Zeskanował swój mózg. I stworzył atlas głowy

Urszula Ludwiczak
Atlasy mózgu prof. Nowińskiego pomagają neurochirurgom ratować ludzkie życie
Dzięki stworzonym przez niego komputerowym atlasom mózgu udało się pomóc tysiącom pacjentów na całym świecie. Wybitny naukowiec, prof. Wiesław Nowiński, który przez niemal 25 lat pracował i mieszkał w Singapurze, wrócił właśnie do Polski. A tydzień temu odwiedził Supraśl.

Profesor Nowiński uczestniczył w zjeździe białostockiego i pomorskiego oddziału Polskiego Towarzystwa Neurochirurgów, jaki odbywał się w Supraślu. Neurochirurdzy - dzięki stworzonym przez profesora komputerowym atlasom mózgu - mogą ratować ludzkie życie, stawiać lepsze diagnozy i lepiej leczyć. Z 35 atlasów Nowińskiego korzystają dziś tysiące lekarzy, naukowców i studentów na całym świecie.

Chciał poprawić atlas mózgu

Prof. Wiesław Nowiński skończył elektronikę na Politechnice Warszawskiej.

- Ale zawsze interesowałem się medycyną, jednak nigdy nie było możliwości, aby to urzeczywistnić - opowiada.

Kiedy przeglądał dostępne w tamtych latach książkowe atlasy medyczne, zauważył, że zdjęcia mózgu były niedokładne. Chciał stworzyć całościowy, trójwymiarowy atlas, który pomógłby lekarzom w diagnozowaniu i leczeniu chorób mózgu.

Przed nim była jednak daleka droga. - Gdy po doktoracie kontynuowałem pracę w Instytucie Podstaw Informatyki PAN w Warszawie, zaczęliśmy tam tworzyć nowe centrum architektury systemów komputerowych. Mieliśmy tworzyć bardzo szybkie tomografy, były ambicje, aby dogonić Amerykanów. Ja zająłem się współbieżną rekonstrukcją obrazów tomografii komputerowej. Zaproponowałem nowe algorytmy, struktury. Ale po kilku latach wszystko ciągle było na papierze, a ja - jako inżynier - zawsze chciałem, aby to, co wymyśliłem, zadziałało.

Na to trzeba było jednak jeszcze poczekać. W 1991 r. nadarzyła się możliwość wyjazdu do Singapuru. Nowiński otrzymał tam propozycję pracy. Choć jednocześnie przyszła druga propozycja, z USA, wybrał Singapur. Trafił do zespołu, który zajmował się wizualizacją.

- Przekonałem ich, że od wizualizacji architektonicznych do medycznych jest tylko jeden krok - wspomina. - I żebyśmy się zajęli symulacjami operacji chirurgicznych. I tak to się zaczęło. W 1994 nawiązaliśmy współpracę z najlepszym amerykańskim szpitalem Johns Hopkins w Baltimore. Pojechałem tam na półtora miesiąca z listą ponad stu pytań do najlepszych lekarzy. Na tej podstawie chciałem potem pracować. Okazało się, że na radiologa czekałem trzy tygodnie, a przyszedł do mnie tylko na pół godziny, na chirurga czekałem pięć tygodni, a przyszedł na pięć minut. Zrozumiałem, że jak chcę coś zrobić, muszę to zrobić sam. To był moment przełomowy - wspomina prof. Nowiński.

Dlatego sam nauczył się anatomii mózgu i zaczął poznawać potrzeby lekarzy podczas neurochirurgicznych operacji.

- Dzięki rodzinie mogłem pracować na drugą zmianę, czyli właściwie 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu - opowiada. - A dzięki lekarzom uczestniczyłem w operacjach w Singapurze, USA, Europie, Kanadzie. Patrzyłem, jak to robią, czego potrzebują.

Jednak do stworzenia komputerowej mapy i całościowego, holistycznego atlasu mózgu, pokazującego wszystkie jego struktury, naczynia i nerwy, potrzebował nie tylko literatury, ale też mózgu, który można by było dokładnie przeskanować i poznać.

