Projekta līguma numurs:  1.1.1.1/21/A/034

Projekta īstenošanas termiņš: 23 mēneši (01.01.2022. – 30.11.2023.)

Projekta sadarbības partneri:

  • Rīgas Tehniskā universitāte
  • VSIA Paula Stradiņa Klīniskā universitātes slimnīca

Projekta zinātniskais vadītājs: Dr. fiz. Ilze Ļihačova

Projekta administratīvais vadītājs: Līga Zeltiņa (no 01.01.2022.-31.07.2022.); Liene Ozoliņa (no 01.08.2022.)

Projekta kopējais finansējums: 500 000 EUR

ERAF finansējums ( 85% ) : 425 000 EUR

Valsts budžeta finansējums ( 15% ) : 75 000 EUR

Projektu līdzfinansē REACT-EU finansējums pandēmijas krīzes seku mazināšanai.


Projekta mērķis 

Izstrādāt un validēt jaunu, rentablu prototipu, lai samazinātu laiku, kas nepieciešams antimikrobiālās jutības testa (AJT) novērtēšanai. Lai to realizētu, tiks apvienota zelta standarta- diska difūzijas- metode un lāzera speklu attēlošanas tehnika, kas ļaus agrīni novērtēt sterilās zonas diametru. Piedāvātais risinājums ievērojami uzlabos antibakteriālās terapijas efektivitāti kritiski slimiem COVID-19 pacientiem ar bakteriālo infekciju un veicinās cīņu pret globālo problēmu- rezistento baktēriju celmu augšanu. Projekta laikā piedāvātā prototipa ierīce un uz mākslīgā intelekta (MI) balstītais algoritms tiks pārbaudīti reālos apstākļos un testēti rutīnas mikrobioloģijas testos uz dažādiem baktēriju izolātiem un pretmikrobu līdzekļiem. Projekta komandu veido biofotonikas, elektronikas, informācijas tehnoloģiju un mikrobioloģijas eksperti, jaunie zinātnieki, maģistranti un doktoranti no LU, RTU un pieredzējuši ārsti no Paula Stradiņa klīniskās universitātes slimnīcas.

Atslēgvārdi: daudzzāļu rezistence, antimikrobiālā jutība, lāzera speklu attēlošana, mākslīgais intelekts, COVID-19 sekundārās bakteriālās infekcijas.

Galvenās aktivitātes:

  1. AJT lāzera speklu un mākslīgā intelekta (MI) attēlošanas sistēmas izstrāde,
  2. lāzera speklu attēlu apstrādes algoritmu izstrāde ātrai sterilo zonu diametru novērtēšanai,
  3. klīniskie testi un sistēmas validācija,
  4. izplatīšana un publicitāte.

Sagaidāmie rezultāti:

  • Uzlaboti lāzera speklu attēlu apstrādes algoritmi sterilo zonu, ko izraisa antimikrobiālās zāles, diametru novērtēšanai;
  • Prototips ar augstu komercializācijas potenciālu, lai automātiski novērtētu antimikrobiālo jutību (TRL6);
  • Protokols jaunai, uzlabotai AJT standarta metodei;
  • 4 oriģināli zinātniskie raksti (tajā skaitā 2 žurnālos, kuru citēšanas indekss sasniedz vismaz 50% no nozares vidējā);
  • Iegūtās zinātības intelektuālais īpašums (nacionālā patenta pieteikums).

Projekts atbilst medicīnas un veselības zinātņu nozarei (3.2. Klīniskā medicīna), fiziskajām zinātnēm (1.3. Fiziskās zinātnes), bioloģiskajām zinātnēm (1.6. Bioloģijas zinātnes) un inženierzinātnēm (2.2. Elektrotehnika, elektroniskā un informācijas inženierija). Projekts nav saistīts ar saimniecisko darbību un ietver rūpnieciskus pētījumus un eksperimentālu izstrādi.

Projekta mērķis un pētnieciskās darbības atbilst Latvijas Ministru kabineta noteikuma Nr.34. punktam 12.5.1.1.- jaunas metodes izstrāde, lai būtiski uzlabotu smagu COVID -19 pacientu ar sekundāru bakteriālu infekciju terapijas efektivitāti.

(Publicēts 26.01.2022.)

Last changed

Informācija tiks papildināta.

1. Pieteikums un dalība 18th International Young Scientist conference “Developments in Optics and Communications” 2022 (http://www.docriga.lv/) online konferencē (norises laiks 21.-22. aprīlis, 2022): "Laser speckle imaging system for antibacterial resistance assessment." (Pievienots 08.04.2022.) 

2. Pieteikums un dalība 9th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications & 14th Europhysical Conference on Defects in Insulating Materials konferencē, (norsies laiks 3.-8. jūlijā, 2022.g.), Gentā, Beļģijā (https://icoopma-eurodim.ugent.be/#/): "Laser speckle imaging system for evaluation of antimicrobial resistance." (Pievienots 08.04.2022.)

