Nauka

Doktorant Łukasz Łabieniec z Wydziału Fizyki UwB przy współpracy z z lek. Łukaszem Lisowskim z Kliniki Okulistyki Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, opracował algorytm, który pomoże we wczesnym wykrywaniu uszkodzenia nerwu wzrokowego.

Łukasz Łabieniec już od początku studiów interesował się wykorzystywaniem osiągnięć fizyki do rozwiązywania problemów medycznych. W 2016 r. wraz z innymi białostockimi badaczami pracował przy konstruowaniu urządzenia, które może pomóc lekarzom w wykrywaniu u pacjentów skłonności do kamicy nerkowej. Wynalazek ten w 2021 r. otrzymał patent.

W 2018 r. doktorant w finale konkursu Technotalent, zaprezentował pomysł zbudowania dedykowanej cewki do badania oka. Łabieniec wspólni z lek. Lisowskim opracowali „nową matrycę do stymulacji wzroku, którą będzie można stosować do pomiarów fal mózgowych przy rezonansie magnetycznym oraz do stymulacji drogi wzrokowej w trakcie trwania zabiegów operacyjnych”. Wynalazek ten już został zgłoszony do europejskiego i polskiego urzędu patentowego.

Przez ostatnie 4 lata doktorant zajmował się diagnostyką za pomocą rezonansu magnetycznego. takie badanie wykorzystuje właściwości magnetyczne zawartych w organizmie cząsteczek wody (a ściślej atomów wodoru). Silny elektromagnes opowiada za generowanie pola magnetycznego, ono zaś wzbudza protony wodoru w badanym obszarze ciała. Cząstki te wysyłają fale elektromagnetyczne niosące informację o ich położeniu, a fale te są rejestrowane przez specjalne czujniki urządzenia, które następnie generuje cyfrowo obrazy w formie przekrojów badanego obszaru. Łabieniec zajmował się właśnie cyfrowymi danymi odpowiedzialnymi za generowany obraz.

- Nerw wzrokowy składa się z milionów włókien nerwowych, otoczonych cząsteczkami wody, które podlegają nieustannym ruchom. Te ruchy można obserwować wykorzystując tzw. obrazowanie dyfuzyjne. Technikę tę zaproponował w 1994 r. prof. Peter Basser. Wykorzystuje się w niej właściwości dyfuzyjne (ruchy Browna) wszystkich cząsteczek wody w przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Za pomocą rezonansu z opcją dyfuzji można rejestrować ruchy cząsteczek wody w trzech wymiarach. Wykorzystuje się tę technikę głównie do obrazowania istoty białej
mózgu. Nerw wzrokowy też jest wypustką istoty białej, ale ze względów ekonomicznych (minimalizowanie czasu obrazowania), nie jest możliwe uzyskanie dobrej jakości obrazów dyfuzyjnych nerwu wzrokowego: są one obarczone wieloma artefaktami i nerw wzrokowy jest na nich mało widoczny – tłumaczy mgr Łabieniec.

Dotychczas za pomocą rezonansu można było diagnozować jedynie zaawanswane zmiany chorób nerwu wzrokowego. wykorzystywano do tego standardowe obrazy, na których nerw wzrokowy widoczny jest jako pojedyncza struktura i nie ma możliwości zbadania jego funkcjonalności.

- W wielu publikacjach donoszono o możliwości wykorzystania techniki dyfuzyjnej do rozpoznania uszkodzenia nerwu wzrokowego z powodu procesów zapalnych, jaskry, stwardnienia rozsianego czy też z powodu zwyrodnienia siatkówki. Pojawiła się też praca, w której technikę tę testowano na astronautach, którzy po powrocie na Ziemię cierpieli na problemy ze wzrokiem. Ze względu na niską rozdzielczość obrazów dyfuzyjnych wyniki opisane w tych pracach są często niejednoznaczne, a korelacje nie są wystarczająco silne, aby możne je było stosować w praktyce klinicznej – mówi mgr Łukasz Łabieniec.

Młody fizyk rozwiązał ten problem tworząc specjalny algorytm.

- Założenia algorytmu wynikają z budowy anatomicznej nerwu wzrokowego. Domyślamy się, jak cząsteczki wody się w nim poruszają i te konkretne ruchy staramy się zobaczyć, odfiltrowując wszystkie inne sygnały - mówi młody naukowiec.

Justyna Fiedoruk
justyna.f@bialystokonline.pl