Strefa wiedzy

Jedna technologia – trzy zastosowania medyczne

Dzięki opracowaniu nowej technologii i konstrukcji głowicy ScanHybrid II w ramach projektu FIRIMAS Spółka rozwija trzy systemy medyczne, skierowane na zupełnie odrębne rynki: alergologii, dermatologii i epidemiologii.

Rynek docelowy potencjalnych odbiorców dla systemów medycznych Spółki jest częścią ogromnego globalnego rynku urządzeń termowizyjnych określanego mianem rynku obrazowania termalnego lub rynku obrazowania w podczerwieni. Rynek dla systemów pomiaru temperatury skóry/ciała człowieka dopiero się tworzy, lecz eksperci przewidują, że będzie to najszybciej rosnąca część rynku kamer termowizyjnych. Rynek tego typu urządzeń jest bardzo hermetyczny i nie pozbawiony technologicznych barier wejścia. Spółka świadomie i celowo zamierza zawęzić swoją aktywność do wąskiej części tego rynku, dotyczącej systemów do pomiarów rozkładu temperatury na skórze/ciała człowieka i jej automatycznej interpretacji. 

O hermetyczności rynku urządzeń termowizyjnych świadczy fakt, iż funkcjonuje na nim kilku dostawców detektorów termowizyjnych (prawie 90% detektorów pochodzi z USA, Francji, Izraela i Chin) i kilkunastu głównych producentów sprzętu wykorzystującego te detektory (nawet rynek chiński charakteryzuje się ograniczoną konkurencją w tym zakresie). 

Niewątpliwą zaletą jest zdalny pomiar temperatury (obiekt pomiaru może znajdować się nawet kilka metrów od detektora), co znacząco minimalizuje ryzyko bezpośredniego kontaktu z obiektem w przypadku zagrożenia epidemiologicznego. 

SkinSENSE™ – diagnostyka alergii

Z punktu widzenia poziomu gotowości technologicznej podstawowym produktem, który obecnie znajduje się w fazie przygotowania rejestracji jest profesjonalny system medyczny SkinSENSE™.  Pozwala on na całkowicie skomputeryzowaną ocenę wyników skórnych testów alergicznych zarówno płatkowych („Patch Tests”) przeznaczonych do specjalistycznej diagnostyki alergii kontaktowych, jak również najpopularniejszych na rynku testów punktowych („Prick Tests”), które uznawane są przez European Academy of Allergy and Clinical Immunology (EAACI) za złoty standard diagnostyczny o wysokim stopniu referencji klinicznej.Urządzenie jest zgodne z dostępnymi obecnie na rynku zestawami do wykonywania testów skórnych, w tym światowych producentów takich jak np. Alergohparma™, Stallergenes™, Lofarma-Allergeni™, ALK Abellò™, jak również z gotowymi komorami testowymi takimi jak: TRUE-Tests™, czy IQ by Chemotechnique™.

Testy typu Prick, do odczytu których służy system SkinSense™
Zdjęcie: U.S. Air Force Hospital Langley, Va. photo by Airman 1st Class Austin Harvill/Released

System SkinSENSE™ wyposażono w unikalny moduł analityczny wykorzystujący sztuczną inteligencję (opracowany we współpracy z zespołem naukowców Zakładu Sztucznej Inteligencji Politechniki Warszawskiej pod kier. dr hab. R. Nowaka) oraz w opcję przetwarzania uzyskanych obrazów on-line w chmurze obliczeniowej.

Dzięki Sztucznej Inteligencji osoba wykonująca badanie, otrzymuje niemal natychmiast na swoim monitorze przetworzony obraz ogniska alergicznego wraz z raportem analitycznym. Z kolei korzystanie z utrwalonych cyfrowo wyników testów przez lekarzy-specjalistów jest ułatwione dzięki założonej zgodności z międzynarodowym standardem zobrazowania  medycznego DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).     

Nowa metoda oceny testów alergicznych typu Prick i Patch w paśmie widzialnym oraz LWIR, oferuje nie tylko możliwość pokazania podskórnego alergicznego odczynu hipertermicznego niewidocznego gołym okiem, powala na naukowe podejście do ustalenia intensywności odpowiedzi alergicznej na zaaplikowany konkretny alergen czy hapten, za pomocą mierzalnych biomarkerów termodynamicznych. Należy zaznaczyć, że naukową zasadność zastosowanie tej metody do obiektywnej oceny wyników skórnych testów alergicznych, potwierdzają najnowsze badania eksperymentalne z użyciem techniki LDF (Laser-Doppler-Flowmetry/Laserowy Przepływomierz Dopplera) zastosowanej do analizy czynnościowej mikrokrążenia w przebiegu skórnej reakcji alergicznej, a konkretnie  komponentu histaminowego modulującego lokalną perfuzyjność.Jednakże technika LDF nie jest dostosowana do praktycznej oceny klinicznej i wykorzystuje się ją wyłącznie do celów naukowych (Justo et al., 2016). 

Należy podkreślić, że w odróżnieniu od zestawów termowizyjnych używanych dotychczas w eksperymentach naukowych, zespół B+R Spółki sformułował na nowo założenia konstrukcyjne. Zmiany te dotyczyły krytycznych parametrów rozdzielczości przestrzennej (iFOV) modułu termowizyjnego, przy jednoczesnym wymogu ograniczenia błędu bezwzględnego pomiaru temperatury naskórnej poniżej ± 0,1˚C, a także koniecznym zapewnieniu znakomitej powtarzalności zobrazowania izoterm (wahania poniżej ±0.05˚C) oraz przy rozdzielczości pomiaru temperatury poniżej 40mK i NETD <35mK. Powyższe parametry stawiają urządzenie SkinSense™ na czołowym miejscu wśród rozwiązań obecnych na rynku. Jednocześnie stanowią one wyznacznik techniczny dla całego segmentu medycznego sprzętu do skaningu w podczerwieni i na obecnym etapie są unikalne w skali światowej. 

