fuzyjna 3D poprawia jakości obrazowania i zwiększa zakres obrazowania 3D serca. W kolejnej pracy [2] przedstawiono zagadnienia związane z segmentacją oraz wyznaczeniem granicy endokardium serca w obrazach echokardiografii 3D (3DE) i nowej metody echokardiografii fuzyjnej (3DFE). Pomimo dostępności różnego rodzaju oprogramowania do teoretycznie automatycznej segmentacji miokardium, w zdecydowanej większości pracowni echokardiograficznych konieczne jest wprowadzanie znacznych manualnych poprawek do wyznaczonych granic endokardium przez tego typu oprogramowanie. W pracy porównano skuteczność automatycznej segmentacji endokardium, czyli jego wyodrębnienia z innych struktur w obrazie echokardiograficznym 3D standardowym (3D) oraz poddanym procesowi fuzji (3DFE). Obrazy 3D były uzyskane na standardowym wysokiej klasy aparacie USG z głowicą 3D. Obrazy 3D były zarejestrowane od 34 osób, od 3 do 8 zapisów na jedną osobę, średnio 4.19+1.19 na osobę. Obrazy 3D zostały poddane procesowi fuzji 3D (3DFE). Dla oceny jakości i zawartości informacji, wykonano segmentację obrazów wyjściowych 3D oraz nowo uzyskanych obrazów 3DFE. Proces przebiegł automatycznie we wszystkich przypadkach poza dwoma, w których trzeba było wspomóc inicjalizację procesu przez operatora. Parametry wykrywania cech obrazu były takie same dla obrazów 3D oraz 3DFE. Oceniano skuteczność segmentacji dla osiągnięcia krawędzi endokardium. Obszary poddane segmentacji w fazie końcowo-rozkurczowej (ED) i końcowo-skurczowej (ES) zostały użyte do uzyskania objętości końcowo-rozkurczowej (EDV), końcowo-skurczowej (ESV) oraz frakcji wyrzutowej (EF). Do porównania 9 zastosowano manualne wyznaczanie tych parametrów z zastosowaniem programowania przeznaczonego do analizy obrazów 3D. Oceniono częstość nieprawidłowej segmentacji endokardium dla każdej metody. W przypadku wyjściowego obrazu standardowego 3D, algorytm nie był skuteczny w fazie końcowo-rozkurczowej (ED) w 88.2%, natomiast w fazie końcowo-skurczowej w 58.8%. Lepsze wyniki w fazie ES wynikają z lepszego odgraniczenia endokardium w fazie w której mięśniówka jest w fazie skurczu. Dla obrazów echokardiografii fuzyjnej 3DFE algorytm nie był skuteczny dla 23.5% w fazie ED, oraz dla 2.9% w fazie ES. Wyniki wskazały na znaczną poprawę skuteczności segmentacji w przypadku echokardiografii fuzyjnej. Obrazy wyjściowe 3D charakteryzowały się większym nasileniem szumu w obrębie jamy lewej komory, co doprowadziło do nieskuteczności segmentacji związanej z szumem w 26.7% w ED oraz w 55% w ES w obrazach 3D, przy braku tego typu problemu w obrazach poddanych fuzji (3DFE). W obrazach 3DFE przyczyną niepowodzeń algorytmu segmentacji były braki ciągłości struktur w 87.5% w ED oraz w 100% w ES. Obrazy pierwotne charakteryzujące się zarówno brakiem ciągłości struktur, jak i nadmiernym szumem występowały w 56.7% w ED, a w 35% w ES. W obrazach po fuzji wystąpiło to tylko w 12.5%. Różnica pomiędzy automatycznymi i manualnymi pomiarami dotyczącymi objętości końcoworozkurczowej (EDV) i końcowoskurczowej (ESV) była niewielka, i dobrą zgodność wykazano metodą Blanda-Altmana. Poprawa jakości obrazowania spowodowała lepsze zarysy endokardium, co przełożyło się na zmniejszenie zmienności pomiarów dla techniki 3DFE. Algorytm przepływu optycznego śledzący markery akustyczne (speckle) wykazał, że echokardiografia fuzyjna 3DFE pozwala na zwiększenie skuteczności śledzenia endokardium, dzięki poprawie jakości obrazu echokardiograficznego. Uzyskane wyniki segmentacji pokazały, że segmentacja obrazów była dużo bardziej skuteczna dla obrazów echokardiografii fuzyjnej (3DFE), co było związane z poprawą kompletności obrazu echokardiografii 3DFE oraz jego lepszej jakości. 10 Kolejna z omawianych publikacji [3] dotyczy dalszych prac związanych z fuzją obrazów z różnych położeń głowicy ultrasonograficznej, czyli uzyskania obrazów echokardiografii fuzyjnej 3D (3D Fusion Echocardiography, 3DFE) w celu poprawy jakości i zawartości informacji w obrazach echokardiografii 3D. W pracy omówiono postęp technologii echokardiografii fuzyjnej, z opisaniem nowego algorytmu procesu łączenia obrazów echokardiografii 3D przy zastosowaniu algorytmu falkowego (wavelet-based fusion algorythm, WAV). Użyto własny protokół uzyskiwania obrazów serca z akwizycji z różnych punktów na ścianie klatki piersiowej. Rejestracja obrazów prowadziła do nałożenia się referencyjnego obrazu z obrazami ruchomymi. Proces rejestracji był oparty na wokselach, tak żeby uzyskać maksymalny współczynnik wzajemnej korelacji NCC (normalized crosscorrelation, NCC). Po zestawieniu obrazów, zostały one poddane fuzji przez algorytm oparty na analizie falkowej. Algorytm zastosowano na badaniach wykonanych u 36 zdrowych ochotników, z liczbą obrazów 3D od 3 do 8 od każdego uczestnika. Dla oceny jakości obrazów 3D zastosowaliśmy wskaźniki związane z kontrastem obrazu względem szumu obrazu (contrast-to-noise ratio, CNR), oraz sygnału użytecznego do szumu (signal-to-noise ratio, SNR), a także zmianę zakresu pola obrazowania (FOV). W celu oceny tych wskaźników, w projekcji czterojamowej wybierano obszary pomiarów (regions-of-interest, ROI) w obrębie miokardium oraz w obrębie jam serca. Użyto 3 ROI w miokardium i 3 ROI w jamie lewej komory serca. Dla porównania z fuzją falkową (WAV), wykonano także fuzję metodą uśredniania (averaging-based fusion, AVG) oraz metodą maksymalizacji (maximumbased fusion, MAX). Fuzja WAV najlepiej poprawiła kontrast i jakość obrazu, w tym poprawiła wskaźnik kontrast-szum CNR (46.7%), wskaźnik sygnał-szum SNR (44.7%) oraz odwzorowanie anatomiczne (12%) i zakres obrazowania FOV (28.2%). Metoda AVG doprowadziła do zmniejszenia całościowego kontrastu w obrazie (-8.3, AVG