2012/05/B/NZ5/01343

Projekt realizowany przez Warszawski Uniwersytet Medyczny I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologicznym oraz Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN

Kierownik projektu: prof. dr hab. Rafał Krenke - WUM
Koordynator IBIB PAN: dr hab.inż. Tomasz Gólczewski, prof. nadzw. IBIB PAN

Cel prowadzonych badań/hipoteza badawcza
Obecność płynu w opłucnej stanowi ważny i częsty problem kliniczny. Diagnostyczna punkcja opłucnej, której celem jest uzyskanie płynu do badań mikrobiologicznych, cytologicznych i biochemicznych jest jednym z najważniejszych zabiegów umożliwiających ustalenie etiologii płynu. Powszechnie uważa się, że każdy zabieg o charakterze diagnostycznym powinien także uwzględniać aspekt terapeutyczny i zaleca się usunięcie z jamy opłucnej możliwie największej objętości płynu. Choć terapeutyczna punkcja opłucnej pozwala uzyskać ustąpienie lub co najmniej złagodzenie objawów (duszność, ból w klatce piersiowej) to jednak zabieg wiąże się z ryzykiem powikłań, z których największe zagrożenie stanowi porozprężeniowy obrzęk płuc. Pomimo szeregu przeprowadzonych badań, niektóre ważne aspekty zmian czynnościowych zachodzących pod wpływem usuwania płynu i obniżenia ciśnienia śródopłucnowego nie zostały dotychczas ostatecznie wyjaśnione. Co więcej, niektóre z tych aspektów nie były, jak dotąd, przedmiotem badań. Celem projektu jest analiza wpływu zmian ciśnienia śródopłucnowego zachodzących podczas terapeutycznej punkcji opłucnej na wybrane wskaźniki czynności układu oddechowego i układu sercowo-naczyniowego. Dla jak najpełniejszego wykorzystania modelu zmian ciśnienia śródopłucnowego jaki stanowią chorzy płynem opłucnej poddawani terapeutycznej punkcji, zaplanowano możliwe szeroki zakres badań, które będą możliwe do przeprowadzenia w warunkach klinicznych. 

Znaczenie oraz przewidywany wymierny efekt realizacji projektu
Wyniki zaplanowanych badań będą miały ważne znaczenie poznawcze i pozwolą lepiej wyjaśnić przyczyny i mechanizmy zmian czynności układu oddechowego oraz układu sercowo-naczyniowego, do których dochodzi u chorych poddawanych terapeutycznej punkcji opłucnej. Pełniejsze poznanie tych mechanizmów może skutkować zaproponowaniem zmian w rutynowej praktyce klinicznej dotyczących sposobu przeprowadzania terapeutycznej punkcji opłucnej, optymalnych metod monitorowania przebiegu zabiegu oraz postępowania po jego zakończeniu. Podkreślenia wymaga fakt, iż klinicznymi aspektami pomiarów ciśnienia śródopłucnowego zajmuje się bardzo niewiele ośrodków na świecie, głównie w USA. Wynika to m.in. z utrudnionego dostępu do nowoczesnych urządzeń pomiarowych. Unikalna współpraca jaką udało się nawiązać między dwoma ośrodkami naukowymi , które zawiązały konsorcjum naukowe i przygotowały niniejszy projekt badawczy, doprowadziła wcześniej do opracowania prototypu własnego urządzenia pomiarowego. Bardzo dobrze przyjęta, pierwsza wspólna publikacja naukowa dotycząca manometrii opłucnowej daje realne nadzieje, że nasz zespół, może w krótkim czasie, dołączyć do innych liczących się na świecie zespołów badawczych zajmujących się manometria opłucnową. Zakres przedłożonego projektu badawczego jest stosunkowo szeroki. Wynika to z chęci maksymalnego wykorzystania modelu badawczego, który stanowią chorzy z płynem w opłucnej poddawani terapeutycznej punkcji opłucnej. Szeroki zakres prowadzonych badań stanowi pewną trudność, jednak z drugiej strony, daje możliwość uzyskania dużej liczy interesujących wyników, które mogą stanowić podstawę publikacji naukowych.
Przeprowadzenie zaplanowanych badań może przyszłości zaowocować dodatkowymi efektami. Wykazanie praktycznego uzasadnienia dla stosowania badań manometrycznych oraz doświadczenia zgromadzone podczas badań mogą stanowić podstawę dla starania o grant o charakterze aplikacyjnym, którego celem byłoby opracowanie i budowa komercyjnych zestawów do pomiaru ciśnienia opłucnowego.

Wpływ realizacji projektu na rozwój dyscypliny naukowej
Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu będą miały zarówno znaczenie teoretyczne jak i praktyczne. Dostarczą nowych danych o zjawiskach patofizjologicznych zachodzących w układzie oddechowym i w układzie krążenia pod wpływem terapeutycznej punkcji opłucnej i obniżenia ciśnienia opłucnowego. Możliwość zgromadzenia i analizy dużej liczby danych może odegrać ważną rolę w tworzeniu modeli służących testowaniu kolejnych hipotez i metod leczenia. Skonstruowanie odpowiednich modeli pozwalających śledzić zjawiska czynnościowe związane z obecnością oraz ewakuacją płynu z opłucnej ogranicza potrzebę wykonywania tego rodzaju badań u ludzi. Praca z wykorzystaniem takich modeli jest wolna od ograniczeń, które są nieodłącznie związane z prowadzeniem badań u ludzi. Ponieważ przyczyną płynu w opłucnej może być szereg różnorodnych schorzeń, w tym m.in. choroby serca, wątroby, płuc, opłucnej - wyniki badań będą miały znaczenie dla stosunkowo licznej grupy chorych oraz dla klinicystów różnych specjalności. Śledząc rozwój technologiczny można przypuszczać, że w krótkim czasie zostaną skonstruowane i wprowadzone do powszechnego użytku zminiaturyzowane manometry opłucnowe. Gromadzone w trakcie projektu doświadczenia pozwolą na optymalne wykorzystanie tych urządzeń w praktyce. Wyniki badań mogą także wpłynąć na zmianę standardu postępowania w czasie lub po zabiegu terapeutycznej punkcji opłucnej. Zmiana ta polegałaby na takim sposobie przeprowadzenia zbiegu lub też leczenia po zabiegu, który minimalizowałby ryzyko powikłań a poprawiał funkcję układu oddechowego i wymianę gazową. Manometria opłucnowa będzie prawdopodobnie odgrywała w przyszłości ważną rolę w ocenie możliwości rozprężenia płuca u chorych kwalifikowanych do zabiegu pleurodezy. Wyniki projektu dotyczące oceny funkcji serca oraz wydzielania peptydów natriuretycznych w wyniku ekstremalnych zmian ciśnienia opłucnowego mogą stanowić punkt wyjściowy dla kolejnych hipotez i badań. Być może pomogą one także wyjaśnić niektóre z mechanizmów powikłań rozwijających się w wyniku terapeutycznej toracentezy.

Rys. 1. System pomiarowy (w tym zbudowany przez nas manometr) wykorzystywany do rejestracji danych fizjologicznych pacjenta w czasie terapeutycznej toracentezy; centralny komputer poprzez dedykowane oprogramowanie zbiera i synchronizuje dane ze wszystkich urządzeń.