Działalność naukowa

Moje prace naukowe skupiają się na dziedzinie optyki biomedycznej i dotyczą rozwoju nowych metod diagnostyki medycznej i oceny ich przydatności do badań w warunkach klinicznych. Moje badania koncentrują się na pomiarach laserowo-dopplerowskich (LD) do oceny perfuzji tkanek oraz technikach opartych na spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) do szacowania zmian w utlenowaniu i perfuzji mózgu. Poniższe osiągnięcia odzwierciedlają moje zaangażowanie w rozwój optyki biomedycznej i poprawę diagnostyki klinicznej poprzez zastosowanie innowacyjnych metod optycznych:

  1. Wielokanałowe badania perfuzji w wykorzystaniem wieloświatłowodowej sondy LD: Opracowałem wielokanałową sondę LD do pomiaru perfuzji tkanek, która pozwala na rozróżnianie informacji pochodzących z różnych głębokości tkanek. Prace te obejmowały opracowanie metod kalibracji urządzeń LD oraz propozycję metody szacowania rozkładów prędkości krwinek czerwonych w tkankach.
  2. Metodologia topograficznej oceny utlenowania kory mózgowej: przyczyniłem się do konstrukcji wielokanałowego urządzenia NIRS do obrazowania kory mózgowej w czasie rzeczywistym podczas stymulacji kory ruchowej oraz do oceny utlenowania kory mózgowej u pacjentów poddawanych endarterektomii tętnicy szyjnej.
  3. Badania teoretyczne nad optymalizacją algorytmów analizy sygnałów optycznych: Moje badania obejmowały optymalizację algorytmów do wyznaczania zmian współczynnika absorpcji z dyskryminacją głębokości z wykorzystaniem zmian momentów statystycznych zmierzonych rozkładów czasów przelotu fotonów w badanej tkance. W tych badaniach wykorzystywano metody symulacji penetracji fotonów w badanej tkance z wykorzystaniem metody Monte Carlo oraz technik opartych na rozwiązaniu równania dyfuzji fotonów.
  4. Metodologia pomiaru fluorescencji w tkankach mózgowych: Wspólnie z zespołami z Berlina (Physikalisch-Technische Bundesanstalt i Szpital Charite) wykazałem, że fluorescencję można wzbudzać w barwniku krążącym w mózgu i detekować fotony światła fluorescencyjnego na powierzchni głowy. Ta metodyka została opatentowana przez Niemiecki Urząd Patentowy i zoptymalizowana do spektroskopowych pomiarów fluorescencji.
  5. Rozwój metodyki badań mózgu z zastosowaniem kamery CCD: Wraz ze współpracownikami opracowałem metodę pomiaru zmian w absorpcji tkanek mózgowych przy użyciu czasowo-rozdzielczej kamery CCD ze wzmacniaczem obrazu. Metoda ta pozwala na bezkontaktowe obrazowanie badanych tkanek, stanowiąc alternatywę dla typowo stosowanych w NIRS technik wymagających użycia światłowodów.
  6. Ocena perfuzji mózgowej za pomocą optycznego środka kontrastowego: Wspólnie z zespołem wykazaliśmy, że optyczny pomiar perfuzji mózgowej przy użyciu zieleni indocyjaninowej jest możliwy nawet przy odległości źródło-detektor wynoszącej 9 cm. Te nowatorskie prace potwierdziły, że pomiary przy dużych odległościach źródło-detektor są bardziej czułe na zmiany w absorpcji zachodzące na większych głębokościach tkanek.
  7. Kliniczna walidacja metod optycznych: Wraz ze współpracownikami przeprowadziliśmy ocenę klinicznej użyteczności  metod optycznych w badaniach niewydolności perfuzji mózgowej spowodowanej urazem mózgu, krwotokiem wewnątrzmózgowym, obrzękiem mózgu i zatrzymaniem krążenia mózgowego.
  8. Wielomodalna ocena sprzężenia neuronalno-naczyniowego: Koordynuję badania związanych z oceną zjawisk sprzężenia neuro-naczyniowego z wykorzystaniem spektroskopii bliskiej podczerwieni, elektroencefalografii i magnetoencefalografii.