vs. WAV <0.0001). Metoda MAX zwiększyła całkowity kontrast o 27.5% (MAX vs WAV, p=0.0002), 11 ale także równocześnie nadmiernie zwiększyła plamistość obrazu (speckle). Także jakość sygnału użytecznego do szumu w obrazie (SNR) została poprawiona bardziej przez WAV (44.7%) niż AVG (36.1%, AVG vs WAV, p<0.001), oraz bardziej niż MAX (37.1%, MAX vs. WAV, p=0.008). Wskazuje to na poprawioną homogenność obrazu zarówno miokardium jak i jamy lewej komory serca po fuzji WAV. Odwzorowanie anatomiczne obrazu także poprawiło się po fuzji WAV (12.1%), podobnie jak po fuzji MAX (11.5, MAX vs. WAV, p=0.008), i wyraźnie bardziej niż po AVG (6.6%, AVG vs. WAV, p<0.0001). Najlepsze wyniki uzyskano dla fuzji z zastosowaniem algorytmu falkowego (WAV). Echokardiografia fuzyjna 3DFE poprawiła jakość obrazowania i zakres informacji echokardiograficznej. W następnej pracy [4] wykonaliśmy ocenę jakości obrazów echokardiografii fuzyjnej 3D (3DFE) używając w tym celu segmentację lewej komory serca. Segmentację przeprowadzono przy zastosowaniu metody zbiorów poziomicowych detekcji brzegów z wykorzystaniem wykrywania konturów w obrębie obrazów echokardiograficznych. Ta metoda segmentacji została użyta do obrazów standardowych echokardiografii 3D oraz do obrazów nowej echokardiografii fuzyjnej 3DFE opartej na algorytmie falkowym. Następnie wykonaliśmy segmentację obrazów echokardiograficznych. Dla uzyskania obrazów 3D, wykonano kilkukrotnie nagranie obrazu echokardiografii 3D z różnych ułożeń głowicy USG według własnego protokołu. Obrazy standardowe 3D zostały następnie poddane procesowi fuzji. Rejestracja obrazów prowadziła do nałożenia się referencyjnego obrazu z obrazami ruchomymi. Proces rejestracji obrazów miał za zadanie uzyskać maksymalny współczynnik wzajemnej korelacji NCC (normalized cross-correlation, NCC). Wszystkie obrazy były poddane działaniu algorytmu falkowego w celu uzyskania fuzji obrazów echokardiograficznych. Segmentację lewej komory serca wykonano z użyciem metody zbiorów poziomicowych. Badania przeprowadzono na 17 zdrowych ochotnikach, na każdym od 3 do 8 akwizycji obrazu. Ustawienia aparatu echokardiograficznego były stałe między 12 akwizycjami obrazów 3D. Automatyczną segmentację zastosowano do wyjściowych standardowych badań echokardiografii 3D oraz do obrazów echokardiografii fuzyjnej 3D. Zidentyfikowano obrazy odpowiadające fazie późno-rozkurczowej (ED) oraz fazie późnoskurczowej (ES). W tych fazach uruchomiono automatyczną segmentację od środkowego obszaru lewej komory. Obrazy echokardiografii fuzyjnej były także poddane segmentacji manualnej z obliczeniem objętości końcowo-rozkurczowej (EDV), objętości końcowoskurczowej (ESV) i frakcji wyrzutowej (EF) przy pomocy oprogramowania do analizy obrazów 3D. Uczestnicy badania mieli także wykonane obrazowanie serca metodą rezonansu magnetycznego (magnetic resonance imaging, MRI), z obliczeniem danych wolumetrycznych z tej referencyjnej metody. Dla wyjściowych obrazów 3D, algorytm segmentacji był nieskuteczny w 88.2% (n=15, z powodu: szum obrazu O=6; nieprawidłowy kontur K=2; szum +przeciek O+K=7) w fazie końcowo-rozkurczowej, a w 58.8% (n=10, z powodu: O=7; K=2; O+K=1) w fazie końcowo-skurczowej. Objętości obliczane na podstawie obrazów echokardiografii 3D były mniejsze niż objętości w metodzie MRI, co było spodziewane na podstawie piśmiennictwa. Natomiast frakcja wyrzutowa (EF) poprzez swoją relację z objętościami, nie różniła się istotnie statystycznie. Bezwzględne różnice w objętościach wynosiły dla segmentacji automatycznej względem manualnej, dla EDV 14.6+6.9 ml, ESV 9.1+6.2 ml, EF 5.9+4.9 %; manualna względem MRI dla EDV 64.5+19.9 ml, ESV 20.0+9.7 ml, EF 5.0+7.0 %; automatyczna względem MRI dla EDV 55.9+23.1 ml, ESV 18.0+11.5 ml, EF 8.3+4.9 %. Metoda Bland-Altmana wykazała dobrą zależność pomiędzy automatycznymi i manualnymi pomiarami objętości, a CMR. W tej pracy pomiary objętości jam serca miały podobne wartości w segmentacji automatycznej i w segmentacji manualnej. Echokardiografia fuzyjna 3D charakteryzowała się lepszymi warunkami dla segmentacji automatycznej ze względu na lepsze wyodrębnienie struktur anatomicznych i niższy szum obrazu. Wykazano wyższą skuteczność segmentacji przeprowadzonej na 13 obrazach echokardiografii fuzyjnej 3DFE w porównaniu do wyjściowych obrazów standardowej echokardiografii 3D. Praca następna [5] przedstawia wyniki dotyczące poprawy jakości obrazowania echokardiografii 3D poprzez fuzję obrazów z różnych projekcji echokardiograficznych. Szereg ograniczeń w obrazowaniu ultrasonograficznym jest związanych z zależnością siły sygnału od kątów padania wiązek ultradźwięków. Połączenie obrazowania z projekcji przymostkowych i koniuszkowych powoduje, że te same struktury anatomiczne są uwidaczniane ze znacznie różniących się kątów wizualizacji. Powinno to dawać szansę uzyskania lepszej jakości obrazu tych struktur. Do fuzji użyto obrazów z projekcji przymostkowych i koniuszkowych. W celu dopasowania znacznie różniących się obrazów, zastosowano technikę funkcji podobieństwa opartą na lokalnej fazie obrazu i przepływie optycznym dla obu projekcji. Dostosowanie obrazów przeprowadzono dla każdej klatki obrazu echokardiograficznego. Technikę fuzji użyto początkowo na modelu ruchomego pierścienia. Na wygenerowanych obrazach użyto algorytm śledzący przemieszczenie. Następnie algorytm zastosowano na obrazach echokardiograficznych. Na obrazach wyjściowych oraz po fuzji zastosowano algorytm wykrywania przemieszczenia. Granica endokardium była wyznaczona manualnie w fazie końcowo-skurczowej i śledzona przez całość cyklu serca automatycznie. Wyjściowe projekcje przymostkowe miały ubytki fragmentów lewej komory w obszarze