Tudományos és szakmai háttér
A kardiovaszkuláris képalkotás hatalmas fejlődésen ment keresztül az elmúlt évtizedekben. A korábban szinte egyeduralkodó szívultrahang-technika mellett új eljárások, mint a kardiális mágneses rezonancia vizsgálatok és a komputer tomográfia jelent meg. Ez olyan versenyhelyzetet teremtett a képalkotás területén, hogy az ultrahang-készülékeket gyártó cégeknek is lépnie kellett, és ennek következtében új echokardiográfiás módszertanokat fejlesztettek ki és tettek a napi rutin részévé. A napi rutin az M-mód, a két-dimenziós (2D), a Doppler és szöveti Doppler echokardiográfiából állt még ekkor, a 2000-s évek elején. A két legfontosabb fejlesztés a volumetrikus három-dimenziós (3D) echokardiográfia és a speckle- tracking echokardiográfia (STE). A 3D echokardiográfia lényege, hogy speciális ultrahang- készülékek és transzducerek segítségével digitálisan piramis alakú ún. ’echoköd’-öt (visszavert ultrahangok digitális nyomait) gyűjtjük be a szívről EKG kapuzás mellett figyelembe véve a szívciklust is, majd azokat offline, egy későbbi időpontban speciálisan erre kifejlesztett szoftverek segítségével elemezzük úgy, hogy a szívüregekről virtuális 3D modelleket készítünk. A szív sajátossága annak működésében rejlik, ezért fontos az EKG kapuzás, mely segít eligazodni, hogy a szívciklusnak melyik részében vagyunk (szisztolé vs. diasztolé). A volumetrikus 3D echokardiográfia, mint módszer 2004-ben lett bemutatva világszerte, Magyarországon az első előadás 2007-ben történt a Szegedi Echokardiográfiás Napokon, majd az első közlemény még ugyanebben az évben lett publikálva elsőszerzőségemmel az Orvosi Hetilapban.
A másik fontos echokardiográfiás fejlesztés az STE, mely a szívüregek, mint a bal kamra (BK) falainak kontrahálódásának kvantitatív jellemzését teszi lehetővé oly módon, hogy
speciális, a funkciót jellemző, a tér három irányában történő fali összehúzódást-elernyedést jellemzi ún ’strain’ és rotációs paraméterek számításával. A 2D echokardiográfia az 1990-s évek vége óta ismert, egy adott síkban méri ezeket a paramétereket. A módszer ma már elterjedt, a ma elérhető echokardiográfiás készülékek többségén már megtalálható opció, a bal kamra (BK) hosszirányú összehúzódását jellemző BK-i globális longitudinalis strain-nek (GLS) a számítása a szakmai irányelvek alapján ajánlott paraméter a BK funkció jellemzésére erős prognosztikus jelentőséggel, és alkalmas a szubklinikus eltérések korai diagnosztikájára is.
2007-ben az egyik ultrahang-gyártó cég a két módszert kombinálta, és megszületett a 3D echokardiográfia alapú STE, vagyis amikor a begyűjtött 3D adatbázisok felhasználásával a térfogatszámítások mellett a tér három irányában történő BK-i fali strain és rotációs paraméterek számíthatóak. A módszer neve 3D speckle tracking echokardiográfia (3DSTE), mely Magyarországon szintén az elsőszerzőségemmel lett bemutatva az Orvosi Hetilapban. A módszerrel a digitálisan begyűjtött és rögzített 3D adatbázisokat felhasználva a BK-ról modell készül, a szívciklusnak megfelelően végbemenő térfogatváltozások mértéke egzakt módon mérhető, a fali kontraktilitás pedig a vizuális becslésnél pontosabb és számszerű adatokkal, a strainekkel és a rotációs paraméterekkel jellemezhető és kvantifikálható. Bár a módszer 14 éve be lett mutatva, a készülék kereskedelmi forgalomban elérhető, széleskörű ismertsége és elterjedtsége azonban még várat magára.
