Φανταστείτε να έχετε ένα ψηφιακό αντίγραφο του εαυτού σας, το οποίο οι γιατροί θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για να προβλέψουν μακροπρόθεσμους κινδύνους για ασθένειες, να αξιολογήσουν πώς το σώμα σας μπορεί να ανταποκριθεί σε θεραπεία και να προσομοιώσουν χειρουργικές επεμβάσεις εκ των προτέρων.
Ένα εικονικό δίδυμο μπορεί να ακούγεται τόσο απίθανο όσο κάποτε η ρομποτική χειρουργική ή τα αυτοκίνητα χωρίς οδηγό, αλλά ερευνητές σε όλο τον κόσμο, ανάμεσά τους και Έλληνες, μελετούν εδώ και καιρό πώς να μετατρέψουν αυτό το όραμα σε πραγματικότητα.
Ένα τέτοιο ψηφιακό δίδυμο κοιλιακής αορτής που προβλέπει τη μορφολογική εξέλιξη και την πιθανότητας ρήξης ανευρύσματος αναπτύσσεται τώρα από μια ομάδα Ελλήνων επιστημόνων από πολλά ελληνικά πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα. Το έργο ονομάζεται SAFE-AORTA, έχει ξεκινήσει από το 2023 και ολοκληρώνεται στο τέλος του 2025.
Στο έργο που συντονίζεται από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), συμμετέχουν το Πολυτεχνείο Κρήτης, το Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής, το Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας, το Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο, το Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου και το Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών Ακαδημίας Αθηνών, σε συνεργασία με το Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο «Αττικόν», το Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Λάρισας και τη Μονάδα Ιατρικής Τεχνολογίας και Ευφυών Πληροφοριακών Συστημάτων του Τμήματος Μηχανικών Επιστήμης Υλικών του Πανεπιστήμιου Ιωαννίνων (MEDLAB).
«Το ανεύρυσμα κοιλιακής αορτής (ΑΚΑ) είναι υπεύθυνο για το 1% των θανάτων παγκοσμίως και αποτελεί τη 10η πιο συχνή αιτία θανάτου αντρών άνω τον 65 χρονών και την 3η πιο συχνή αιτία αιφνίδιου θανάτου στον δυτικό κόσμο, μετά το οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου και το αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο. Περίπου 220.000 νέα κρούσματα διαγιγνώσκονται κάθε χρόνο, ενώ το ποσοστό θνητότητας από ρήξη ανευρύσματος είναι πάνω από 80%. Μόνο στην Ιταλία, για παράδειγμα, σημειώνονται περίπου 6.000 θάνατοι ετησίως από αυτήν την ταχέως θανατηφόρα παθολογία», σχολιάζει στο Dnews ο Αναπληρωτής Καθηγητής της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών ΕΜΠ, Διευθυντής του Εργαστηρίου Βιορευστομηχανικής Βιοϊατρικής Τεχνολογίας, Χρήστος Μανόπουλος, που συντονίζει το έργο.
Τα ερευνητικά ενδιαφέροντα του Έλληνα επιστήμονα περιλαμβάνουν θεωρητικές, υπολογιστικές και πειραματικές μεθόδους στη βιορευστομηχανική, τις ασταθείς ταλαντούμενες ροές, την ανάλυση ρευστών, την έρευνα και τον σχεδιασμό βιοϊατρικών συστημάτων, συσκευών και εξοπλισμού που σχετίζονται με την τεχνολογία της βιορευστομηχανικής. Επιπλέον, επικεντρώνεται στην ανάπτυξη μοντέλων βιορευστομηχανικής τεχνολογίας και ζωντανών οργανισμών υπό φυσιολογικές και παθολογικές συνθήκες, στην άντληση χωρίς βαλβίδες, στο σχεδιασμό περισταλτικών αντλιών, καθώς και στην προσομοίωση και στην κατασκευή πρωτοτύπων ιατρικών συσκευών και μηχανημάτων.
Όπως εξηγεί ο ίδιος, η ανάγκη για πιο «επιλεκτική» προσέγγιση στην αντιμετώπιση ασθενών με ΑΚΑ, έχει καταγραφεί εδώ και δύο δεκαετίες με την εισαγωγή των δεικτών της Γλασκώβης και του Hardman για την πρόβλεψη της θνητότητας μετά από χειρουργική επέμβαση. Ωστόσο υπάρχει ένα κενό στην εκτίμηση του κινδύνου ταχείας επέκτασης και ρήξης ενός ανευρύσματος. Αυτό το κενό έρχεται να καλύψει το ερευνητικό έργο SAFE-AORTA με την ανάπτυξη ενός Συστήματος Υποστήριξης Κλινικών Αποφάσεων (ΣΥΠΟΚΑ) για την ακριβή πρόβλεψη της εξέλιξης του ανευρύσματος.