W świetle obecnego stanu techniki, opracowanie nowej generacji systemu skaningowego w podczerwieni nadającego się do celów obrazowania medycznego, wymaga nie tylko odpowiedniej korekcji niejednorodności (NUC) sygnału wyjściowego z matrycy mikrobolometrycznej, prowadzącej do usunięcia szumu FPN w generowanym termogramie, ale przede wszystkim, eliminacji negatywnego wpływu zjawiska dryftu temperaturowego na wyniki pomiaru. Problemy z korekcją niejednorodności za pomocą wprowadzania odpowiednich poprawek normalizujących jest podnoszony od kilku lat, w tym również w najnowszych publikacjach autorów badających różnorodne narzędzia kalibracyjne (Liu & Sui, 2017; Wolf et al., 2016). Wyzwaniem było stworzenie optymalnego rozwiązania, opartego o własne założenia projektowe, stanowiącego unikalny know-how Spółki. 

Kluczową innowacją produktową jest sformułowanie warunków brzegowych dla zaprogramowania środowiska sztucznej inteligencji mającej służyć analizie cyfrowych hybrydowych obrazów medycznych. Moduły Sztucznej Inteligencji pozwalają na unikalną, zautomatyzowaną ocenę wielokryterialną ujawnionych patologii, z uwzględnieniem ich sygnatur hipertermicznych i propagacji tkankowej z warstwy waskularnej czyli na poziomie niedostępnym dla współczesnych systemów obrazowania dermatoskopowego. Umożliwia to obiektywną ocenę zarówno wyników skórnych testów alergicznych, jak i ryzyka transformacji nowotworowej skórnych zmian dysplastycznych.

Uzyskanie międzynarodowej ochrony patentowej w obszarze MedTech

Polska Agencja Rozwoju...

Zgłoszony, przez dr. J. Stępnia oraz zespół,  został do opatentowania, do UP RP (w kwietniu 2018), wynalazek (P.425395), następnie skierowany do ochrony międzynarodowej w ramach procedury PCT. Zawiera on komponenty techniczne, które w przypadku udzielania ochrony patentowej, pozwolą skutecznie zabezpieczyć pierwszeństwo, ale również przyszłą pozycję rynkową rozwiązań opracowanych przez Spółkę w dłuższej perspektywie czasowej, pozwalając na pełne wykorzystanie potencjału systemu SkinSENSE™ .

Po raz pierwszy w skali światowej, system SkinSENSE™ oferować będzie obiektywny, wystandaryzowany odczyt wyników testów z panelami alergenowymi czy haptenowymi. Będzie on zapisywany zgodnie z komputerowo wyznaczonym indeksem, skorelowanym z hybrydowym obrazem alergicznego odczynu hipertermicznego i odczynu skórnego.

Przewaga opracowanego przez Spółkę rozwiązania polega na całkowitej zmianie funkcjonalności dotychczas stosowanych testów skórnych poprzez połączenie ich z w pełni cyfrowym systemem odczytu i oceny parametrycznej w oparciu o nowej klasy biofizyczne markery termodynamiczne, spełniające wymogi EBM (Evidence-Based-Medicine). Wyeliminowane zostanie lub sprowadzone niemal do zera ryzyko błędnego odczytu testu na skutek mylnej interpretacji skórnej symptomatologii reakcji alergicznej. 

System SkinSENSE™ to rozwiązanie w pełni profesjonalne skierowane do klinik i gabinetów lekarzy specjalistów alergologów. W dalszej kolejności skierowane także do lekarzy pierwszego kontaktu, lekarzy rodzinnych, pediatrów, a także do specjalistów z innych dziedzin medycyny stykających się praktycznie z problemem alergii, szczególnie alergii kontaktowych powiązanych z nowoczesną implantologią, wymagających przed-zabiegowej oceny alergologicznej.

Badania kliniczne

Spółka z sukcesem zakończyła 2-letni cykl badań klinicznych pt. „IRFAN (InfraRed Imaging of Field of Allergic reactioNs) - ocena warunkach klinicznych wyrobu medycznego InfraScan™ przeznaczonego do nieinwazyjnego obrazowania medycznego w podczerwieni wyników skórnych testów alergicznych typu punktowego („Prick Tests”) oraz typu płatkowego („Patch Tests”). Studium walidacyjne, porównawcze, czułości detekcyjnej nowej metody funkcjonalnego obrazowania termowizyjnego wyników skórnych testów alergicznych, wobec aktualnie obowiązującego referencyjnego standardu klinicznego stosowanego przy odczycie testów punktowych („Prick Tests”) oraz testów płatkowych („Patch Tests”).” (Nr. MESX/ISC /09/18), który realizowany był pod kontrolą Urzędu Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, w Klinice Chorób Wewnętrznych, Pneumonologii, Alergologii i Immunologii Klinicznej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie pod kierownictwem Głównego Badacza Pani Prof. dr hab. n. med. Kariny Jahnz-Różyk. 

Badania kliniczne wykazały bardzo wysoką zgodność (94%) pomiędzy nową metodą i metodą referencyjną. Jednak co jest kluczowe, uwzględniając te wyniki testów skórnych dla których średnica bąbla w miejscu podania alergenu była nieznaczna („clinically non-significant”) tj. nieznacząca pod względem klinicznym, a z innych badań wynika, że za taki może być uznany bąbel o średnicy rzędu 3-4 mm (por. Heinzerling L et al., The skin prick test – European standards, Clinical and Translational Allergy volume 3, Art. No.3 2013), uzyskano bardzo wysoką predykcję dla sztucznej inteligencji opisanej klasyczną krzywą stosowaną w ocenie jakości testów medycznych - ROC (Receiver Operating Characteristic). Krzywa ta ilustruje związek statystyczny pomiędzy czułością i specyficznością badanego testu. Kluczowym parametrem wynikającym z krzywej ROC jest tzw. wskaźnik AUC (Area Under Curve tj. wielkość pola pod krzywą ROC, którego wartość zawiera się w przedziale <0; 1>). Z analizy statystycznej materiału uzyskanego z przeprowadzonego badania klinicznego otrzymano znakomity wynik wskaźnika AUC na poziomie 0.94, ilustrujący trafność wyników dla nowej metody (im większy wskaźnik AUC, tym jakość predykcji testu jest wyższa).