koniuszkowym. Wyjściowe projekcje koniuszkowe także miały fragmenty miokardium o niższym sygnale. W tych miejscach algorytm nie był w stanie skutecznie śledzić konturów. Natomiast na obrazach poddanych fuzji z różnych projekcji, algorytm działał znacznie lepiej, szczególnie w obszarach, w których uzyskano uzupełnienie ubytków struktur anatomicznych. Wyniki wykazały zwiększoną dokładność algorytmu przy pracy na obrazach poddanych fuzji w porównaniu z wyjściowymi obrazami 3D. 14 Kolejna praca z opisywanego cyklu [6] omawia użycie trójwymiarowej echokardiografii fuzyjnej (3DFE) do poprawy oceny lewej komory serca w porównaniu ze standardową echokardiografią 3D (3DE) oraz z echokardiografią kontrastową 2D (2DC). W pracy oceniono jakość obrazu, zarys endokardium, oraz kurczliwość miokardium w obrazach 3DFE, 3DE i 2DC. Do wcześniejszych doświadczeń z echokardiografią fuzyjną postanowiono dodać nowe dane dotyczące populacji z potencjalnie występującymi zaburzeniami kurczliwości w przebiegu choroby wieńcowej. Dobra jakość obrazowania granicy endokardium jest bardzo istotna do właściwego zidentyfikowania odcinkowych zaburzeń kurczliwości. Zastosowanie kontrastu dla optymalnego zróżnicowania granicy miokardium i światła lewej komory jest uznawane jako złoty standard w obrazowaniu ultrasonograficznym granicy endokardium ze względu na zmaksymalizowanie różnicy w sygnale ultrasonograficznym między kontrastem wypełniającym jamę lewej komory i miokardium. Z tego względu, w czasie badania echokardiografii obciążeniowej w ramach diagnostyki choroby wieńcowej w wielu ośrodkach często podaje się ultrasonograficzne środki kontrastowe. Jednak podanie kontrastu echokardiograficznego wymaga dostępu dożylnego i jest związane z niewielkim, ale rzeczywistym ryzykiem. W tej pracy postanowiliśmy sprawdzić, czy poprawa granicy endokardium, która może być uzyskana przy zastosowaniu echokardiografii fuzyjnej 3DFE, odnosi się także do populacji chorych kierowanych na badania echokardiografii obciążeniowej. W szczególności, jak wygląda porównanie echokardiografii 3D bez zastosowania kontrastu, z echokardiografią kontrastową 2D w kwestii jakości obrazowania i interpretacji kurczliwości miokardium. Populacja pacjentów obejmowała osoby kierowane na badanie echokardiografii obciążeniowej w celu diagnostyki w kierunku choroby wieńcowej. Badania echokardiograficzne były wykonane przy użyciu standardowego zestawu echokardiograficznego, z opcją 3D, z bramkowaniem EKG, z rejestracją obrazów w czasie zatrzymania oddechu w fazie końcowo-wydechowej. Na 15 początku badania obciążeniowego, głowica echokardiograficzna była umieszczona na koniuszku lewej komory i wykonywano rejestrację obrazu w opcji dwupłaszczyznowej. Obraz był zoptymalizowany pod kątem ustawień wzmocnienia, kompresji, głębokości badania, których to ustawień nie zmieniano w czasie kolejnych akwizycji obrazu. Obrazy 3D poddano fuzji po zakończeniu badania obciążeniowego na oddzielnym stanowisku komputerowym. Pierwszym etapem fuzji było uzyskanie wzajemnego współustawienia obrazów przestrzennego i czasowego poprzez korejestrację odpowiadających sobie klatek obrazów 3D. Użyliśmy współczynnika wzajemnej korelacji (normalized cross-correlation, NCC) dla oceny podobieństwa między wokselami i odpowiadających sobie klatek obrazów w rozdzielczości czasowej obrazów. Informacja zawarta w każdym z odpowiadających sobie wokseli była poddana fuzji z użyciem algorytmu falkowego. Obrazy echokardiografii kontrastowej 2D zostały uzyskane bezpośrednio po nagraniu obrazów 3D, po przejściu w ustawienia 2D do protokołu badania obciążeniowego. Wszystkie badania kontrastowe wykonano z kontrastem dostępnym komercyjnie. Po uzyskaniu odpowiedniego obrazu z kontrastem, nagrywano zestaw obrazów 2D zgodnie z założeniami protokołu dla kontrastowej echokardiografii obciążeniowej. Jakość obrazowania była porównana pomiędzy obrazami echokardiografii kontrastowej 2D (2DC) i obrazami echokardiografii 3D standardowej (3D) oraz echokardiografii fuzyjnej 3D (3DFE). Wcześniej używaliśmy manualnego wyboru obszarów badanych ROI, w tej pracy zastosowaliśmy automatyczną metodę wyboru ROI. Dla oceny jakościowej granic endokardium dwóch doświadczonych operatorów niezależnie przejrzało wszystkie obrazy echokardiografii standardowej 3D, echokardiografii fuzyjnej 3DFE oraz echokardiografii kontrastowej 2DC. Użyto 17 segmentowego modelu według AHA. Analiza była przeprowadzona metodą ilościową jako wskaźnik intensywności kontrastu obrazu do szumu obrazu (contrast-to-noise ratio, CNR) oraz metodą jakościową na podstawie interpretacji granic endokardium. Dodatkowo oceniano także kurczliwość 16 miokardium. Standardowy wskaźnik kurczliwości (wall-motion score index, WMSI) dla każdego pacjenta był wyliczany na podstawie średnich wartości podanych przez każdego obserwatora dla wszystkich segmentów. W pracy uzyskano wyniki wskazujące, że średni CNR dla echokardiografii standardowej 3D wynosił 6.59+1.19, który został istotnie podwyższony w procesie fuzji 3D do 8.92+1.35 (p<0.0005 w porównaniu do standardowego 3D), co zbliżyło wynik do CNR dla obrazów z kontrastem 2D, wynoszącym 9.04+2.21 (p=0.6 w porównaniu 3DFE i 2DC). Jakość obrazowania segmentów miokardium była istotnie lepsza dla obrazów echokardiografii fuzyjnej w porównaniu z echokardiografią standardową 3D (1.93+1.18 vs 2.42+0.99, p<0.005), co zbliżyło ją do echokardiografii kontrastowej 2D, która miała najlepszą jakość obrazowania (2.91+0.37, p<0.005). Średni WMSI dla echokardiografii 3D wynosił 1.19+0.30, a dla echokardiografii fuzyjnej 1.07+0.15. Dla echokardiografii kontrastowej WMSI wynosiło 1.06+0.09. Na podobieństwo pomiędzy jakością obrazowania w echokardiografii fuzyjnej i w