EKG matky i ještě nenarozeného dítěte půjde změřit i doma

Umožní věrné monitorování činnosti srdce matky i plodu. Doma. Díky unikátní technologii z VŠB – Technické univerzity Ostrava, fantomu fetálního elektrokardiogramu, bude možné měřit, zda se vše správně vyvíjí, už od 20. týdne těhotenství.

Tým pod vedením profesora Radka Martinka z Katedry kybernetiky a biomedicínského inženýrství Fakulty elektrotechniky a informatiky VŠB – Technické univerzity Ostrava vyvinul technologii fantomu fetálního elektrokardiogramu, která slouží k modelování činnosti srdce plodu a matky.

Patentovaná technologie fantomu byla nezbytným mezistupněm k vývoji domácího monitoru EKG nenarozeného dítěte. 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.

Technologie vyvinutá výzkumným týmem pod vedením Radka Martinka neinvazivně monitoruje a vyhodnocuje srdeční aktivitu plodu pomocí takzvaného plodového elektrokardiogramu (EKG), to vše v pohodlí domova. „Na břicho nastávající matky umístíme pohodlný pás, který je osazen několika měřicími elektrodami, a monitorujeme srdeční činnost plodu. 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 matky, 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 a gynekoložky monitorují těhotné ženy pomocí podobného vyšetření zvaného kardiotokografie (KTG), kterému se přezdívá „ozvy“ nebo „pásy“. Ten také měří srdeční činnost dítěte, 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 ženy dostává energie. Toto vyšetření je navíc nutné provádět v odborné ordinaci,“ přibližuje Radek Martinek. 

Systém vyvinutý vědci z Katedry kybernetiky a biomedicínského inženýrství FEI VŠB-TUO je zcela pasivní, protože monitoruje jen to, co produkují sledovaní. „Dalším benefitem našeho pásu s elektrodami je, že při měření není třeba aplikovat žádný gel a lze jej použít opakovaně,“ přibližuje Radek Martinek. Obrovskou výhodou zařízení je také volnost pohybu. 

Vývoj přístroje konzultuje Martinek a jeho tým s klinickou praxí. „Dlouhodobě spolupracujeme například s fakultními nemocnicemi v Ostravě i v Brně. Spolupráce s lékaři 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 rodičkám 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 technikům, 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 financován 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 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.

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.

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, například Horizon Europe.

Pro Martinka je toto téma srdeční záležitostí, kterému 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.