Krzywa ROC dla nowej metody wspartej Sztuczną Inteligencją (siecią neuronową), bez wyników niespecyficznych.

Wskaźnik
AUC
Błąd
stand.
Istotność
asymptotyczna
Przedział ufności (0,95)
0,9460,0080,000dolna granica0,931
górna granica0,961
Wskaźnik AUCBłąd stand.Istotność asymptotycznaPrzedział ufności (0,95)
0,9460,0080,000dolna granicagórna granica
0,9310,961

Główne rozwiązania sprzętowe są wspólne dla wariantu głowicy SkinSENSE™ i InfraSkin™ i obejmują złożone metody kompensacji dryftu temperaturowego matrycy mikrobolometrycznej i stabilizacji temperaturowej jej środowiska pracy. Skojarzone są z innowacyjną techniką usuwania niejednorodności odpowiedzi poszczególnych termodetektorów tworzących macierz oraz z precyzyjną kalibracją w wąskim zakresie warunków temperaturowych. Rodzi to łącznie istotną przewagę nad obecnymi na rynku rozwiązaniami konkurencyjnymi. Ponadto, rozwinięcie własnego systemu kalibracji sprzętowej jest unikalne w skali producentów systemów termowizyjnych. Dodatkowym elementem wprowadzającym nowość do programowania parametrycznego systemów termowizyjnych jest własny model komputerowy pozwalający optymalizować rozdzielczość geometryczną sytemu (iFOV).  Dzięki temu układ optoelektroniczny dający efektywnie rozdzielczości (w wymiarze liniowym) na poziomie pola skórnego <0,3 mm jest odpowiednio korygowany. Zwiększenie rozdzielczości iFOV systemu SkinSense™ i InfraSkin o 50% w stosunku do standardowych rozwiązań obecnych na rynku pozwoli wielokrotnie zwiększyć dystynkcję odwzorowania anomalii przez oprogramowanie zwłaszcza w kontekście analizy termogramu dokonywanej przez oprogramowanie wykorzystujące sztuczną inteligencję. 

Prace B+R w tym zakresie  realizowane są głównie w ramach projektu „FOTONICA (Fully automated OptoelecTronical System for Noninvasive Imaging in Clinical Applications) - Sztuczna Inteligencja wspomagająca zaawansowane rozwiązania fotoniczne w automatycznych diagnostycznych systemach medycznych.

Poza pracami stricte badawczymi, rozwijane są równolegle prace projektowe w zakresie infrastruktury informatycznej, szczególnie przetwarzania w chmurze wyników badań diagnostycznych przez algorytmy Sztucznej Inteligencji wytrenowane na unikalnym zbiorze obrazów odczynów alergicznych wykonanych za pomocą głowicy ScanHybrid II. Spółka buduje bazę danych hiper-spektralnych obrazów reakcji alergologicznych, której zawartość będzie unikalna w skali międzynarodowej. 

Celem tych prac jest maksymalizacja użyteczności unikalnych danych gromadzonych przez Spółkę, zarówno w modelu biznesowym (monetyzacja danych), jak i naukowym.

Dla linii produktów diagnostycznych, optymalnym modelem, zarówno pod względem operacyjnym, jak i finansowym będzie wdrożenie rynkowe, polegające na przygotowaniu specjalistycznego systemu wraz z konieczną infrastrukturą informatyczną i skierowanie go do sprzedaży odbiorcom profesjonalnym (klinik, poliklinik, gabinetów lekarskich), w ramach aliansu strategicznego z obecnymi producentami zestawów do przeprowadzania skórnych testów alergicznych, jako tzw. augmented systemic solution, (kanał B2B). 

ALERGIA - STATYSTYKI

Według Światowej Organizacji Alergologii (WAO), alergia plasuje się na trzecim miejscu na liście najczęściej występujących chorób przewlekłych i zaliczana jest do tzw. chorób cywilizacyjnych, których zwalczanie stanowi aktualnie międzynarodowy priorytet zarówno dla instytucji opieki zdrowotnej, jak i dla poszczególnych rządów. WAO określiła już dziesięć lat temu wiek XXI wiekiem epidemii alergii (World Allergy Organization, 2011). Eksperci WHO oceniają, że rocznie przybywa w populacji od 0,5 do 2,5% alergików. Żadna z pozostałych chorób cywilizacyjnych nie ma aż takiego tempa przyrostu.

WAO szacuje, że ponad 300 milionów osób na całym świecie cierpi na najpoważniejszą, jeśli chodzi o skutki zdrowotne i koszty leczenia postać alergii, czyli na astmę̨ alergiczną, z czego około połowa mieszka w krajach rozwijających się (w tym w Indiach i Chinach), a do roku 2025 liczba chorych zwiększy się do 400 mln (Pawankar, 2014).

Już dzisiaj problem alergii jest powszechny, na całym świecie ok. 400 mln osób boryka się z alergicznym nieżytem nosa. Niepokojące jest to, że wzrost częstości zapadania na choroby alergiczne w krajach wysoko-uprzemysłowionych trwa nieprzerwanie od ponad 50 lat, przy czym najgorsze jest to, że już teraz, wskaźnik nadwrażliwości na jeden lub więcej alergenów/haptenów wśród dzieci w wieku szkolnym, zbliża się do ok. 50%. Europejska Akademia Alergologii i Immunologii Klinicznej (EAACI) przewiduje, że w ciągu najbliższych 15 lat, więcej niż połowa Europejczyków będzie cierpieć z powodu jakiegoś rodzaju alergii.

Jeśli chodzi o Unię Europejską, to Komisja Europejska uznała, że alergia stanowi obecnie, obok chorób nowotworowych, najpoważniejszy problem zdrowotny i ocenia, że ma ona już rozmiary pandemii, która w samej tylko Europie dotyka ponad 150 milionów osób, oraz zbieżnie z tendencją ogólnoświatową, już 1 na 3 spośród europejskich dzieci ma alergię. Zdaniem ekspertów obserwowany w Europie trend w zachorowalności na różne typy alergii uzasadnia twierdzenie, że w perspektywie nadchodzącej dekady należy spodziewać się, że nie mniej niż 50% wszystkich Europejczyków będzie zgłaszało się do lekarza z objawami takiej czy innej nadwrażliwości.

