VP7 – Aplikovaný výzkum v onkologii

Hlavním cílem výzkumného programu VP7 je rozvoj výzkumných aktivit, zaměřených na oblast experimentální onkochirurgie, preklinické a klinické laboratoní diagnostiky nádorových onemocnění, zobrazovacích diagnostických metod, analýzy biosignálů a datových souborů.

Jedním z nástrojů pro podporu výzkumu v této oblasti je akvizice špičkových výzkumných pracovníků z ČR a také ze zahraničí.

Na realizaci VP7 se podílí Fakultní nemocnice Ostrava a také Lékařská fakulta Ostravské univerzity.

Výzkumný program je tvořen 10 hlavními aktivitami.

Realizace aktivit je vedena partnerem FNO, na dílčích aktivitách se podílí také Lékařská fakulta OU. FNO má roli odborného garanta a zajišťuje propojení jednotlivých výzkumných činností v praktické a klinické rovině, pracovníci LF OU zapojeni do tohoto výzkumného programu pak umožní provázanost aktivit s vědecko-výzkumným zázemím fakulty a aplikovatelnost poznatků do vzdělávacího procesu studentů OU, resp. dalších VaV pracovníků LF OU.

Jednotlivé aktivity, resp. výstupy a přínosy VP7 se propíší do náplně již existujících doktorských studijních programů OU nebo do studijních programů, které jsou v procesu akreditace:

Odkazy na jednotlivé SP:

SUBTASK 1 - Experimentální onkochirurgie

• DSP Neurovědy
• DSP Chirurgické obory

SUBTASK 2 - Preklinická a klinická laboratorní diagnostika v moderní onkologii

• DSP Biochemie – v akreditačním procesu
• DSP Experimentální hematologie a onkologie

SUBTASK 3 - Analýza medicínských dat s využitím strojového učení a umělé inteligence, data mining

• DSP Neurovědy
• DSP Chirurgické obory
• DSP Vnitřní lékařství – v akreditačním procesu

Subtask 1 Experimentální onkochirurgie

Výzkumné aktivity v oblasti experimentální onkochirurgie jsou zaměřené na vývoj a inovaci v oblasti zdravotnických prostředků a pokročilých technologií v onkochirurgii ve spolupráci s komerčními partnery, zaměřené na klinické zkoušky a validace zdravotnických prostředků a testování moderních softwarových řešení. Spolupráce probíhá napříč jednotlivými VP.

Napříč výzkumnými aktivitami jsou využívány nové technologie využívající virtuální a augmentovanou realitu, pokročilou detekci obrazu 3D kamer a umělou inteligenci.

Ve spolupráci s týmy VŠB se vyvíjí nová softwarová řešení i návrhy přístrojů sloužících k diagostice a léčbě.

Odborné zaměření subtasku je:

• Experimentální onkochirurgie, jež vede k vývoji a inovaci v oblasti zdravotnických prostředků a pokročilých technologií v onkochirurgii
• Výzkum spinocelulárního karcinomu ve stomatochirurgii
• Vývoj přístroje na časnou detekci zánětu operační rány pomocí pokročilé termické analýzy
• Zaměření na využit virtuální a augmentované reality a pokročilé analýzy pohybových vzorců

Subtask 1 Experimentální chirurgie je tvořena 4 hlavními aktivitami:

1. Nové technologie v hepatoonkologii, gastroenterologii a biomedicínském výzkumu, telementoring
2. Výzkum spinocelulárního karcinomu – stomatochirurgie
3. Termodetektor zánětu rány
4. Experimentální onkoneurochirurgie, anatomie a virtuální realita v klinické praxi

Subtask 2 Preklinická a klinická diagnostika v moderní onkologii

Onkologie je velice dynamickým oborem, který propojuje jednotlivé oblasti jak chirurgických, tak interních oborů. Základem těchto oborů je laboratorní diagnostika, která má nezastupitelné místo v komplexní onkologické péči o pacienta. Studium civilizačních onemocnění a onkologických onemocnění spolu úzce souvisí, proto v současné době je velice důležitá identifikace a studium nových laboratorních biomarkerů, která by umožnila sledovat dynamický vývoj interních onemocnění, diagnostikovat dané onemocnění a v neposlední míře přispěla také k časné diagnostice v rámci komplexní onkologické péče. Nejedná se pouze o biomarkery interních onemocnění ale také o onkologické onemocnění. Jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících oblastí terapie solidních nádorů je imunoterapie. Předpokládáme vznik nových multicentrických týmů, které budou právě zaměřeny na multicentrické studie v této nesmírně důležité diagnostické oblasti s potenciálem transferů poznatků do rutinní diagnostické a terapeutické praxe.