echokardiografii kontrastowej wskazywała także wartość współczynnika korelacji wewnątrzklasowej (ICC), który wynosił dla 3DFE w porównaniu z 2DC 0.72 (95%CI: 0.32-0.88), natomiast dla 2DC w porównaniu z 3D tylko 0.56 (95%CI: 0.02-0.81). Wyniki naszej pracy stwierdzają, że w grupie pacjentów skierowanych na badanie echokardiografii obciążeniowej, nowa metoda echokardiografii fuzyjnej poprawiła jakość obrazowania ocenioną metodą ilościową wskaźnika CNR oraz jakościową z oceną granicy endokardium, w porównaniu do obrazów wyjściowych 3D. Co więcej, poprawa obrazowania zbliżyła jakość do echokardiografii kontrastowej i tego typu obrazy bez kontrastu dawały podobne wyniki interpretacji zaburzeń kurczliwości jak obrazy z kontrastem. Dotychczasowe doświadczenia kliniczne ze standardową echokardiografią 3D wskazują na istotny problem z jakością obrazowania w porównaniu z obrazowaniem 2D. Spowodowało to spowolnienie upowszechnienia echokardiografii 3D w wielu zastosowaniach w których jakość obrazowania, w tym granic endokardium jest szczególnie ważna, jak na przykład w 17 echokardiografii obciążeniowej. Jednak nowe metody przetwarzania obrazów, w tym przypadku echokardiografia fuzyjna 3D, daje szansę na istotną poprawę jakości obrazowania. W tej pracy zastosowaliśmy algorytm fuzji jedynie trzech obrazów 3D. Wcześniejsze nasze prace wykorzystywały własny protokół z uzyskiwaniem docelowo sześciu obrazów 3D poddanych następnie fuzji. Jednak fuzja większej liczby obrazów wydłużała czas przetwarzania, co istotnie ograniczało potencjalne szerokie zastosowanie tej techniki. W czasie rozwoju echokardiografii fuzyjnej, stały postęp metodologii doprowadził do redukcji czasu koniecznego do fuzji obrazów do 40 sekund, co ułatwi dalszy rozwój. Docelowo, użycie opcji echokardiografii fuzyjnej powinno być dostępne na echokardiografach bezpośrednio po akwizycji obrazów, tak jak obecnie można używać innych opcji zaawansowanych metod analizy, jak śledzenie markerów akustycznych (speckle tracking). Dla zastosowania klinicznego metody echokardiografii fuzyjnej planujemy dalsze udoskonalenie tej techniki. Jednym z istotnych aspektów tej pracy było użycie protokołu który obejmował wykorzystanie jedynie trzech obrazów 3D zoptymalizowanych dla projekcji koniuszkowych cztero-, dwu- i trójjamowych. Zadecydowaliśmy o użyciu serii zdefiniowanych projekcji koniuszkowych, aby ułatwić potencjalne szersze wprowadzenie tej metody w pracowniach echokardiograficznych. Podsumowując, w naszej ostatniej pracy stwierdziliśmy, że fuzja obrazów 3D uzyskanych u pacjentów skierowanych na badanie echokardiografii obciążeniowej dała obrazy zbliżone jakością do obrazów z echokardiografii kontrastowej, uznawanej za złoty standard obrazowania endokardium metodami ultrasonograficznymi. Są to obiecujące dane wskazujące na możliwość zastosowania echokardiografii fuzyjnej w przyszłości, co może zmniejszyć częstość stosowania środków kontrastowych w echokardiografii, ze zmniejszeniem działań niepożądanych i zmniejszeniem kosztów badania. 18 Najistotniejsze wnioski z cyklu prac: 1. Echokardiografia fuzyjna 3D zwiększa ilościowy wskaźnik jakości obrazowania jakim jest wskaźnik intensywności kontrastu obrazu do szumu obrazu (CNR). 2. Echokardigrafia fuzyjna 3D poprawia wyniki automatycznej segmentacji obrazu 3D, głownie w wyniku lepszego wyodrębnienia struktur anatomicznych serca i zmniejszenia szumu obrazu. 3. Echokardiografia fuzyjna 3D poprawia powtarzalność automatycznych pomiarów wolumetrycznych jamy lewej komory serca. 4. Echokardiografia fuzyjna 3D zwiększa skuteczność śledzenia markerów akustycznych. 5. Echokardiografia fuzyjna 3D z zastosowaniem algorytmu falkowego istotnie poprawia jakość obrazu echokardiograficznego, w tym jego kontrast, oraz zakres obrazowania, w porównaniu z metodą uśredniania i metodą maksymalizacji. 6. Echokardiografia fuzyjna 3D poprawia jakości obrazowania, zarówno granicy endokardium jak i całościową jakość obrazu, oraz zakres badania echokardiograficznego u zdrowych ochotników i u pacjentów kierowanych na badania echokardiograficzne w celu oceny funkcji lewej komory serca. 7. Fuzja obrazów 3D uzyskanych u pacjentów skierowanych na badanie echokardiografii obciążeniowej dała obrazy zbliżone jakością do obrazów z echokardiografii kontrastowej, uznawanej za złoty standard obrazowania endokardium metodami ultrasonograficznymi. 19 V. Działalność dydaktyczna 1998 – 2004 Nauczanie chorób wewnętrznych i kardiologii na I Wydziale Lekarskim Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego jako asystent. 2004–obecnie Nauczanie chorób wewnętrznych i kardiologii na I Wydziale Lekarskim Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego jako adiunkt. 2004-obecnie Nauczanie chorób wewnętrznych i kardiologii dla Oddziału Nauczania w Języku Angielskim (English Division) na II Wydziale Lekarskim Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. 1999 Opiekun Koła Naukowego przy Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM. 1999-obecnie Wykłady dla studentów z Koła Naukowego przy Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM. 1999-obecnie Wykłady dla lekarzy w ramach Posiedzeń Klinicznych przy Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM. 2001 Udział w organizacji V Międzynarodowego Kongresu Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego, Warszawa. 