Z badań wynika, że aż 9 mln Polaków cierpi na katar alergiczny, a ponad 5,5 mln ma objawy astmy, niestety wśród osób rzeczywiście cierpiących na różne typy alergii, jedynie 30% jest obiektywnie zdiagnozowane za pomocą specjalistycznych testów i zadaje sobie sprawę̨, co jest źródłem ich choroby, oraz poddaje się systematycznemu leczeniu.

Metaanalizy wskazują także, że wykonanie skórnych testów alergicznych typu płatkowego („Patch Tests”) u pacjentów z podejrzeniem alergii kontaktowej, zmniejsza ogólne koszty leczenia i zwiększa odsetek pacjentów, u których możliwe było postawienie klinicznego rozpoznania (wg. wieloośrodkowych badań amerykańskich) z 69% do 88%.

Jeżeli zastosować podobną miarę dotyczącą skali korzyści, do średnich kosztów pośrednich ponoszonych przez poszczególne krajowe systemy opieki zdrowotnej z tytułu przewlekłości diagnozowania (i leczenia) innych chorób alergicznych, to nie można wykluczyć zainteresowania badanym instrumentem SkinSENSE™ ze strony europejskich państwowych refundatorów wydatków ponoszonych na szybką, tanią i dokładną diagnostykę chorób alergicznych, co może mieć także potencjalny wpływ na rekomendacje odnośnie zastosowania nowej procedury automatyzującej odczyt wyników skórnych testów alergicznych w najbliższej perspektywie.

Ponieważ produkt SkinSENSE™ ma charakter uniwersalny, wraz z postępami w rejestracji geograficznej, konieczne będzie zwiększanie zaangażowania i/lub samej puli partnerów będących odbiorcami produktu w relacji B2B. Dotyczy to nie tylko dużych koncernów medyczno-farmaceutycznych dostarczających testy alergiczne na rynki światowe, ale także potencjalnie lokalnych producentów tych testów o zasięgu kontynentalnym czy krajowym. 

Takie podejście racjonalizuje wydatki na tworzenie niezależnego kanału dystrybucyjnego, w tym redukuje znaczące koszty logistyczne i operacyjne, ale także minimalizuje konieczne wydatki promocyjne, przy jednoczesnym zapewnieniu dostępu do istniejących już międzynarodowych kanałów dystrybucji. 

W ramach planowania konkurencyjnej strategii rynkowej analizowany jest też model alternatywnej dystrybucji oparty o sieć agentów – posiadających wyłączność geograficzną i specjalizujących się w dostawie medycznych systemów diagnostycznych i odczynników (hurtownicy medyczni). Taki model również zakłada transfer kosztów logistycznych poprzez odpowiednie umowy handlowe i podział marży dystrybucyjnej. 

Ponieważ projektowane systemy diagnostyczne nie posiadają bezpośredniej konkurencji, Spółka przeprowadziła analizę zapotrzebowania na instrumentalną diagnostykę alergologiczna i dermatologiczną z uwzględnieniem istniejącego potencjału rynku oraz jego rozszerzania o kolejne segmenty użytkowników profesjonalnych takich jak: lekarze rodzinni/lekarze pierwszego kontaktu, pediatrzy, pulmonolodzy i laryngolodzy. Projektowane systemy diagnostyczne są poddawane badaniom certyfikacyjnym wymaganym dla wyrobów medycznych.

Rynek wyrobów medycznych dla alergologii

Spółka analizując użyteczność urządzenia SkinSense™ postawił na doskonałe dopasowanie produktu do potrzeb użytkowników docelowych - lekarzy przeprowadzających badania in vivo w kierunku alergii za pomocą testów skórnych. Wynika ono wprost z dwóch kluczowych cech urządzenia czyniącego go przełomowym:

  • najwyższej możliwej dokładności obrazowania hipertermicznego odczynu alergicznego oraz intuicyjnego i łatwego sposobu przeprowadzania odczytu wyników testu (w czasie krótszym niż 10 sekund pojawia się obraz termograficzny ogniska alergicznego dla całej serii testów);
  • zastosowanie do analizy obrazów termograficznych uzyskanych z urządzenia SkinSense™ algorytmu analizującego parametry biofizycznych markerów termicznych, podpowiadającego lekarzowi poprawne rozpoznanie.

Kombinacja tych dwóch cech powoduje, że instrument SkinSense™ wraz z algorytmem analitycznym tworzą nowatorski system diagnostyczny, który może być z powodzeniem wykorzystywany zarówno przez doświadczonych lekarzy specjalistów alergologów w codziennej praktyce, jak również, co jest innowacją, przez lekarzy pierwszego kontaktu, którzy zechcą rozszerzyć swoją ofertę usług medycznych o badania alergii wykonywane na miejscu, a nie poprzez wypisanie zlecenia na testy.

Z punktu widzenia segmentacji rynkowej nowa metoda oraz związany z nią system, adresowane są do dwóch segmentów odbiorców profesjonalnych:

  • rynek pierwotny (primary market) – który stanowią lekarze specjaliści alergolodzy i ośrodki diagnostyczne, dla których SkinSense™ jest narzędziem codziennego użytku, znacząco automatyzującym i ułatwiającym dotychczasowa pracę z testami skórnymi typu „Prick Tests” i „Patch Tests”, oraz
  • rynek wtórny (secondary market) – który stanowią lekarze pierwszego kontaktu, lekarze rodzinni, lekarze pediatrzy i ośrodki medycyny rodzinnej i ogólnej diagnostyki medycznej, dla których SkinSense™ otwiera nową opcję w palecie świadczonych usług medycznych, umożliwiając wykonywanie testów skórnych in vivo lekarzom nie mającym dotąd wymaganego doświadczenia w odczycie i interpretacji wyników tego typu prób alergicznych.