- Pierwotnie mieliśmy skorzystać z danych amerykańskiego projektu Visible Human (to projekt w ramach którego ciało mordercy, skazanego na karę śmierci, zostało po egzekucji przekazane na cele naukowe i badawcze; podzielono je na 1871 cienkich warstw milimetrowej grubości, które sfotografowano i zdigitalizowano. Projekt miał na celu ułatwienie wizualizacji anatomii człowieka - przyp.red). Chcieliśmy to samo zrobić dla głowy, podzielić ją na warstwy po 50 mikronów. Ale zmieniły się władze naszej instytucji i mimo że mieliśmy zgodę skazańca, nie wyszło. Potem było podejście do podobnego projektu z danymi z Chin. Ale też kontrakt ostatecznie nie został domknięty. Pomyślałem: co mi zostaje? spróbuję z własną głową!

Ale i tak na początek przeskanowany został nie tylko mózg profesora, ale i młodego studenta.

- Mózg studenta, wiadomo, był ok, ale okazało się, że i mój całkiem młodo wygląda - uśmiecha się prof. Nowiński. - Radiolodzy mówili, że wygląda jak u osoby maksymalnie 30-40 -letniej. I to mimo, że jest dużo używany...

Od początku wiadomo było też, że takich skanów do zbudowania atlasu potrzeba będzie dużo więcej. I trudno będzie za każdym razem prosić kogoś, aby był dyspozycyjny. Tym bardziej, że badania miały być robione na różnych amerykańskich uniwersytetach, gdzie są najlepsze skanery. Dlatego profesor postanowił korzystać z zawsze dostępnego... własnego mózgu. Tych skanów było dotąd ok. 20. Jedno takie diagnozowanie trwa nawet kilka godzin. Trzeba zeskanować wszystkie struktury, nerwy, naczynia. - Trudno z góry przewidzieć, co się w takim badaniu zobaczy, z jaką dokładnością - wyjaśnia prof. Wiesław Nowiński. - Zaczęliśmy od skanów na aparatach 1,5 T, potem na 3T. Później miałem skany na aparatach 7T, czyli najsilniejszych skanerach jakie były w USA.

Poza tym profesor poddaje się czasem bardziej inwazyjnym badaniom na tomografie komputerowym. To niesie już pewne ryzyko zdrowotne. - Ale na pewno nie poświęcam się tak jak Maria Curie Skłodowska - uśmiecha się naukowiec.

Do powstania atlasu nie wystarcza oczywiście tylko zeskanowanie mózgu profesora, podzielenie skanu na tysiące poziomów i ich opracowanie czy komputerowa obróbka. To też zebranie i analizowanie mnóstwa innych danych. - W atlasach nie może być pokazany dokładnie mój mózg, ale musi to być mózg typowy, holistyczny - zaznacza prof. Nowiński. - Np. obrazując naczynia, ich wielkość, trzeba sprawdzić w literaturze, jakie są przeciętne średnice, aby te w atlasie były jak najbardziej typowe.

Mapy każdej części mózgu

Pierwszy komputerowy atlas mózgu powstał w 1997 roku, po około 4 latach pracy. Został wydany z Johns Hopkins przez wiodącego wydawcę medycznego Thieme NewYork - Stuttgart i został bestsellerem.

- To nam dodało skrzydeł - mówi prof. Nowiński. - Potwierdziło, że jesteśmy na właściwej drodze.

Do dzisiaj takich atlasów powstało 35. Obrazują różne aspekty budowy mózgu, m.in. strukturalne, fizjologiczne, naczyniowe. Najnowsze poświęcone są chorobom neurologicznym, szczególnie udarowi mózgu. W ich przygotowywaniu pomagają profesorowi żona i córki. Dbają o kolorystykę oraz interfejs użytkownika.

Dzięki tym atlasom lekarz może z większą precyzją zlokalizować miejsce zmienione przez chorobę. Nakłada zdjęcie mózgu pacjenta na obraz z jednego z atlasów prof. Nowińskiego i szuka odchyleń od normy. Np. aby znaleźć miejsce wylewu, czy martwicy u pacjenta po udarze, porównuje się struktury z lewej i prawej półkuli, by wykryć różnice. Natomiast podczas leczenia choroby Parkinsona atlas naprowadza chirurga na miejsce w mózgu chorego, w którym należy umieścić elektrody do głębokiej stymulacji mózgu (zawiera więcej struktur, niż jest widoczne w skanie pacjenta).

Z map mózgu korzystają lekarze i firmy na całym świecie. Pomagają one diagnozować i leczyć. Mają zastosowanie chirurgiczne i radiologiczne. Są używane w szkoleniu przyszłych kard medycznych.