2004-2005 Opiekun prac licencjackich Wydziału Nauki o Zdrowiu Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego 2004-obecnie Udział w fakultetach dla studentów I Wydziału Lekarskiego w Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM 2005 Opiekun studentów anglojęzycznych z International Federation of Medical Students’ Associations (IFMSA) 2005-2006 Organizacja kursów „Postępy nadciśnienia tętniczego i angiologii”, Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM 20 2005 Wykład w czasie kursu „Echokardiografia-podstawy dla lekarzy rodzinnych i internistów”, Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM 2006 Wykład w czasie konferencji naukowo-szkoleniowej z okazji 25-lecia Studenckiego Internistycznego Koła Naukowego w Międzylesiu, „ Postępy w medycynie wewnętrznej”, Działdowo 2006-2009 Udział w wykładach dla studentów i lekarzy University of Oxford, Oksford, Wielka Brytania 2010 Wykład dla rezydentów i lekarzy University of Alberta, Edmonton, Kanada 2013 Udział w Komitecie Organizacyjnym Międzynarodowego Dnia Badań Klinicznych, Warszawski Uniwersytet Medyczny, Warszawa. 2013 Wykład dla studentów, rezydentów i lekarzy Universita’ degli Studi di Napoli Federico II, Neapol, Włochy. 2013-2014 Udział w pracach projektu ECRAN: Europejskie Centrum Informacji ds. Konieczności Rozwoju Świadomości Badań (ECRAN: European Communication on Research Awarness Needs). Współpraca, z instytucjami, organizacjami i towarzystwami naukowymi, w tym udział w towarzystwach naukowych Polskie Towarzystwo Kardiologiczne (PTK) Sekcja Echokardiograficzna Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego (SEPTK) Towarzystwo Internistów Polskich (TIP) Polskie Towarzystwo Badań nad Miażdżycą (PTBNM) European Society of Cardiology (ESC) European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI) 21 British Society of Echocardiography (BSE) British Society of Cardiovascular Magnetic Resonance (BSCMR) American Society of Echocardiography (ASE) Recenzent czasopism z Impact Factor Journal of Human Hypertension European Journal of Clinical Investigation VI. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych 1. Dane bibliometryczne Łączna liczba publikacji naukowych (umieszczonych i nie umieszczonych na liście JCR) 41, w tym w 12 publikacjach jako pierwszy lub korespondencyjny autor, 18 publikacji w czasopismach indeksowanych na liście JCR. Łączny współczynnik oddziaływania IF wynosił 163,011 (bez abstraktów i streszczeń zjazdowych), 105,653 (bez listów do redakcji czasopism i bez abstraktów i streszczeń zjazdowych) Przed doktoratem 45,608, po doktoracie 117,403 (bez abstraktów i streszczeń zjazdowych), 60,045 (bez listów do redakcji czasopism i bez abstraktów i streszczeń zjazdowych). Łączny współczynnik MNiSW/KBN – 574,5; Index Copernicus 46,41. 6 rozdziałów w podręcznikach (w tym trzy w Oxford University Press, Oxford, Wielka Brytania) Index Hirscha z bazy Web of Science z dnia 15.05.2014 = 8. Liczba cytowań z bazy Web of Science z dn. 15.05.2014 (bez autocytowań) = 774. 22 Prezentacje ustne lub plakatowe na konferencjach łącznie 48, w tym krajowych – 9, na konferencjach międzynarodowych – 39. 2. Tematyka pozostałych prac badawczych a) Główne kierunki badań naukowych 1. Przebieg kliniczny, rozpoznanie, leczenie zwężenia tętnic nerkowych z oceną czynników ryzyka, ciśnienia tętniczego oraz funkcji nerek przed i po leczeniu zabiegowym 2. Diagnostyka kliniczna i genetyczna guza chromochłonnego oraz zespołów mnogich nowotworów układu wydzielania wewnętrznego 3. Wpływ niskiej urodzeniowej masy ciała na układ sercowo-naczyniowy u osób dorosłych z uwzględnieniem nieinwazyjnej oceny wczesnych zmian naczyniowych. 4. Nieinwazyjna ocena właściwości elastycznych dużych tętnic oraz metabolizmu kolagenu u chorych z nadciśnieniem tętniczym pierwotnym 5. Badanie wpływu leczenia hipolipemizującego na ciśnienie tętnicze i wskaźniki aktywności autonomicznego układu nerwowego 6. Zmiany zastawkowe u chorych leczonych z przyczyn onkologicznych 7. Badania obrazowe serca, z uwzględnieniem rezonansu magnetycznego (MR), i spektroskopii MR oraz echokardiografii w badaniach funkcji serca i jego metabolizmu energetycznego 8. Echokardiografia w chorobach aorty i tętnic obwodowych 23 9. Nieinwazyjne badania dużych tętnic obwodowych u chorych z miażdżycą tętnic 10. Badanie układu sercowo-naczyniowego u kobiet po epizodzie stanu przedrzucawkowego b) Opis kierunków badań naukowych Omawiając główne kierunki prowadzonych badań naukowych, przedstawiam kolejne etapy rozwoju zainteresowań naukowych, rozpoczynając od działalności w trakcie studiów medycznych w studenckich kołach naukowych (SKN) związanych z problematyką chorób układu sercowo-naczyniowego. W czasie studiowania zagadnień przedklinicznych brałem udział w spotkaniach SKN przy Katedrze i Zakładzie Anatomii Prawidłowej i Klinicznej Centrum Biostruktury Akademii Medycznej w Warszawie, obecnie Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego (WUM), a następnie przy Katedrze i Zakładzie Patomorfologii. W ramach zdobywania dodatkowej wiedzy związanej z zagadnieniami medycyny klinicznej należałem później także do SKN przy Klinice Chorób Wewnętrznych Międzyleskiego Szpitala Specjalistycznego oraz do SKN przy Klinice Kardiologii CMKP. Włączyłem się także w projekty naukowe dotyczące zagadnień klinicznych prowadzone w Katedrze i Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM. W wyniku tej działalności, już w czasie studiów dane z prowadzonych badań były prezentowane na konferencjach studenckich oraz na międzynarodowych konferencjach naukowych, w tym na konferencji Europejskiego Towarzystwa Nadciśnienia Tętniczego. Wyniki badań dotyczących nadciśnienia tętniczego były następnie przedstawione w pełnych oryginalnych publikacjach, opublikowanych już jak rozpocząłem pracę jako asystent w Katedrze i Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. 