Wielkość dostępnego rynku, gotowego na przyjęcie SkinSense™ oszacowana została przez pryzmat wskaźników zapadalności na różne typy alergii łącznie oraz wynikającego z nich potencjalnego zapotrzebowania na szeroko dostępną i obiektywną diagnostykę, estymowanego w oparciu o dane populacyjne z wytypowanych kluczowych krajów uprzemysłowionych, z uwzględnieniem podziału geograficznego (na podst. Report Population Ref. Bureau, Washington DC, USA).

W świetle dostępnych statystyk ocenia się, że corocznie w krajach Unii Europejskiej wykonuje się ok. 25 mln testów skórnych rocznie.

Głównymi odbiorcami profesjonalnymi produktu będą lekarze alergolodzy i dermatolodzy, lecz cechy szczególne produktu powodują, że w niedalekiej perspektywie odbiorcami docelowymi mogą stać się także implantolodzy stomatologiczni, lekarze sportowi, lekarze pediatrzy, ale przede wszystkim lekarze rodzinni, którzy będą mogli przeprowadzać diagnostykę alergii metodą in vivo, jak również docelowo badania skriningowe w kierunku wczesnej diagnostyki raka skóry (melanoma). Ponieważ urządzenie może mieć zastosowanie zarówno w praktyce klinicznej, ale także w praktyce prywatnej lekarzy specjalistów, podobnie jak w przypadku innych urządzeń medycznych, jeden lekarz może docelowo pracować na kilku urządzenia tego typu w zależności od ilości ośrodków, w których prowadzi praktykę.

FaceCOV™ – system do termowizyjnego skanowania populacyjnego symptomów temperaturowych

Dotychczas Spółka koncentrował swoje wysiłki wyłącznie na opracowaniu, przygotowaniu i komercjalizacji systemu SkinSENSE™ do wspomagania diagnostyki alergii. Termowizyjna technika pomiarowa, która została zastosowana w ww. systemie ma wiele zastosowań, w tym w medycynie, choć do tej pory nie były to aplikacje powszechnie stosowane. Zaawansowanie prac nad systemem SkinSENSE™ oraz pojawienie się pandemii wywołanej koronawirusem SARS-COV2 pozwoliło opracować założenia dla urządzenia, które może być wykorzystywane do monitoringu epidemicznego i wykrywania u ludzi symptomów temperaturowych zarażenia czynnikami infekcyjnymi.

Stało się już faktem, że kamery wyposażone w detektory mikrobolometryczne (niechłodzone detektory promieniowania w podczerwieni) zaczynają służyć do monitoringu temperatury przemieszczających się osób. Jednakże nie każde urządzenie wyposażone w detektor mikrobolometryczny, z uwagi na rozdzielczość, zastosowane podzespoły, optykę, możliwość korekcji wpływu czynników zewnętrznych, itd. może służyć do celów pomiarowych, zwłaszcza do pomiaru temperatury ludzkiego ciała. Posiadając stosowną wiedzę i doświadczenie w użytkowaniu, konstrukcji oraz zastosowaniu do celów pomiarowych urządzeń tego typu Spółka postanowił wykorzystać fakt rozwoju rynku kamer termowizyjnych w kierunku zastosowań pomiarowych i wprowadzić na rynek własną konstrukcję kamery, obudowanej w system informatyczny wspomagający i wykorzystujący zastosowaną technikę pomiarową. 

Do niedawna termowizyjna technika pomiarowa zarezerwowana była dla celów militarnych i przemysłowych, zaś jej funkcje pomiarowe posiadały jedynie niezwykle drogie urządzenia wyposażone w matryce chłodzone. Obecnie funkcje pomiarowe posiadają także kamery wyposażone w matryce mikrobolometryczne, lecz ich producenci obarczają zastosowanie tych urządzeń do celów pomiarowych licznymi zastrzeżeniami w użytkowaniu. Nadal kamery termowizyjne, zwłaszcza te posiadające wysoką jakość detekcyjną, są urządzeniami kosztownymi. W związku z tym, jednym z podstawowych założeń w procesie komercjalizacji jest potrzeba ich dużej uniwersalności, o czym mogą świadczyć między innymi zakresy pomiarowe temperatur nierzadko mieszczące się w przedziałach <-100; 500> st. C.

System FaceCOV™ na potrzeby monitoringu epidemicznego został opracowany od podstaw, nie zaś jako modyfikacja wcześniej istniejącego urządzenia. Takie podejście pozwala na zastosowanie odpowiednich podzespołów, optyki i urządzeń peryferyjnych systemu, dostosowanych do ściśle określonych zadań. Wprawdzie zmniejsza jego uniwersalność, lecz w zamian daje możliwość uzyskania bardzo wysokiej czułości, powtarzalności, a przede wszystkim metrologicznej dokładności dokonywanych przez system pomiarów. 

System FaceCOV™ został wyposażony w rozwiązanie wspomagane sztuczną inteligencją, umożliwiające jednoczesne automatyczne wyznaczanie charakterystyk topografii twarzy z termogramów i obrazów VIS o wysokiej rozdzielczości, zarówno do celów precyzyjnego określenia obszarów pomiarowych, jak również do celów biometrycznych. W dalszej kolejności prowadzone będą prace nad modułem cyfrowego tagowania zbadanych osób przechodzących przez bramkę skriningową, u których stwierdzono wynik dodatni badania, w celu wdrożenia skriningowego modelu profilaktyki przeciwepidemicznej (forward-tracking), jak i w celu późniejszego śledzenia przemieszczenia się osób (backward-tracking) w określonym czasie, w obrębie monitorowanego obiektu, przy zapewnieniu zgodności projektowanego systemu z wymogami normy ISO/IEC 14443A. Dla opracowanego urządzenia przyjęto technikę pomiaru w standardzie medycznym, uwzględniając wiedzę o termografii medycznej, charakterystykę propagacji ciepła z głowy człowieka oraz wpływ temperatury otoczenia na mechanizmy termoregulacji. Dodatkowa funkcjonalność, jaką jest funkcja biometryczna, predestynuje system do zastosowań w ochronie najważniejszych obiektów publicznych, niwelując, dzięki zastosowanym rozwiązaniom sprzętowym i software’owym, istotne wady obecnie dostępnych systemów (uśrednianie temperatury, mała czułość, duży odsetek pomiarów błędnych).