«Ομολογουμένως, τα κριτήρια παρέμβασης σε ανεύρυσμα κοιλιακής αορτής είναι ελλιπή, οδηγώντας πιθανώς σε αχρείαστες και δαπανηρές χειρουργικές παρεμβάσεις που θα μπορούσαν να αποφευχθούν. Αντίστοιχα, σε άλλες περιπτώσεις, ο κίνδυνος ρήξης υποεκτιμάται, με πιθανώς καταστροφικές συνέπειες για τον ασθενή. Είναι σαφές ότι η κάθε είδους παρέμβαση δεν μπορεί να βασιστεί σε μεμονωμένες μελέτες. Απαιτείται ριζική αναβάθμιση στη διαχείριση ασθενών με ανεύρυσμα. Προς αυτή την κατεύθυνση, είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν εργαλεία που θα διευκολύνουν την αλληλεπίδραση ιατρών και ασθενών, αλλά και τη συλλογή, διαχείριση και ανάλυση ιατρικών δεδομένων», λέει ο Καθηγητής.
Ένα πιστό αντίγραφο
Ένα ψηφιακό δίδυμο είναι ένα πιστό εικονικό αντίγραφο της αορτής που συμπεριφέρεται και αντιδρά ακριβώς όπως μια πραγματική αορτή. Για να το δημιουργήσουν οι επιστήμονες πρέπει να μεταφράσουν όλες τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα σε μια αορτή σε μαθηματικές εξισώσεις, τις οποίες στη συνέχεια πρέπει να λύσουν. Χρησιμοποιώντας τα ψηφιακά δίδυμα, οι γιατροί μπορούν να προβλέπουν εκ των προτέρων τη συμπεριφορά της αορτής. Αυτό τα καθιστά ένα σημαντικό βήμα προς την εξατομικευμένη ιατρική.
Επί του παρόντος, οι γιατροί χρησιμοποιούν στατικές εικόνες της αορτής του ασθενούς και την εμπειρία τους για να κάνουν διάγνωση και πρόβλεψη. Με την πλατφόρμα SAFE-AORTA των Ελλήνων επιστημόνων ο αγγειοχειρουργός θα ανοίγει έναν νέο φάκελο ασθενούς όπου θα εισάγει τα απαιτούμενα ιατρικά δεδομένα (μαγνητική, αξονική, υπερηχογράφημα, αιματολογικές εξετάσεις και ιατρικό ιστορικό). Έπειτα θα δημιουργείται το Ψηφιακό Δίδυμο της Αορτής (ΨηφιΔΑ) του και θα παράγονται οι μη επεμβατικοί βιοδείκτες. Ο αγγειοχειρουργός θα λαμβάνει τα αποτελέσματα της ανάλυσης του Συστήματος Υποστήριξης Κλινικών Αποφάσεων (ΣΥΠΟΚΑ) μέσω της εφαρμογής SAFE-AORTA, συμπεριλαμβανομένης της τρισδιάστατης αναπαράστασης της αορτής, της προβλεπόμενης εξέλιξης του ανευρύσματος καθώς και των περιοχών του ανευρυσματικού τοιχώματος που είναι πιθανό να σημειωθεί ρήξη, μεταξύ άλλων πληροφοριών.
«Μπορούμε να πραγματοποιήσουμε υπολογισμούς στο τρισδιάστατο ψηφιακό δίδυμο της αορτής του ασθενούς. Για παράδειγμα, μελετάμε αναλυτικά τη μορφολογία της κοιλιακής αορτής, τη ροή του αίματος τοπικά, την εντατική κατάσταση του αρτηριακού τοιχώματος, και εάν υπάρχει ή όχι και πού ακριβώς υψηλός κίνδυνος ρήξης ανευρύσματος. Μελλοντικά, το μοντέλο θα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της επίδρασης ενός ενδομοσχεύματος στο ανεύρυσμα. Μπορούμε να προσδιορίσουμε εάν η χειρουργική επέμβαση θα είναι πραγματικά αποτελεσματική και να βοηθήσουμε τον χειρουργό να επιλέξει τον καταλληλότερο τύπο ενδομοσχεύματος», αναφέρει ο Καθηγητής Μανόπουλος, διευκρινίζοντας πως το έργο βρίσκεται σε τελικό στάδιο, όπου τελειοποιείται η πλατφόρμα SAFE-AORTA με όλα τα συνθετικά της στοιχεία, το Ψηφιακό Δίδυμο Αορτής (ΨηφιΔΑ) και το Σύστημα Υποστήριξης Κλινικών Αποφάσεων και πως η δοκιμή τους στην πράξη θα πραγματοποιηθεί στο πλαίσιο μελλοντικού ερευνητικού έργου.