24 W publikacji w 1999 r. (J Cardiovasc Risk 1999; 6: 269-272), zostały opisane wyniki dotyczące podwyższonego stężenia fibrynogenu jako czynnika ryzyka restenozy po przezskórnej angioplastyce tętnicy nerkowej u chorych z miażdżycowym zwężeniem tętnicy nerkowej. Analiza wieloczynnikowej regresji logistycznej wykazała zależność między poziomem stężenia fibrynogenu a zwiększonym ryzykiem restenozy. Natomiast w Blood Pressure w 1999 r, (Blood Press 1999; 8: 141-150) zostało przedstawione zagadnienie wpływu poszerzenia zwężenia tętnicy nerkowej (RAS) na ciśnienie tętnicze, funkcję nerek i serca u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym. Stwierdzono, że poszerzenie zwężenia RAS wiązało się z poprawą kontroli ciśnienia tętniczego w pomiarach całodobowych u większości pacjentów z dysplazją włóknisto-mięśniową, i u około połowy chorych z miażdżycowym RAS. W kolejnych latach została nawiązana współpraca z ośrodkami prowadzącymi badania nad genetycznymi podstawami rodzinnego występowania guzów chromochłonnych. W Journal of Hypertension (J Hypert 2000; 18: 1019-1023) przedstawiono wyniki badań nad pacjentami z guzem chromochłonnym (pheochromocytoma). Badanie wykazało, że pacjenci z guzem chromochłonnym powinni mieć wykonane badania genetyczne w kierunku mutacji genu RET, oraz badania w kierunku obecności zespołu MEN 2. W publikacji w The New England Journal of Medicine (N Engl J Med 2002; 346: 14591466) opisano wyniki badań genetycznych u chorych z guzem chromochłonnym określanym jako nonsyndromic, (bez danych na związek z zespołami mnogich nowotworów układu wydzielania wewnętrznego, niewystępującym rodzinnie, sporadycznym). Badania obejmowały gen RET związany z zespołem MEN 2, gen VHL związany z zespołem von Hippla i Lindaua, oraz dodatkowo zostały rozszerzone o badania genów kompleksu dehydrogenazy bursztynianowej SDHD oraz SDHB, które są związane z zespołami guzów chromochłonnych i przyzwojaków. Na podstawie wyników badania uznano, że blisko jedna 25 czwarta pacjentów z pozornie sporadycznym, bez danych na związek z zespołami mnogich nowotworów układu wydzielania wewnętrznego, niewystępującym rodzinnie, pheochromocytoma, może być nosicielami mutacji. Rutynowe badania mutacji genów RET, VHL, SDHD, SDHB jest wskazane w celu rozpoznania zespołów mnogich nowotworów związanych z obecnością guzów chromochłonnych, które bez tych badań nie zostałyby rozpoznane. W publikacji w Nadciśnieniu Tętniczym (Nadciśnienie Tętnicze 2002; 6: 279-284), oceniono częstość występowania oraz kliniczne znaczenie mutacji genu RET u chorych z guzem chromochłonnym. Wyniki badania wskazują na konieczność wykonywania przesiewowych badań genetycznych oceniających obecność mutacji protoonkogenu RET u pacjentów z guzem chromochłonnym. W tym okresie brałem udział w publikowaniu prac dotyczących nieinwazyjnych metod oceny układu naczyniowego, endokrynnej roli śródbłonka w patogenezie nadciśnienia tętniczego, oraz zmian śródbłonkowych w cukrzycy, a także dotyczących rzadkich postaci nadciśnienia tętniczego, docelowych wartości ciśnienia tętniczego u pacjentów leczonych z powodu nadciśnienia tętniczego, czy nowych leków hipotensyjnych wpływających na aktywność układu renina-angiotensyjna-aldosteron. Aktywność naukowa w coraz większym stopniu koncentrowała się na powikłaniach w obrębie układu sercowo-naczyniowego wywołanych przez nadciśnienie tętnicze pierwotne. Aspekty badań naczyniowych w populacji chorych z nadciśnieniem tętniczym były przedstawiane w doniesieniach opublikowanych w Lancet w 2000 r (Lancet 2000; 356: 855856). Nie stwierdzono istotnej zależności między masą ciała przy urodzeniu, a wartościami badań naczyniowych na dużych tętnicach z wysoką zawartością włókien elastynowych, takich jak tętnice szyjne i tętnice udowe, a ciśnieniem tętniczym. Nie było także zależności między urodzeniową masą ciała i średnim ciśnieniem tętniczym skurczowym i rozkurczowym. 26 W tym okresie czasowym byłem także autorem rozdziałów w podręcznikach dotyczących zagadnień chorób sercowo-naczyniowych. W tym rozdziału dotyczącego antagonistów receptorów angiotensyny II oraz rozdziału omawiającego patogenezę nadciśnienia tętniczego i znaczenia małej urodzeniowej masy, a także rozdziału opisującego badania właściwości ściany tętnic. W kolejnych latach, w piśmiennictwie międzynarodowym (Blood Press 2006; 15: 157163) opublikowałem wyniki badań dotyczących metabolizmu kolagenu i pomiarów kompleksu błona wewnętrzna-błona środkowa tętnic szyjnych (IMT) u chorych z nadciśnieniem tętniczym. Zwiększenie grubości IMT może być związane ze zwiększonym gromadzeniem się kolagenu w obrębie macierzy pozakomórkowej tętnic szyjnych wtórne do zaburzeń metabolizmu kolagenu u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym pierwotnym. Zagadnienie stężenia tkankowego inhibitora metaloproteinazy typu 1 (TIMP-1) jako wskaźnika przebudowy układu sercowo-naczyniowego u chorych z nadciśnieniem tętniczym pierwotnym zostało przedstawione w European Heart Journal (European Heart Journal 2005; 26: 418-9). W piśmiennictwie krajowym opublikowałem w tych latach natomiast doniesienia dotyczące wpływu leczenia statyną na aktywność autonomicznego układu nerwowego i ciśnienie tętnicze u chorych z hipercholesterolemią i nadciśnieniem lub prawidłowym ciśnieniem tętniczym (Nadciśnienie tętnicze 2006; 10: 180-189). W piśmiennictwie krajowym przedstawiłem także zagadnienia związane ze zmianami w osierdziu (Kardiologia po dyplomie 2006; 5: 93-94) oraz problem przewlekłego serca płucnego, (Kardiologia po dyplomie 2006; 5: 70-71). W międzyczasie w ramach rozwoju klinicznego i naukowego brałem udział w kursach, szkoleniach i stażach organizowanych między innymi przez: Klinikę Mayo (Mayo Clinic, Rochester, USA), Uniwersytet w Amsterdamie (University of Amsterdam Medical Centre, 27 AMC, Amsterdam, Holandia), Uniwersytet w Maastricht (University