Celem wprowadzenia systemu FaceCOV™, z punktu widzenia epidemiologii, jest obniżenie kluczowego wskaźnika rozszerzania się epidemii jakim jest indeks zarażania (wsp. reprodukcji wirusa Ro). Który dla koronawirusa SARS-COV2 waha się w przedziale 2,7-3,1 i w skali tygodniowej powoduje podwojenie się liczby zakażeń. Redukcja tego wskaźnika dzięki masowej termowizyjnej procedurze skryningowej ma doprowadzić go do poziomu poniżej 1, przy którym można mówić o wyeliminowaniu progresji wykładniczej i o stopniowym wygaszaniu epidemii. Dlatego podstawowym narzędziem walki z epidemią jest możliwie wczesna lokalizacja ogniska epidemicznego i jego wygaszanie, a jest to wykonywane przy wykorzystaniu instrumentów masowego wykrywania symptomów zakażenia i na tej podstawie identyfikacji pacjentów zarażonych, zanim będą mogli przenieść czynnik zakaźny na inne osoby w swoim otoczeniu. Stąd tak ważne jest pilne wprowadzenie instrumentów szybkiej kontroli epidemicznej wyposażonych w rozwiązania do identyfikacji biometrycznej chorych. 

W ramach Unii Europejskiej istnieje system wczesnego ostrzegania i reagowania epidemicznego (EWRS), który służy przekazywaniu na szczeblu Unii ostrzeżeń dotyczących poważnych transgranicznych zagrożeń zdrowia, zgodnie z art. 8 Decyzji 1082/2013/UE. Projektowany system Face-Cov™ wpisuje się w funkcjonalność systemu EWRS ze swoimi możliwościami wczesnego identyfikowania osób zakażonych w skupiskach ludzkich, w każdych warunkach, przy wejściach do obiektów publicznych, takich jak dworce, lotniska, urzędy itp.. Posiada on moduł biometryczny pozwalający na szybkie reagowanie na przemieszczanie się konkretnych osób zarażonych w przestrzeni publicznej. Rozwiązania działające na podobnej zasadzie jak FaceCOV™ mają do odegrania krytyczną rolę w procesie wczesnej i szeroko zakrojonej identyfikacji osób zarażonych w trakcie trwającej pandemii, kiedy wyniki szybkich oznaczeń immunologicznych (IgG, IgM) mogą jeszcze nie dawać wyników dodatnich, a złożona technika wykonania oraz koszty testów genetycznych powodują, że są one dostępne w ograniczonej skali. 

FaceCOV™ wpisuje się w model frontline-medicine, jako najszybszy, najbardziej wydajny i najtańszy w przeliczeniu na liczbę zbadanych, system wczesnego ostrzegania i zarazem masowego skriningu na potrzeby kwarantanny. Gdyby systemy tego typu (o takiej dokładności i możliwościach identyfikacyjnych) były od początku epidemii zainstalowane na chińskich i europejskich lotniskach, to można zaryzykować stwierdzenie, że nie doszłoby do tak masowego przekraczania granic przez osoby zarażone. W procesie ograniczania zasięgu epidemii, zwłaszcza w sytuacji, kiedy brak jest skutecznej szczepionki, kluczowe znaczenie zyskuje łańcuchowa procedura diagnostyczna, pozwalająca wyłapać możliwie wszystkie przypadki osób zarażonych. Na poszczególne ogniwa tej procedury składają się kolejno wykonywane badania, gdzie każde poprzednie zwiększa selektywność następnego, prowadząc w konsekwencji do wykrywalności na poziomie bliskim 100% w całej zbadanej w ten sposób populacji. Przy czym należy zaznaczyć, że żadna z użytych pojedynczo metod, nie zapewnia sama w sobie takiej skuteczności. Łańcuchowa diagnostyka przesiewowa z wykorzystaniem skriningu termowizyjnego ma szczególne znaczenie prewencyjne w czasie obecnej pandemii, ma też jednak znaczenie do przygotowania infrastruktury prewencyjnej, przygotowującej na wystąpienie kolejnych pandemii.

System FaceCOV™, z uwagi na bieżącą potrzebę na rynku oraz możliwości przygotowania jego komercyjnej wersji w krótkim, 12 miesięcznym czasie, ma szansę zostać skomercjalizowany jako pierwszy. Spółka zakłada, że jego pierwsze egzemplarze zostaną zaoferowane w roku 2021.

Epidemiologia

Pojawienie się pandemii koronawirusa SARS-COV2 spowodowało, że Spółka uznała, pozyskawszy w ostatnich dwóch latach działalności niezwykle ważne doświadczenia w zakresie zastosowania kamery termalnej w badaniach medycznych, iż powinna wykorzystać posiadaną wiedzę i doświadczenie w celu przygotowania produktu, którego rynek właśnie powstaje i zapowiada się, że będzie się dynamicznie rozwijał, a ponadto wiąże się z podstawowym przedmiotem działalności Spółki. 

Jakkolwiek epidemiologia zajmuje się rozprzestrzenianiem się chorób w populacji ludzkiej, które przyczyniają się do tego rozprzestrzeniania, to jednym z elementów tej dziedziny medycyny jest także rozpoznawanie i zwalczanie epidemii, włączając choroby zakaźne. W tym celu epidemiolodzy posiadają szereg narzędzi i metod badawczych, za pomocą których identyfikują, opracowują i zwalczają ogniska epidemiczne. Na tym polu Spółka zamierza zaoferować system wspomagający działania epidemiologów, będący jednym z ogniw epidemiologicznego łańcucha skriningowych procedur diagnostycznych.