Saját tudományos-kutatói háttér
Már TDK hallgató korom óta végeztem tudományos munkát Prof. Dr. Forster Tamás vezetésével, szakdolgozati témám átdolgozva a Cardiologia Hungaricában 1999-ben jelent meg. 1997-ben kerültem a Szent-Györgyi Albert Orvostudományi Egyetem (ma Szegedi Tudományegyetem) II. számú Belgyógyászati Klinikájára (ma Belgyógyászati Klinika) PhD hallgatóként, tudományos munkám alapja az echokardiográfia során számított coronaria áramlási rezerv (CFR) klinikai, diagnosztikai és prognosztikus jelentőségének vizsgálata volt. PhD-met ebben a témában 2003-ban védtem meg Szegeden. 2004-ben megkaptam az Európai Kardiológok Társaságának (ESC) fellow-ja (F.E.S.C.) címet is. Időközben erős vonzódásom a tudományos projektem iránt ahhoz vezetett, hogy tudományos ösztöndíjat szereztem az ESC- től, mellyel lehetőségem nyílt arra, hogy megtanulhassam az akkor még teljesen újnak tekinthető 3D echokardiográfia alapjait és ezzel kapcsolatban tudományos projektekben vehessek részt külföldön. Ennek megfelelően 2005 és 2007 között a rotterdami (Hollandia) Erasmus Medical Center kardiológiai centrumának echokardiográfiás laboratóriumában dolgoztam tudományos munkatársként, és széleskörű tapasztalatot és tudományos/klinikai gyakorlatot szereztem a 3D echokardiográfiával és az STE-vel kapcsolatban. A holland kapcsolatom révén közel 70 cikkben voltam első szerző és társszerző az elmúlt évtizedekben. Munkám végén az Erasmus Egyetemen 2007-ben megvédtem a holland PhD-m, melynek témája részben a 3D echokardiográfia volt.
A Magyar Tudományos Akadémia (MTA) doktora címre 2013-ban beadott doktori mű is a 3D echokardiográfiával foglalkozott, címe: ’A real-time három-dimenziós echokardiográfia klinikai használhatósága speciális esetekben’ volt. A fentieken túl a 3D echokardiográfia területén elért sikereket a MTA relatíve korán, már 2015-ben elismerte azzal, hogy az általa adható egyik legmagasabb tudományos kitüntetést adományozta, az orvosi Akadémiai Díjat, melynek indoklásában az alábbiak szerepeltek:
’A Magyar Tudományos Akadémia 186. közgyűlésén Akadémiai Díjat vehetett át Dr. Nemes Attila, az MTA doktora, az SZTE Általános Orvostudományi Kar II. Sz. Belgyógyászati Klinika és Kardiológiai Központ egyetemi docense a noninvazív kardiovaszkuláris képalkotó módszerekkel, kiemelten az echokardiográfia legújabb ágaival kapcsolatos széles körű kutatá saiért, a háromdimenziós echokardiográfia hazai bevezetéséért, a hazai kardiovaszkuláris képalkotó diagnosztika fejlesztésében elért eredményeiért, amelyekkel e kutatásokat a nemzetkö zi élvonalba helyezte.’
