Délmagyar logó

2017. 05. 28. vasárnap - Emil, Csanád 14°C | 25°C Még több cikk.

Agykutatásban használják a fiatal kutató díjnyertes képalkotó rendszerét

Szeged - Erdős Pál Fiatal Kutatói Ösztöndíj nyertese lett Zölei-Szénási Dániel, amit multimodális képalkotó rendszerrel kapcsolatos kutatásokkal nyert el. Eszközével a szegedi orvosok és biológusok tanulmányozhatják az agyi vérátáramlást. A közel 2000 óra alatt kifejlesztett eszköz különböző bőrbetegségek, bőrrák, égési- és agyi sérülések, fájdalommentes, pontos vizsgálatát teszi lehetővé.

Nagy-Britanniából jött az ötlet és az eszközpark nagy része Szegedre

- Közel 2000 órányi munkám van benne eddig, de még mindig nem mondhatom, hogy teljesen elkészült – kezdte a beszélgetést Zölei-Szénási Dániel egyetemi tanársegéd, a Szegedi Tudományegyetem Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet kutatója.

A Kísérletes Agyi Képalkotás Laboratóriumban agyi vérátáramlás kutatása folyik. - Ez hétköznapi nyelven annyit jelent, hogy például egy stroke-os beteg patkány vagy egér esetében meg tudjuk majd vizsgálni a sérülés pontos helyét, méretét, illetve megelőzhetővé válhatnak a stroke-ot követő másodlagos károsító folyamatok - magyarázta a fejlesztő. - A multimodális képalkotó rendszernek köszönhetően egyszerre több paramétert is vizsgálhatunk. Mérhetjük a vérellátást, vérvolument (térfogatot), a vérben az oxigén megkötéséért felelős hemoglobin molekula oxidáltságát és az idegsejtek különféle mutatóit a sérülések után.

Agykutatásban használják a fiatal kutató díjnyertes képalkotó rendszerét. Fotó: Kuklis István (galéria)

Dániel elmondta, Farkas Eszter laborvezető hozta magával az elvet Nagy-Britanniából, ahol csaknem azonos, de korlátozottabb tudású rendszeren dolgozott(a megvilágítás egy része, valamint a kamerák, a mikroszkóp, a tárgyasztal, a befogók ugyanez volt). Céljuk a működési elv megtartása mellett az volt, hogy a kutatókat ne szorítsa keretek közé az alkalmazott technika és szabad kezet kapjanak a munkában.

Minden nap munkában

Farkas Eszter laborvezető mellett PhD hallgatók és hallgatók végzik a kutatómunkát Zölei-Szénási Dániel rendszerén: Menyhárt Ákos, Hertelendy Péter, Puskás Tamás, Brzózka Ádám és Szrnka Áron kísérletei fontos szegmensei lehetnek az orvostudomány fejlődésének.

Ösztöndíjjal az ösztöndíjért

- A rendszert végül TÁMOP projektek keretében sikerült megvalósítani. Bari Ferenc intézetvezető egyetemi tanár, az Orvostudományi kar dékánjának Impulzus lézeres pályázatán az informatikai rendszerrel és az ehhez kapcsolódó algoritmusok megalkotásával indultam, míg a Nemzeti Kiválóság Program Erdős Pál Fiatal Kutatói Ösztöndíj a Konvergencia Régiókban (TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001) című pályázaton az építéssel kapcsolatos egyéb kutatási területeket mutattam be. Bari Ferenc is részt vett TÁMOP pályázatban, és ő alapozta meg ennek az eszköznek a felépítését is. Az általa megjelölt cél egy több hullámhosszú rendszer megépítése és az alkalmazhatóságának vizsgálata volt. Mindkét pályázat megkövetelte a rendszer megépítését, végül ezeknek köszönhetően sikerült életre kelteni a lézert és a szoftvert is.

A fejlesztőmérnök elmondta, Bari Ferenc professzor úrnak köszönhetően 2014 júliusa óta foglalkozik a képalkotó fejlesztésével, csiszolgatásával, tökéletesítésével. Mint korábban említette, igazán sose lesz kész, hiszen ahogy az orvostudomány, úgy a technika és technológia is rohamtempóban fejlődik, ennek a kettőnek pedig egymással is lépést kell tartania.

Erőt próbáló kezdetek, beállítás kakaóval


Bár folyamatosak az élőállatos kísérletek (egéren, patkányon), a kezdetek korántsem voltak zökkenőmentesek. - A rendszer lelke a külső vezérlő, amivel nagyon óvatosan kell bánni. A kezdetekkor komoly nehézséget okozott a számítógépes szoftver, a kamerák és a lézeres rendszer szinkronizálása. Többször előfordult az a problémába, hogy a rendszer véletlenszerűen lefagyott illetve a kutatás szempontjából fontos aspektusok kimaradtak. A mikrovezérlőn alapuló egységet olyan algoritmusok hajtják, amelyek a gyors vezérlésért felelősek, egyik áramkörének meghibásodása miatt viszont épp a kommunikáció lassult. Sok idő elment azzal, hogy ezt a kommunikációt felgyorsítsam úgy, hogy közben nem csökken a biztonság.

