Vědci z VŠB-TUO vyvíjejí domácí monitor EKG nenarozeného miminka

Patentovaná technologie fantomu byla nezbytným mezistupněm k vývoji domácího monitoru EKG nenarozeného miminka. Dnes tým, společně se soukromým investorem, pracuje na prototypu, který společně uvedou do praxe.

Patentovaná technologie fantomu fetálního a mateřského elektrokardiogramu umožňuje věrné modelování elektrické činnosti srdce matky i plodu. Může tak simulovat různé fyziologické i patologické signály, různé polohy plodu v děloze, různé fáze těhotenství a podobně. Díky této unikátní technologii bylo také možné zahájit vývoj domácího monitoru EKG nenarozeného miminka, o kterém se dnes budeme blíže bavit s profesorem Radkem Martinkem.

Technologie vyvinutá výzkumným týmem pod vedením Radka Martinka neinvazivně monitoruje a vyhodnocuje srdeční aktivitu plodu pomocí tzv. plodového elektrokardiogramu (EKG), to vše v pohodlí domova. „Na bříško nastávající maminky umístíme pohodlný pás, který je osazen několika měřicími elektrodami, a monitorujeme srdeční činnost miminka. Měření probíhá od 20. týdne těhotenství, kdy jsou plod i jeho srdíčko dostatečně vyvinuty,“ vysvětluje Radek Martinek. Pro vědce je projekt velkou výzvou. „Technologie současně s EKG plodu měří i EKG maminky, její srdeční činnost je totiž mnohonásobně silnější,“ říká vědec. Signály matky i dítěte se v časové i frekvenční oblasti překrývají, tudíž je nutná pokročilá filtrace – vědci proto využívají pokročilé metody zpracování signálu.

V současné době gynekologové monitorují těhotné pacientky v průběhu těhotenství pomocí podobného vyšetření zvaném kardiotokografie (KTG), kterému se také přezdívá „ozvy“ nebo „pásy“. Ten také měří srdeční činnost miminka, ale na základě ultrazvuku. „Ultrazvuk funguje na principu akce – reakce. Je vyslán zvuk na vysoké frekvenci, načež měříte to, co se vám vrátí zpátky. Při ultrazvuku se ale do těla maminky dostává energie. Toto vyšetření je navíc nutné provádět v odborné ordinaci, nikoli v pohodlí domova,“ přibližuje Radek Martinek. Systém vyvinutý vědci z Katedry kybernetiky a biomedicínského inženýrství FEI VŠB-TUO, je zcela pasivní, protože monitoruje jen to, co produkuje maminka a miminko. „Dalším benefitem našeho pásu s elektrodami je, že při měření není třeba aplikovat žádný gel a lze jej použít opakovaně,“ přibližuje Radek Martinek. Obrovským benefitem zařízení je také volnost pohybu. Vývoj zařízení konzultuje Martinek a jeho tým s klinickou praxí. „Dlouhodobě spolupracujeme například s fakultními nemocnicemi v Ostravě i v Brně. Spolupráce s klinickou praxí je pro nás zcela zásadní,“ usmívá se. Vědce velmi těší, že vše, co na Fakultě elektrotechniky a informatiky zkoumají, dostává hmatatelnou podobu a produkt bude nastávajícím maminkám pomáhat.

O technologii projevil zájem soukromý investor, který už od VŠB – Technické univerzity Ostrava odkoupil licenci. Následně vyhlásil hospodářskou soutěž a společně s vědci vyvinuli předvýrobní prototyp, který byl dokončen na konci roku 2020, dodává Martinek. Projekt v letošním roce také uspěl u Technologické agentury České republiky. „Ve finále chceme vytvořit produkt, který je schopný konkurovat těm, které už jsou na trhu – zpravidla pocházejí z Asie a fungují na jiném principu, většinou ultrazvuku či fonokardiografie, každopádně se jedná spíše o placebo efekt,“ zamýšlí se profesor Martinek. Dalším očekávaným výstupem tohoto projektu je také profesionální verze patentovaného fantomu, která bude nabídnuta nejen techniků, ale i klinikům. „Fantom bude představovat torzo gravidní ženy, takovou figurínu, s možností připojení běžně používaných přístrojů v nemocnicích. Ten může sloužit jako trenažér pro zdravotnické pracovníky, kde si můžou nacvičit všechny metody monitorování bez ohrožení zdraví miminka nebo rodičky. Technici si zde mohou testovat přesnost svých zařízení nebo algoritmů,“ popisuje Martinek.

Aktuální projekt, který bude realizován do roku 2024, je financovaný Technologickou agenturou České republiky a třemi soukromými firmami.  „V současné době ladíme finální vzhled a optimalizujeme funkce zařízení, začali jsme spolupracovat s profesionálními vývojáři elektroniky, strojaři, ale i šicí dílnou. Ti všichni se podílejí na vzniku naší vlastní elektroniky, elektrod i nositelného pásu. Zde se už hraje i na design, je to skvělá zkušenost pro náš tým,“ vypráví profesor Martinek.  Předtím si vše byli nuceni dělat sami takzvaně „na koleně“ v laboratořích Katedry kybernetiky a biomedicínského inženýrství, které jsou uzpůsobeny na vývoj hardwaru i softwaru, nebo na výrobu prototypů pomocí 3D tisku, ale na některé oblasti jsou přece jen krátké. „Do laboratoře jsme například museli dokoupit šicí stroj a u kolegů z Fakulty strojní nechat obrobit elektrody. I tak náš prototyp nevypadal vůbec špatně a soukromý investor byl velmi spokojen,“ dodává s úsměvem.

Profesor Martinek také zdůrazňuje, že vývoj zařízení není jen o tom, co je vidět a na co si lze „sáhnout“. „To klíčové jsou „střeva“ produktu. A to je v našem případě software. Zde jsme rovněž začali spolupracovat s profesionály z praxe, kteří se zaměřují na vývoj uživatelské aplikace pro nastávající maminky na platformách Android a iOS. Dále s vývojáři webu, odborníky na servery a podobně," vysvětluje Martinek.

Externí firmy zapojené do vývoje již paralelně připravují nezbytnosti spojené s marketingem, jako například tvorba loga, e-shopu, strategie prodeje, licencování a podobně. „Tohle už je na hony vzdálené tomu, čemu se na katedře běžně věnujeme. Popravdě je celkem náročné ukočírovat takovýto velký projekt, s tolika externími partnery a subdodavateli. Nicméně mohu hovořit za celý náš tým, že je pro nás pocta a velké zadostiučinění, že to, čemu se dlouhodobě věnujeme v rámci našeho akademického výzkumu, se pomaličku přetavuje v reálný produkt a nezůstane jen v podobě šílených rovnic nebo odborných publikací.“ Vstupním trhem pro prodej se stanou Spojené státy americké, kde má produkt největší potenciál.

Na výzkumu nepracuje pouze Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB-TUO, ale také univerzity napříč světem – z USA, Izraele, Číny nebo Polska. Do budoucna mají společný ještě jeden cíl – společný mezinárodní projekt, např. HORIZON EUROPE.

Pro profesora Martinka je toto téma srdeční záležitostí, které se věnuje už od své disertační práce. „Vše, co v rámci projektu děláme, se nám daří přetavit do výuky. Zavedli jsme tři nové předměty napříč studiem – pro bakaláře, budoucí inženýry i doktorandy,“ uzavírá.