Zobrazovací techniky, zejména MRI a CT jsou základem pro diagnostiku a monitoraci léčby většiny onkologických i jiných onemocnění. Využití zdrojových dat těchto diagnostických metod v prostředí virtuálni reality, nebo příprava 3D modelů přináší nové možnosti v plánování i samotné realizaci zejména operační léčby.

Odborné zaměření subtasku je:

• výzkum na poli laboratorní diagnostiky onkologických a interních onemocnění
• využití virtuální, augmentované reality a 3D tisku při přípravě a realizaci operačních výkonů

Subtask 2 Preklinická a klinická diagnostika v moderní onkologii je tvořena 4 hlavními aktivitami:

1. Trojrozměrná navigace v reálném čase, využití VR a AR v hepatochirurgii, onkochirurgii, radiodiagnostice
2. Zpracování obrazových dat – Radiodiagnostika a Experimentální radiochirurgie, 3D modelování a 3D tisk
3. Studium prediktorů imunoterapie u solidních nádorů a hematologických malignit – hematopatologie a imunomonitoring
4. Identifikace a studium nových laboratorních biomarkerů interních onemocnění – ULM a vnitřní lékařství

Subtask 3: Analýza medicínských dat s využitím strojového učení a umělé inteligence, data mining

Náplní třetího subtasku je pokročilá analýza medicínských dat, která se v současnosti neobejde bez využití inovativních metod zahrnujících strojové učení a umělou inteligenci. Vytěžování dat (data mining) přináší analytické postupy, které získávají z dat informace, které nejsou jasně patrné a zůstávají při běžném hodnocení skryté, přičemž tyto informace můžou být pro další léčbu či prognózu pacienta velmi důležité.

Hodnocení velkých souborů s textovými, číselnými či obrazovými daty umožní lépe pochopit vztah mezi příčinou a následkem, který je v léčbě onemocnění klíčový. Strojové učení umožní vytvořit algoritmy efektivně asistující lékaři při hodnocení klinických dat a navrhování optimálních léčebných postupů.

Odborné zaměření subtasku:

1. Odborným zaměřením aktivity Zpracování a segmentace obrazových dat, je analýza velkého souboru obrazových dat z CT či magnetické rezonance a vytvoření softwaru umožňujícího automatickou segmentaci patologických či anatomických struktur.
2. Odborným zaměřením aktivity Analýza velkých souborů textových a číselných dat je vytěžování a statistická analýza dat ze zdravotnické dokumentace.

Subtask 3 Analýza medicínských dat s využitím strojového učení a umělé inteligence, data mining je tvořen 2 hlavními aktivitami:

1. Zpracování a segmentace obrazových dat
2. Analýza velkých souborů textových a číselných dat

Spolupráce s dalšími VP a spolupracujícími subjekty

Z důvodu velmi silné mezioborové vazby spolupracuje výzkumný tým VP7 na některých dílčích aktivitách s výzkumnými týmy:

VP9 subtask 1 HA1 – společně VP7 a VP 9 vyvíjí nově navržené nástroje pro biopsii jaterní tkáně s možností radiofrekvenčního ošetření punkčního kanálu po vpichu, přičemž tým VP7 má úlohu definice vstupních požadavků a okrajových podmínek, podílí se na vývoji funkčního prototypu, testování in vivo, přičemž technologický vývoj je na VP9

VP9 subtask 4 HA2 – VŠB dodá vyvinutý SW (VP9) na základě parametrů FNO, která (VP7) zrealizuje testování SW v medicínském prostředí

VP9 subtask 4 HA2 – při vývoji nového SW (VP9) definuje VP7 základní parametry a zajišťuje testování robustnosti algoritmu na klinických datech

VP6 – společně VP6 a VP7 Identifikují molekulární změny v nádorových buňkách pacientů v rezistentních/agresivních stádiích monoklonálních gamapatií a validace a funkční charakterizace mutací genu