of Maastricht Cardiovascular Research Institute, CARIM, Maastricht, Holandia), Królewskie Towarzystwo Naukowe (The Royal Society of Medicine, Londyn, Wielka Brytania), Amerykańskie Towarzystwo Kardiologiczne (American College of Cardiology, USA), Europejskie Towarzystwo Nadciśnienia Tętniczego (European Society of Hypertension). W roku 2006 zostałem zakwalifikowany na stypendium naukowo-kliniczne w Katedrze i Klinice Chorób Sercowo-naczyniowych Uniwersytetu w Oksfordzie, gdzie prowadziłem badania nad zagadnieniami obrazowania serca z zastosowaniem najnowocześniejszych metod diagnostycznych. Brałem udział w opublikowaniu pracy dotyczącej echokardiografii kontrastowej (Eur J Echocardiography 2007 ; 8: S13-S23). Następnie w miarę postępu prac rozpocząłem publikacje dotyczące nowatorskiej metodologii poprawy jakości obrazowania echokardiografii trójwymiarowej, 3D, którą nazwałem echokardiografią fuzyjną 3D (3D fusion echocardiography, 3DFE). Sześć publikacji związanych z rozwojem tej metody zostały przedstawione w punkcie IV autoreferatu, w cyklu prac: „Zastosowanie trójwymiarowej echokardiografii fuzyjnej w ocenie funkcji lewej komory serca”. W tym także czasie została opublikowana praca dotycząca badania funkcji zastawek serca u chorych z guzem prolaktynowym (prolactinoma) leczonych kabergoliną, opublikowana w 2009 r. w Clinical Endocrinology (2009; 70: 104-8). Nie stwierdzono różnic między grupą kontrolną i grupą stosującą długoterminowo standardowe dawki kabergoliny w trakcie leczenia prolaktinoma. Dodatkowo w tym czasie wziąłem udział w dyskusji odnoszącej się do problemu gradientu pęcherzykowo-tętniczego u chorych z zespołem wątrobowo-płucnym N Engl J Med. 2008; 359 (8): 866. 28 W czasie stypendium w Oxfordzie byłem także zaangażowany w badania z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego serca, spektrometrii rezonansu magnetycznego, i badań związanych z fizjologią i patofizjologią metabolizmu energetycznego serca. Publikacja w American Journal of Clinical Nutrition (2011; 93: 748-55), dotyczyła wpływu diety bogatotłuszczowej i ubogowęglowodanowej na strukturę i funkcję serca oraz mózgu. Na podstawie wyników badania stwierdzono, że dieta prowadząca do podwyższenia stężenia wolnych kwasów tłuszczowych spowodowała zmiany w spektroskopii rezonansu magnetycznego w postaci obniżonego PCr/ATP oraz zmniejszenie sprawności umysłowej. Kolejna publikacja związana z badaniem metabolizmu serca została opublikowana w FASEB J. 2011; 25: 3130-5. W tej pracy badano wpływ hipoksji na metabolizm energetyczny serca. Stwierdzono, że hipoksja pogorszyła metabolizm serca, co może powodować upośledzenie funkcji rozkurczowej serca. Po powrocie do pracy w Klinice Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii WUM kontynuowałem badania naukowe oraz współpracę z badaczami z Uniwersytetu w Oxfordzie, oraz z naukowcami z innych ośrodków akademickich związanych z badaniami nad obrazowaniem układu sercowo-naczyniowego. W kolejnych latach brałem także udział w badaniach dotyczących przepływów aortalnych u chorych z chorobami tętnic obwodowych. Praca opisująca badanie metodą doplera przepływów w aorcie zstępującej została opublikowana w 2009 r. (Am J Cardiol. 2009; 103: 1774-6). Do badania zakwalifikowano grupę pacjentów z miażdżycą tętnic obwodowych (peripheral artery disease, PAD) skierowanych na operacje naczyniowe oraz grupę kontrolną. Na podstawie wyników pracy wysunięto wniosek, że obecność zawęźlenia śródskurczowego w spektrum doplera w aorcie zstępującej jest typowe dla pacjentów z istotną chorobą proksymalnych tętnic obwodowych. 29 Inna publikacja z tego cyklu, związana z badaniem dopplerowskim aorty brzusznej u chorych ze zmianami w odcinku aortalno-biodrowym została opublikowana w 2010 r. (Eur J Vasc Endovasc Surg. 2010; 39: 714-718). Wyniki tej pracy wykazały, że zawęźlenie śródskurczowe w odcinku proksymalnym aorty brzusznej jest prostym wskaźnikiem ultrasonograficznym istotnej choroby tętnic w odcinku aortalno-biodrowym. Następna praca dotyczącą problemu chorób tętnic obwodowych została opublikowana w Int J Cardiovasc Imaging. 2012; 28: 1351-6. Na podstawie wyników tej pracy stwierdzono możliwość zastosowania badania doplerowskiego po badaniu echokardiograficznym dla wykrycia istotnych zwężeń w odcinku aortalno-biodrowym. Jedne z badań związane z problematyką zmian w układzie sercowo-naczyniowym było poświęcone ocenie żyły głównej dolnej u osób z omdleniami, i opublikowane zostało w Archives of Internal Medicine (Arch Intern Med 2009; 169: 1634-5). Wśród publikacji omawiających nieinwazyjne badanie dużych tętnic obwodowych u chorych z miażdżycą, znajduje się praca dotycząca pomiarów wskaźnika kostkoworamiennego (ABI) w populacji pacjentów z chorobą wieńcową, opublikowana w 2013 r (Hypertension Res 2013; 36: 25-28). Stwierdzono, że automatyczna metod oscylometryczna wymaga szczególnej uwagi co do uzyskiwania wiarygodnych wyników u chorych z chorobą wieńcową i nie może zastąpić standardowej metody doplerowskiej u chorych z wysokim ryzykiem sercowo-naczyniowym. Omówienie zmian w badaniu doplerowskim w chorobach tętnic obwodowych było kontynuowane w publikacji w Echocardiography 2014;31:524-30, DOI:10.1111/echo.12402. Epub 2013 Oct 18. Wyniki pracy wykazały, że u chorych z chorobą wieńcową jest często współwystępująca choroba tętnic obwodowych. Ocena doplerowska przepływów w tętnicach biodrowych zewnętrznych charakteryzuje się niską 30 czułością, ale wysoką swoistością i wysoką dodatnią wartością predykcyjną dla rozpoznania choroby tętnic obwodowych. W międzyczasie ukazał się podręcznik Cardiovascular imaging, w serii Oxford Specialist Handbooks in Cardiology (Oxford University Press, 2011) w