Σύμφωνα με τον ίδιο, τα οφέλη από την υιοθέτηση της πλατφόρμας SAFE-AORTA είναι πολλά και ποικίλα. Οι ασθενείς θα έχουν ακριβέστερη διάγνωση και πρόληψη/πρόβλεψη του ΑΚΑ, οι επαγγελματίες υγείας (κλινικοί ιατροί και ερευνητές) θα ωφεληθούν από πιθανές αλλαγές στη διαχείριση του ΑΚΑ, αλλά οφέλη θα υπάρξουν και για το σύστημα υγειονομικής περίθαλψης και την κοινωνία, αφού θα αναδιοργανωθούν οι στρατηγικές πρόληψης και έγκαιρης διάγνωσης του ΑΚΑ με τη μετάφραση πολυετούς έρευνας στην πράξη.
Για κάθε ασθενή θα μπορεί να εκτιμάται εξατομικευμένα ο κίνδυνος εμφάνισης μακροπρόθεσμων επιπλοκών υγείας και να τροποποιείται αναλόγως το πρωτόκολλο παρακολούθησης. Έτσι θα αποφεύγονται περιττές, δαπανηρές και επικίνδυνες εξετάσεις, οι οποίες θα περιορίζονται στους ασθενείς υψηλού κινδύνου, με προφανή βελτίωση της αποτελεσματικότητας σε σχέση με το κόστος παρακολούθησης. Παράλληλα, θα μειωθούν οι μακροπρόθεσμες επιπλοκές και θα βελτιωθεί η ποιότητα της ζωής των ασθενών, λέει η ερευνητική ομάδα.
Είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθεί πού και πότε θα εμφανιστεί ένα ανεύρυσμα και ακόμη πιο περίπλοκο να προσδιοριστεί ποιοι παράγοντες (μορφολογικοί, γενετικοί, γήρανση) υπερισχύουν κατά την εμφάνισή του, αλλά τουλάχιστον, με το ψηφιακό δίδυμο θα μπορεί να προβλεφθεί η εξέλιξή του.
Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο της Δράσης «Εμβληματικές δράσεις σε διαθεματικές επιστημονικές περιοχές με ειδικό ενδιαφέρον για την σύνδεση με τον παραγωγικό ιστό», που υλοποιείται μέσω του Εθνικού Σχεδίου Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας Ελλάδα 2.0 και χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση - NextGenerationEU (κωδικός έργου: TAEDR-0535983).
Λίγα λόγια για τον Χρήστο Μανόπουλο
Ο Χρήστος Μανόπουλος έλαβε δίπλωμα (M.Sc.E.) Μηχανολόγου Μηχανικού από την Πολυτεχνική Σχολή του Πανεπιστημίου Πατρών το 1995 και μεταπτυχιακό δίπλωμα (M.Sc.E.) και διδακτορικό (Ph.D.) στη Βιοϊατρική Μηχανική το 1999 και το 2009, αντίστοιχα, μέσω ενός Ευρωπαϊκού Μεταπτυχιακού Προγράμματος που ήταν μια συλλογική προσπάθεια του Πανεπιστημίου Πατρών (Σχολή Επιστημών Υγείας, Ιατρική Σχολή) και του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών).
Ταυτόχρονα με τις μεταπτυχιακές του σπουδές εργάστηκε στο τμήμα Έρευνας και Ανάπτυξης (R&D) της εταιρείας Micrel SA, που ειδικεύεται στο σχεδιασμό και την κατασκευή ιατρικών αντλιών και ως Βιοϊατρικός-Μηχανολόγος Μηχανικός, επιβλέπων κατασκευαστικών έργων στην VIODOMI SA. Έχει συμμετάσχει και έχει ολοκληρώσει με επιτυχία 15 ευρωπαϊκά και εθνικά έργα Έρευνας και Ανάπτυξης στον ερευνητικό του τομέα.
Έχει συγγράψει ή συμμετάσχει στη συγγραφή περισσότερων από 100 εργασιών σε επιστημονικά περιοδικά και συνέδρια και κατέχει ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Είναι κριτής σε περισσότερα από 15 διεθνή επιστημονικά περιοδικά, έχει συμμετάσχει ενεργά σε διάφορες επιστημονικές επιτροπές και είναι μέλος αρκετών επιστημονικών εταιρειών. Έλαβε υποτροφία από το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών της Ελλάδας και βραβείο για το διδακτορικό του, αλλά και πολλά άλλες διακρίσεις για ερευνητικές του δημοσιεύσεις.