Z danych WHO z Wuhan zebranych od ponad 56 tys. przypadków (potwierdzonych laboratoryjnie) wynika także, że aż u 88% chorych wystąpiła gorączka, dlatego tak istotne jest wprowadzenie dodatkowych, lecz precyzyjnych pomiarów bezkontaktowych (termowizyjnych) redukujących ryzyko braku identyfikacji osób zarażonych do poziomu poniżej 12%. Wprowadzenie tak, jak w systemie Face-Cov™, dodatkowej opcji identyfikacji biometrycznej oraz tagowania cyfrowego osób z dodatnim wynikiem badania zapewnia natychmiastowe uruchomienie II i ewentualnie III etapu łańcuchowej procedury diagnostycznej w oparciu o testy IgM i genetyczne rtPCR, oraz odpowiednio kwarantanny i/lub leczenia farmakologicznego. 

Tylko system termowizyjny o charakterystyce metrologicznej i z odpowiednim certyfikatami medycznymi spełniający wymogi normy ISO/IEC 14443A zapewnia wdrożenie szybkiego skriningowego modelu profilaktyki przeciwepidemicznej (forward-tracking) oraz późniejsze prześledzenie przemieszczanie osób (backward-tracking), nawet w okresie ostatnich 48h w obrębie monitorowanego obiektu, rozwiązując poważny problem związany z faktem, że prawdopodobna zakaźność osób skąpobjawowych w pierwszej fazie inkubacji choroby, może spowodować powstanie kolejnych fali epidemicznych lub cykliczne pojawianie się zakażeń tym typem wirusa, co jest krytyczne przy braku skutecznej szczepionki i standardu leczenia farmakologicznego.

Rynek dla systemu Face-Cov

W 2019 roku rynek kamer termowizyjnych szacowano na ok. 6 mld USD, zaś jego wzrost, jeszcze przed wystąpieniem globalnej pandemii Covid-19, szacowano średniorocznie na 7%, co w 2026 roku dałoby mu wartość ok. 10 mld USD (Preeti Wadhwani, Saloni Gankar, Infrared Camera Market Report, Global Market Insights, January 2020;Report ID: GMI397). Zdecydowany, 67% udział w tym rynku dotyczy rozwiązań opartych o matryce niechłodzone, które stosowane są w rozwiązaniu Spółki. Jeśliby zawęzić tę część rynku tylko do zastosowań w obszarze medycyny oraz monitoringu i ochrony (rynek systemów monitorowania temperatury ciała niewątpliwie będzie częścią tych dwóch obszarów), można by już dziś szacować jego wartość na ok. 0,4 mld USD. Warto przy tej okazji poczynić ważne zastrzeżenie, że rynek ten nie dotyczy urządzeń kontaktowych do mierzenia temperatury ciała ludzkiego oraz urządzeń pirometrycznych, które dokonują pomiaru z niewielkich odległości. Zastosowanie kamer termowizyjnych ma bowiem ważny cel i zarazem zaletę, iż pomiar temperatury odbywa się z odległości co najmniej 2 m, co ma wpływ na marginalizację kontaktu operatorów z potencjalnym zagrożeniem epidemicznym.

Proponowany system pomiarowy temperatury ciała – FaceCOV™ - skierowany jest przede wszystkim do podmiotów, które z uwagi na charakter służby publicznej lub odpowiedzialność za mienie oraz bezpieczeństwo i zdrowie ludzi, zobligowane są, lub wymaga tego interes organizacji, do zapewnienia identyfikacji osób, które mogą stanowić zagrożenie epidemiczne dla otoczenia. Spółka zidentyfikował dwie grupy potencjalnych odbiorów systemu FaceCOV™, którzy w okresie epidemii odpowiedzialnie są za bezpieczeństwo ludzi: (i) grupa odbiorców, która zobligowana jest do zapewnienia bezpieczeństwa w sferze publicznej oraz (ii) grupa odbiorców, którzy z uwagi na interes organizacji odpowiadają za prawidłowe funkcjonowanie obiektów komercyjnych i prywatnych o dużym natężeniu przepływu osób. Odbiorcami systemu FaceCOV™ z pierwszej grupy mogą być:

  • szpitale oraz inne placówki medyczne ,
  • urzędy administracji państwowej i samorządowej ,
  • sądy,
  • obiekty dużego natężenia ruchu podróżnych: lotniska i dworce kolejowe,
  • obiekty sportowe o dużych widowniach,
  • w dalszej kolejności także szkoły i uniwersytety.

Do potencjalnych odbiorców systemu z drugiej grupy można zaliczyć:

  • administrację obiektów biurowych,
  • zakłady pracy, w szczególności obiekty produkcyjne,
  • kina i teatry
  • galerie handlowe.

Spółka uznaje, iż zastosowana technika oraz specyficzne cechy systemu FaceCOV™, odnoszące się do jego certyfikacji medycznej, umożliwiać będą jego oferowanie także poza granicami Polski. W szczególności dotyczyć to będzie rynków Unii Europejskiej i Stanów Zjednoczonych, gdzie tworzone są rygorystyczne wytyczne w zakresie specyfikacji technicznej urządzeń, którymi może być mierzona zdalnie temperatura ciała w przestrzeni publicznej (Enforcement Policy for Telethermographic Systems During the Coronavirus Disease 2019 (Covid-19) Public Health Emergency – Guidance for Industry and Food and Drug Administration Staff, April 2020; U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Devices and Radiological Health (CDRH), Office of Product Evalution and Quality (OPEQ)).