Mózg dziś nie ma przed profesorem Nowińskim tajemnic. - Ludziom się wydaje, że jestem lekarzem - mówi naukowiec. - Ale czuję się raczej jak budowniczy pomostów. Zacząłem je budować między nauką a medycyną, potem anatomią i radiologią, radiologią i chirurgią itd. Mam nie mniej wiedzy radiologicznej, niż chirurg. Jestem zapraszany na spotkania kliniczne do radiologów, chirurgów i cieszę się, że to, co robię, ich interesuje. Ja trochę z innej perspektywy podchodzę do medycyny, patrzę jak nowe rozwiązania, nowsze technologie do niej zaprząc. To wielka przyjemność współpracować z tym środowiskiem i widzieć efekty swojej pracy, że to pomaga i lekarzom, i pacjentom, i studentom medycyny.

Teraz czas na Polskę

Kilka miesięcy temu profesor Nowiński wrócił do Polski.

- W pewnym momencie człowiek nasycił się latem, dobrobytem, basenami i zaczął myśleć, czy można to samo, co zrobił tam, robić też w Polsce - mówi naukowiec. - Dlatego wróciłem i próbuję stworzyć Polskie Centrum Neurotechnologiczne. Jesteśmy na etapie składania grantów. Chcę kontynuować współpracę z czołowymi instytucjami światowymi, ale już w Polsce.

Jak mówi, mózg to nie tylko wyzwanie dla ludzkości, ale również olbrzymia szansa rynkowa. Społeczeństwo się starzeje, 1/3 dorosłej populacji świata cierpi na choroby neurologiczne, choroby mózgu są najczęstsze, ich koszt jest bardzo wysoki i systematycznie rośnie.

Centrum byłoby częścią Polskiego Technopolis, czyli innowacyjno-technologicznej wizytówki Polski, zalążkiem polskiej Doliny Krzemowej. Profesor uważa, że wyzwaniem początku XXI wieku jest zbudowanie Polski Innowacyjnej, na całym jej obszarze. - Po transformacjach ustrojowej i gospodarczej należy pilnie dokonać transformacji innowacyjnej. Zadanie to znacznie ułatwia fakt, że jesteśmy narodem twórczym i że Polacy są szczególnie utalentowani naukowo. Wielu odnosi fenomenalne sukcesy, jednakże zwykle poza krajem. Nasi utalentowani studenci wygrywają międzynarodowe konkursy w wielu dziedzinach. Mamy więc właściwy materiał ludzki do tworzenia Polski Innowacyjnej. Dlaczego więc dotychczas jej nie zbudowaliśmy? - zastanawia się.

Prof. Wiesław Nowiński
- polski naukowiec, profesor w dziedzinie nauk technicznych. Jest autorem komputerowej mapy mózgu i laureatem ponad 40 prestiżowych światowych nagród.

W 1991 roku wyjechał do Singapuru, gdzie pracował w Agencji ds. Nauki, Technologii i Badań. Opracował pierwszy komputerowy atlas mózgu (dotąd powstało ich 35). Jest autorem 51 wniosków patentowych i ponad 500 publikacji naukowych.

Współpracuje z najlepszymi szpitalami w USA (Johns Hopkins, Mayo Clinic, Harvard Medical/MGH) i światowym korporacjami medycznymi (Medtronic, Brainlab, Elekta, Siemens, Philips).

W 2012 r. został wyróżniony nagrodą „Wybitny Polak, ” w 2013 r. otrzymał tytuł „Pioniera Medycyny” od Society for Brain Mapping and Therapeutics (USA). W 2014 nominowany był do Nagrody Europejskiego Wynalazcy. Od grudnia 2015 jest naukowcem warszawskiego Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego. Chce zbudować Polskie Centrum Neurotechnologiczne, opracowuje koncepcję powstania polskiej Doliny Krzemowej.

Komentarze

Komentowanie artykułów jest możliwe wyłącznie dla zalogowanych Użytkowników. Cenimy wolność słowa i nieskrępowane dyskusje, ale serdecznie prosimy o przestrzeganie kultury osobistej, dobrych obyczajów i reguł prawa. Wszelkie wpisy, które nie są zgodne ze standardami, proszę zgłaszać do moderacji. Zaloguj się lub załóż konto

Nie hejtuj, pisz kulturalne i zgodne z prawem komentarze! Jeśli widzisz niestosowny wpis - kliknij „zgłoś nadużycie”.

Podaj powód zgłoszenia

Nikt jeszcze nie skomentował tego artykułu.
Dodaj ogłoszenie