Agykutatásban használják a fiatal kutató díjnyertes képalkotó rendszerét. Fotó: Kuklis István (galéria)

A kezdeti nehézségek itt még nem értek véget, ugyanis két gyártó terméke nem volt kompatibilis, vagy egy alkatrészt garanciális javításra vissza kellett küldeni az Egyesült Államokba, ahol formálisan ugyan, de a vámolási procedúrát újra végig kellett várni. A baj végül elhárult, Dániel azóta folyamatosan foglalkoztatja találmányát, ugyanakkor elismeri, van még mit javítani: - A 4 fényforrással jelenleg másodpercenként 4 képet tudunk készíteni. Ezt szeretném majd legalább 6-ra növelni.

Rögtönzött kísérletében kakaón mutatta meg nekünk a rendszer működését: - A tej fehérségét zsírmolekulák adják, amelyek megtörik a fényt, a kakaó szemcséi viszont elnyelik azt. Ez egy tökéletes pótlék arra, hogy éles kísérlet előtt beállítsam a lézereket és a programot – magyarázta a szegedi fiatalember, miközben petricsészében áramoltatott folyadék képét elemezte nekünk a monitoron. Bár hozzá kell tenni, hogy a színes vonalakkal és grafikonokkal tarkított programon mi alig tudtunk kiigazodni.


Ez a jövő?


Az orvostudományban optikai koherencia tomográfiás, holografikus, spektrumanalizálós, Doppler, MR illetve CT rendszereket használnak. A tömeges elterjedésük viszont számos akadályba ütközik. Amikor arról kérdeztük, miben tekinthető előnyösebbnek, jobbnak a lézeres képalkotó rendszere a már használt eljárásmódokkal szemben, Dániel rámutatott, elsősorban az a nagy előnye, hogy sokféle paramétert tud egyszerre mérni, aminek nincs fájdalmas vagy káros hatása. - A CT és az MR iszonyatosan drága, ráadásul előbbi káros sugárzást bocsát ki, míg az MR készülék nagyon erős mágneses teret állít elő, és óriási helyet igényel. A Doppler-rendszerekkel kapcsolatos probléma a fejlesztő szerint az, hogy ugyan nagyon pontosan mérnek, de mindössze egy köbmilliméter térfogatban, egy pontban. Emiatt az eredmény nem reprezentatív. Az optikai koherencia tomográf körülményes és drága. Egy ilyen típusú gyors eszköz valóban elfoglalná a labor felét, de létezik már körülbelül öklömnyi méretű is (igaz, ez meglehetősen lassú)– mutatott körbe otthonos laborján Zölei-Szénási Dániel.

Agykutatásban használják a fiatal kutató díjnyertes képalkotó rendszerét. Fotó: Kuklis István (galéria)

Az orvostudomány napi szinten jóval egyszerűbb rendszereket használ, a szegedi tudósok berendezése ehhez képest meglehetősen komplex. - Világszerte kevés ilyen laboratórium van, azok is saját maguknak építenek hasonló rendszereket. Az ilyen eszközök elterjedése ugyanis komoly egészség- és minőségbiztosítási akadályokba ütközik. A fejlesztők inkább a saját orvosaikat és biológusaikat segítik helyben – összegzett a fiatal a szakember.






- A videó egy patkány agyát mutatja 50-szeres gyorsítás mellett, miközben mesterségesen stroke-ot állítottak elő nála. Amikor lézerrel világítjuk meg a mintát, az pöttyös lesz A jelenség neve lézeres szórási interferencia. Ha a minta mozgó elemeket (például vörösvértesteket) tartalmaz, a pöttyök is mozognak, és így többé-kevésbé elmosódik a kép. Az elmosódásból egy kis matematika segítségével határozzuk meg a szövet vérellátására utaló mutatókat. A videón fekete és türkiz jelöli a lassan mozgó, zöld és sárga a közepes sebességgel mozgó, narancs pedig a gyorsan mozgó részeket (mellékeltem a színskálát). A vérvolument és a hemoglobin oxigenáltságát úgy mérjük, hogy a zöld és a piros LED fényénél készült képeket különféle módszerekkel összehasonlítjuk egymással.

hirdetés

hirdetés

A címoldal témái

Önnek ajánljuk

Szennyvízhő fűti majd a TIK-et

Ahogy arról már beszámoltunk, az Indonéziai Egyetem zöld egyetemeket rangsoroló, 2014-es évre vonatkozó felmérésén 19. helyezést ért el a Szegedi Tudományegyetem. Tovább olvasom