InfraSCAN™ - NOWOTWORY SKÓRY

Z kolei wg WHO choroby nowotworowe są drugą najczęstszą przyczyną zgonów w skali globalnej. Szacuje się, że na całym świecie 1 na 6 zgonów jest spowodowanych właśnie nowotworem. W statystyce, nowotwory barwnikowe skóry (melanoma) plasują się na dziewiętnastym miejscu (The Cancer – key facts: WHO Rep. Sept. 2018). Melanoma (czerniak) w swojej najbardziej inwazyjnej postaci jest najniebezpieczniejszą postacią nowotworu skóry i późno wykryty daje wskaźnik przeżywalności poniżej 10% (Garbe C et al.; Diagnosis and treatment of melanoma, 2017). Według badań epidemiologicznych melanoma odpowiada za ok. 90% zgonów z tytułu nowotworów skóry. Częstość występowania tego nowotworu waha się od 10 do 25 nowych przypadków na 100 tys., przy czym w krajach uprzemysłowionych jak USA jest nieco wyższy (do 30 przypadków na 100 tys.), a w Australii, gdzie obserwowana jest najwyższa zapadalność jest to nawet 50-60 przypadków na 100 tys. mieszkańców. W ostatnich dwudziestu latach nastąpił gwałtowny wzrost częstości występowania tego nowotworu, w tym zwłaszcza w południowych i północnych częściach Europy, ale częstość występowania w wielu innych rozwiniętych krajach świata także szybko wzrasta z utrzymującym się trendem dodatnim (Eggermont AM, Spatz A, Robert C; Cutaneous melanoma. Lancet; 383(9919): 2014) powodując także przyrost nakładów ekonomicznych (Whiteman DC, Green AC, Olsen CM. The growing burden of invasive melanoma: projections of incidence rates and numbers of new cases in six susceptible populations to 2031. J Invest Dermatol 2016).

Niestety podobnie jak w przypadku skriningowej diagnostyki alergii, także dermatologia nie dysponuje instrumentarium do szybkiej, nieinwazyjnej i zautomatyzowanej diagnostyki, która opierałaby się na konkretnych, obiektywnych markerach a nie tylko na doświadczeniu lekarza i zgrupowanej symptomatologii naskórnej. Nie do przecenienia jest zatem podejmowanie prac badawczych w onkologii dermatologicznej w kierunku poszukiwania nowych markerów oraz rozwiązań instrumentalnych, w tym w szczególności innowacyjnych metod, które rozwijane są przez Spółkę. Należy podkreślić, że, jak to wskazuje statystka, nowotworów skóry, każdego roku w samych tylko Stanach Zjednoczonych wykrywa się ok. 5,4 miliona nowych przypadków różnego typu raków skóry, przy tym istotne jest, że w tym zbiorze uzyskanie pięcioletniego wskaźnika przeżycia w przypadku najbardziej agresywnego czerniaka, wykrytego w jego najwcześniejszych postaciach wynosi około 97% i spada do poniżej 14% , jeśli zostanie on wykryty dopiero w stadium zaawansowanym. Przykład ten ilustruje dobrze, dlaczego zautomatyzowana diagnostyka jest tak ważna z punktu widzenia dynamiki i epidemiologii umieralności z tytułu nowotworów skóry. Bowiem wczesne wykrycie może mieć ogromny wpływ na wyniki skutecznego leczenia raka skóry (por.: Cancer Facts and Figures 2018. American Cancer Society; Guy G P, Thomas C C, Thompson T, Watson M, Massetti GM, Richardson LC; Vital signs: Melanoma incidence and mortality trends and projections - United States, 1982–2030. MMWR Morb Mortal Wkly Rep.; 64(21), 2015).

Rynek wyrobów medycznych dla dermatologii onkologicznej

Jeśli chodzi o raka skóry sytuacja jest zbliżona pod względem ogromnych potrzeb na nowoczesną nieinwazyjną diagnostykę skriningową. W samych tylko Stanach Zjednoczonych każdego roku notuje się około 5,4 miliona nowych przypadków raka skóry (Cancer Facts and Figures 2018. American Cancer Society. https://www.cancer.org/content/dam/cancer-org/research/cancer-facts-and-statistics/annual-cancer-facts-and-figures/2018/cancer-facts-and-figures-2018.pdf; Guy GP, Thomas CC, Thompson T, Watson M, Massetti GM, Richardson LC. Vital signs: Melanoma incidence and mortality trends and projections—United States, 1982–2030. MMWR Morb Mortal Wkly Rep.;64(21), 2015). Na podobnym poziomie kształtuje się zapadalność na tego typu nowotwory w krajach UE, co tworzy ogromny potencjał diagnostyczny dla nowej metody i samego związanego z nią urządzenia InfraSkin™. Oczekiwanie na pozytywny odbiór nowej metody zależy w dużym stopniu od skali przeprowadzonych badań klinicznych i opinii środowiska onkologów. Bezsporne jest to, że w dużym stopniu modelem porównawczym może być rynek nowoczesnych dermatoskopów.

Biorąc pod uwagę rozpowszechnienie nowotworów skóry, wzrost świadomości pacjentów na temat raka skóry, wzrost inicjatyw badawczych i cel diagnostyczny, jakim jest zmniejszenie częstotliwości niepotrzebnych zabiegów chirurgicznych oraz wysokie koszty leczenia zaawansowanych stadiów i specjalistycznej, koniecznej wówczas ogólnej diagnostyki obrazowej za pomocą PET i MRI, bardzo ważne jest stałe rozwijanie technik precyzyjnej diagnostyki nieinwazyjnej, a także, na obecnym etapie, dermatoskopów. Według danych WHO liczba nowych przypadków zachorowań na raka skóry powinna wzrosnąć o około 70% w ciągu następnych dwóch dekad. Rozwój technologii takich jak skaning w podczerwieni, obok techniki dermatoskopowej, do rozpoznawania czerniaka przyczyni się do dynamicznego wzrostu rynku tego typu instrumentów medycznych.  Główni gracze działający na globalnym rynku dermatoskopu to FotoFinder Systems GmbH, Optilia Instruments AB, Dino-Lite, 3Gen, Rudolf Riester GmbH, NIDEK CO., LTD., ILLUCO Corporation Ltd., KIRCHNER & WILHELM GmbH + Co. KG oraz Canfield Scientific Inc.

W ciągu ostatniej dekady globalny rynek dermatoskopów rozwijał się płynnie ze średnią stopą wzrostu wynoszącą 10%. W 2016 r. całkowita podaż dermatoskopów wynosiła prawie 91 tys. sztuk, przy certyfikowanej produkcji najwyższej jakości 81,1 tys. sztuk (Report: Global Dermatoscope Market 2018 by Manufacturers, Regions, Type and Application, Forecast to 2023, WiseGuyReports)