Hazatérésemet követően a tudományos munkámat szerencsém volt folytatni, 2011-tól már rendelkezésünkre állt egy 3DSTE készülék is. Ekkor indult el egy nagyívű tudományos projekt, mely a mai napig tart. Ennek célja a 3DSTE módszertanának jobb megismerése, validálása és a számított paraméterek diagnosztikus és prognosztikus jelentőségének tisztázása mellett bemutatni a hazai és nemzetközi szakmai közösségnek a módszer előnyeit a fennálló limitációs tényezők bemutatása mellett. Ezt a projektet MAGYAR Tanulmánynak neveztük el, mely egy betűszó:
’Motion Analysis of the heart and Great vessels bY three-dimensionAl speckle-tRacking echocardiography’
A projekt ma már lényegesen túlnőtte a kezdeti kereteket, 2011-s indulása óta 140 magasszínvonalú tudományos közlemény jelent meg 6 altanulmány-sorozatban, melyet a dokumentum végén található linken foglaltam össze:
A betegek bevonása, a vizsgálatok kivitelezése és az adatok feldolgozása
A betegek bevonása a Szegedi Tudományegyetem különböző szakmaspecifikus intézeteivel és osztályaival szorosan együttműködve, a betegellátás részeként, de azt nem megterhelve, megfelelő etikai engedélyek bevonása mellett történik oly módon, hogy a vizsgálati eredmények minden szempontból a betegek érdekeit is szolgálja. Szoros együttműködés alakult ki a Szegedi Tudományegyetem Bőrgyógyászati és Immunológiai, a Neurológiai, a Psychiátriai, Nőgyógyászati és a Sebészeti Klinikákkal, és természetesen a Belgyógyászati Klinika Kardiológiai Centruma mellett annak Diabetes és Endokrinológiai, Nephrológiai és
Gastroentrológiai Centrumaival. Ezen intézetek segítségével homogén betegcsoportokat tudunk bevonni. A vizsgálatok ma már a rutin részeként történnek, a vizsgálatok során egy standard protokoll szerint rögzítjük digitálisan a betegek adatait. A vizsgálatsorozatba eddig kb. 40 különféle diagnózissal kerültek be betegek. A méréseket mindig ugyanazon személyek végzik, az eredményeket táblázatosan mentjük későbbi feldolgozás céljából az adatvédelmi szempontok maximális figyelembevétele mellett (etikai engedély száma 71/2011, legutolsó jóváhagyás 2023. február 20-án volt). Az adatok feldolgozását követően történnek a cikkek megírása.
A fent leírt rendszer működőképessége igazolást nyert, mind szakmai, mind tudományos szempontból alkalmas a 3DSTE módszertan még jobb megismerésére. Tapasztalataink alapján mind a betegek-személyek, mind a bevont kollégák elégedettek a vizsgálatokkal és magával a projekttel.
A pályázó által folytatott jó gyakorlat/tudományos munka újszerűségének, társadalmi és szakmai jelentőségének bemutatása
A fenti bemutatott projekt segítségével rengeteg olyan klinikai információra derült fény, mely a klinikai gyakorlatban is hasznosítható, újszerű és ennek megfelelően elterjedése várható, mivel fontos szakmai és társadalmi jelentősége van. Az adatok egy része szakmai irányelvekben is feltűnt újszerűsége vagy prognosztikus jelentősége miatt.
A bal és jobb pitvar analízise 3DSTE-vel
Kidolgozásra került egy olyan módszertan, mely lehetővé teszi 3D echokardiográfia során nemcsak a bal kamra, de a pitvarok széleskörű és egyidejű volumetrikus és funkcionális, strain mérésen alapú vizsgálatát. Ezt a módszertant egyértelműen Szegeden dolgoztuk ki, a nemzetközi irodalomban elérhető. A módszer lényege, hogy modellek segítségével a BK-hoz hasonlóan volumetrikus és funkcionális vizsgálatokat végezzünk a pitvarokon. Bár speciális, a bal vagy jobb pitvarra kidolgozott virtuális modell készítésének lehetősége nem volt elérhető a 3D echokardiográfiás készülékeken, tehát elvileg pitvari modell nem volt készíthető, de a BK- i modell használhatósága bizonyítást nyert. Ráadásul a módszerrel a pitvarok szívciklus szerinti térfogatváltozásai könnyen modellezhetőek annak ellenére, hogy az lényegesen bonyolultabb a BK-iéhoz képest. A fentieken túl a BK-hoz hasonlóan fali strain paraméterek is számíthatóak a térfogatértékekkel szimultán, mely a pitvari funkció olyan nagyon részletes analízisét teszi lehetővé, melyet korábban elérhető módszertanok nem. Ez azért fontos, mert a pitvari változásokat a szívciklus alatt lényegesen bonyolultabbak, mint a BK-iak.