którym napisałem rozdziały dotyczące funkcji lewej komory, miokardium oraz prawej komory serca: Szmigielski C. Chapter 3. Left ventricular function. Str. 97-124; Chapter 4. Myocardium. Str. 125-136; Chapter 6. Right ventricle. Str. 153-168. Redakcja: Leeson P. Cardiovascular Imaging, Oxford Specialist Handbooks in Cardiology, Oxford University Press, Oxford, United Kingdom 2011. Zagadnienie zmian w układzie sercowo-naczyniowym u kobiet po epizodzie stanu przedrzucawkowego zostało opisane w publikacji w Hypertension (Hypertension 2012; 60: 1338-45). Kobiety z wczesną preeklampsją charakteryzowały się wyższym ciśnieniem tętniczym rozkurczowym 6 tygodni po porodzie, większym wzrostem ciśnienia tętniczego, wyższym nocnym skurczowym oraz rozkurczowym ciśnieniem tętniczym w późniejszych latach życia. Ich dzieci miały także wyższe skurczowe ciśnienie tętnicze w porównaniu z dziećmi kobiet z preeklampsją w późnym etapie ciąży. VII. Projekty badawcze 1. Projekty krajowe „Nieinwazyjna ocena właściwości elastycznych dużych tętnic oraz metabolizmu kolagenu u chorych z nadciśnieniem tętniczym pierwotnym. 2002-2003; projekt promotorski, KBN, 3PO5B 08322; główny wykonawca. 31 „Wpływ przedoperacyjnych zmian struktury naczynia na funkcjonowanie zespolenia tętniczożylnego”. 2005-2007; projekt młodego badacza, WUM, 1WS/WB1/05; kierownik projektu. „Odległa niedrożność zespolenia naczyniowego spowodowana jest rozplemem błony wewnętrznej (remodeling); 2005-2007; projekt młodego badacza, WUM, 1WS/WB1/06; kierownik projektu. „Hybrydowa obrazowa metoda oceny ukrwienia mięśnia serca przy zastosowaniu scyntygrafii perfuzyjnej serca metodą SPECT oraz echokardiografii (badanie POLSPECT)” Projekt ze środków własnych Kliniki Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego; kierownik projektu. „Badanie układu sercowo-naczyniowego u kobiet po epizodzie stanu przedrzucawkowego (badanie PREKARD)”. Projekty ze środków własnych Kliniki Chorób Wewnętrznych, Nadciśnienia Tętniczego i Angiologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego; kierownik projektu. „Budowa infrastruktury informatycznej spełniającej standardy umożliwiające współpracę biobanku onkologicznego z europejskimi sieciami naukowo-badawczymi” Międzynarodowego Centrum Nowotworów Dziedzicznych Pomorskiej Akademiii Medycznej w Szczecinie. Udział w Steering Committee projektu. 2. Projekty międzynarodowe Registration of and deformation estimation from real-time 3D echocardiography. Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). DFRHPR0. Clinical Research Fellow. University of Oxford, Oxford, Wielka Brytania. 32 A hybrid method of cardiac imaging to improve workflow in assessment of myocardial ischaemia (HybridSPECT), A90704, Biomedical Research Centre (BRC), Oxford Biomedical Research Centre, University of Oxford. Clinical Research Fellow. Oxford, Wielka Brytania. European Clinical Research Infrastructures Network (ECRIN). European Correspondent, wykonawca oraz członek komitetu koordynacyjnego (network committee) projektu. Electronic Health Records for Clinical Research (EHR4CR). Innovative Medicines Initiative (IMI). Wykonawca oraz członek komitetu wykonawczego (steering committee) projektu. VIII. Nagrody 1992 Stypendium Naukowe Akademii Medycznej w Warszawie (obecnie Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego). 1993 Stypendium Naukowe Akademii Medycznej w Warszawie (obecnie Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego). 1994 Stypendium Naukowe Akademii Medycznej w Warszawie (obecnie Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego). 1994 Stypendium Naukowe Prezydenta Warszawy. 1995 Stypendium Naukowe Ministra Zdrowia. 1996 Stypendium Naukowe Ministra Zdrowia. 2003 Stypendium Krajowe dla Młodych Naukowców Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej. 2004 Stypendium Krajowe dla Młodych Naukowców Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej. 2010 Nagroda Rektora Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Zespołowa Nagroda Naukowa Pierwszego Stopnia za współautorstwo 33 publikacji pt. “Dilated inferior vena cava in young adults with vasovagal syncope”. 2011 Nagroda Rektora Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Zespołowa Nagroda Naukowa Drugiego Stopnia za współautorstwo cyklu prac dotyczących zaburzeń przepływu krwi w aorcie u pacjentów z chorobą tętnic obwodowych. 2012 Nagroda Ministra Zdrowia Indywidualna Pierwszego Stopnia za cykl pięciu publikacji dotyczących doskonalenia obrazowania serca oraz badania metabolizmu serca. IX. Referaty wygłoszone na międzynarodowych lub krajowych konferencjach naukowych 2002 Wykład: „Nowe leki hipotensyjne wpływające na aktywność układu reninaangiotensyna-aldosteron” 5 Jubileuszowa Szkoła Interny, Warszawa. 2003 Wykład „Nieinwazyjne metody oceny właściwości elastyczności naczyń”, Posiedzenie naukowe Oddziału Warszawskiego Towarzystwa Internistów Polskich, Warszawa. 2012 Wykład „Jak oceniać zmiany czynnościowe i strukturalne naczyń w nadciśnieniu tętniczym? Grubość kompleksu intima-media (IMT)”, Zjazd Polskiego Towarzystwa Nadciśnienia Tętniczego, Kraków. 2012 Wykład „Overview of the EHR4CR project. Electronic Health Record Systems for Clinical Records”. Scientific Conference Clinical genetics of Cancer -2012. Szczecin. 34 2013 Wykład „European Clinical Research Infrastructure Network (ECRIN) – a cardiology perspective”. European Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation (EACPR) Annual Meeting, Rzym. 2013 Wykład: „Europejska współpraca międzynarodowa dotycząca badań klinicznych na przykładzie ECRIN i EHR4CR”, Międzynarodowy Dzień Badań Klinicznych, Warszawski Uniwersytet Medyczny, Warszawa. Dr n. med. Cezary Szmigielski 35