Vizsgálataink során meghatároztuk mindkét pitvarra vonatkoztatva mind a volumetrikus, mind a strain értékek normálértékeit. Bemutattuk, hogy a két pitvar között milyen
hasonlóságok és különbségek vannak, milyen kapcsolatban vannak környezetükkel (kamrák, billentyűk) egészségesekben. Azt is elemeztük, milyen eltéréseket mutatnak bizonyos, akár nem kardiális kórkép fennállása esetén (pl. lipedema, 1. típusú diabetes mellitus, acromegalia, stb.). A pályázatom végén található mellékletben képekkel is szemléltetem a működést.
A bemutatott 3DSTE-n alapuló eljárások újszerűségének társadalmi és szakmai jelentősége
A bemutatott, általunk kifejlesztett és elsőként alkalmazott módszerek alkalmasak arra, hogy a napi rutinban egyszer elterjedjenek. Bár további, elsősorban technikai fejlesztések nélkülönözhetetlenek, a módszerek újszerűsége, és a korábbi rutinhoz képest teljesen új szakmai hozzáállás olyan perspektívákat nyitnak meg, melyet a korábbi diagnosztikus lehetőségek nem tettek lehetővé. Ez lényegesen segítheti a betegségek korai felismerését lehetővé téve az esetlegesen fennálló szubklinikus eltérések korai kezelését is, melynek fontos társadalmi hatása is lehet. A módszerek újszerűsége mellett fontos azok kivitelezhetőségének non-invazívitása, könnyű megtanulhatósága mellett azok könnyű kivitelezhetősége is úgy, hogy a reproducibilitásuk megfelelő, vagy inkább jobb, mint az átlag. A már publikált eredmények arra is rávilágítanak, hogy bizonyos paramétereknek prognosztikus jelentősége is kiemelkedő, akár egészségesekben is, mely további, akár szélesebb körben való elterjedésüket is predesztinálhatja.
A pályázó elképzelése arról, hogy elismerése esetén milyen szakmai és/vagy társadalmi szempontok figyelembevételével hasznosítja a díjat
A Díj elnyerése hatalmas szakmai-tudományos elismérését jelentené annak a klinikai tudományos munkának, melyet egy relatíve új diagnosztikus eljárás klinikai, diagnosztikus és prognosztikus jelentőségének megismérésébe fektettünk az elmúlt évtizedekben. A 3D echokardiográfia és annak speckle-tracking módszerrel kombinált verziója egyértelműen a szívultrahang-technika lehetséges jövője, melynek továbbfejlesztése és felhasználó- betegbaráttá tétele esszenciális fontosságú. A módszer könnyű megtanulhatósága, relatíve olcsósága és kivitelezhetősége nagy előny, de a szakmai közösséggel való megismertetése még további erőfeszítéseket kíván. Eddig is igyekeztünk a hazai szakmai közösséggel megismertetni a 3DSTE módszertanát, bemutatva előnyei mellett limitációit is. Ennek kiterjesztése azonban esszenciális fontosságú. Mivel a módszer egy, a rutin 2D látásmódtól teljesen különböző hozzáállást, térbeli 3D látásmódot kíván, így elterjedése időigényes, generációváltásig is eltarthat. A Díj elnyerése esetén annak összegét olyan módon hasznosítanánk, mely lehetővé tenné ezirányú tevékenységünket, beleértve a módszer megismertetését és a fejlesztések elősegítését. A fent leírtak bizonyítják, hogy ez a tudományos-szakmai projekt eddig is a kutatógárda szívügye volt, a Richter Érdemérem elnyerése ennek elismerése lenne oly módon, hogy megfelelő anyagi támogatást kapnánk munkánk folytatásához, céljaink eléréséhez.