3. Pieteikums un dalība 3rd Baltic Biophysics konferencē (norises laiks 6.-7. oktobris, 2022), Center for Physical Sciences and Technology, Viļņa, Lietuva, https://bbc.lbfd.lt/: "Use of a laser speckle system in the determination of antibacterial susceptibility by the disc diffusion method." (Pievienots 12.09.2022.)

  • Prezentācija: I. Balmages, A. Reinis, S. Kistkins, D. Bliznuks, E. V. Plorina, A. Lihachev, I. Lihacova, "Use of a laser speckle system in the determination of antibacterial susceptibility by the disc diffusion method," 13rd Baltic Biophysics konference (6.-7. oktobris, 2022, Center for Physical Sciences and Technology, Viļņa, Lietuva, https://bbc.lbfd.lt/). (Pievienots 13.10.2022):


Atsauces publicitātei:

EN: This work has been supported by European Regional Development Fund project “Rapid assessment system of antibacterial resistance for patients with secondary bacterial infections” (No. 1.1.1.1/21/A/034).

LV: Pētījums tiek īstenots ar Eiropas Reģionālās Attīstības Fonda finansējuma atbalstu projektā "Antibakteriālās rezistences ātras novērtēšanas sistēma, pacientiem ar sekundārām bakteriālām infekcijām " (līguma Nr. 1.1.1.1/21/A/034).

 

1. ceturksnis (01.01.2022. – 14.04.2022)

(RTU) Uzkrāta datubāze ar dažādu baktēriju paraugiem Petri trauku barotnēs, kuros ievietoti antibakteriālie diski. Izpētīti laboratorijas apstākļi un definētas prasības lāzera speklu prototipam. Definētas potenciālās problēmas Petri trauku attēlu uzņemšanā un definēti potenciālie algoritmi antibakteriālo disku lokalizācijai.

(PSKUS) Tiek veikti antibakteriālās rezistences mērījumi dažādiem baktēriju celmiem. Šobrīd tiek veikti attēli baltajā apgaismojumā, lai noskaidrotu eksperimenta apstākļus.

(LU) Veikti pētījumi, lai noskaidrotu optimālāko lāzeru optisko parametru izvēli antibakteriālās rezistences eksperimentiem. Veikta literatūras izpēte par antibakteriālās vielas difūziju cietās barotnēs. Tiek veikts darbs pie algoritma izstrādes, lai noteiktu sterilās zonas diametru.

Pieteikta dalība konferencēs:

  1. E.V. Plorina, I. Balmages, A. Reinis, S. Kistkins, A. Lihachev, D. Bliznuks, I. Lihacova, “Laser speckle imaging system for antibacterial resistance assessment” 18th International Young Scientist conference "Developments in Optics and Communications" 2022 konferencei, Rīgā, Latvijā (21.-22. aprīlis).
  2. E.V. Plorina, I. Balmages, A. Reinis, S. Kistkins, A. Lihachev, D. Bliznuks, I. Lihacova, “Laser speckle imaging system for evaluation of antimicrobial resistance,” 9th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications & 14th Europhysical Conference on Defects in Insulating Materials konferencei Gentā, Beļģijā (3.-8. jūlijs).

(Pievienots 20.04.2022.)


2. ceturksnis (15.04.2022.-14.07.2022)

(RTU) Izveidota programmatūra tekstu atpazīšanai uz antibakteriālā diska un reālā vidē tiek pārbaudīta apgaismojuma sistēma un uzņemšanas parametri.

(PSKUS) Mērījumu veikšanai tika sagatavoti mikroorganismu paraugi. Izveidots pārskats par mērījumos izmantotajiem paraugiem un iegūto sterilo zonu izmēriem.

(LU) Izpētīta literatūra un sagatavots pārskats par gaismas avota viļņa garumu/ jaudas ietekmi uz baktēriju augšanu. Tika izveidota attēlu apstrādes programmatūra, kas ļauj detektēt nemainīgu sterilo zonu jau pēc 2h.

Dalība 2 konferencēs un 3 populārzinātniskās intervijās (sk. sadaļu “Prezentācijas un materiāli”).

(Pievienots 14.07.2022.)­


­­3. ceturksnis (15.07.2022.-14.10.2022)

(RTU) Izveidots programmatūras komplekts, kas apkopo vairākus rīkus. Programmatūra secīgi lokalizē, sagatavo antibakteriālā diska attēlu un automātiski meklē labāko rīku parametru kopu, lai iegūt precīzāko rezultātu arī pie sliktas kvalitātes bildēm. Lai novērstu lāzera speklu artefaktus un uzlabotu speklu stabilitāti laikā, prototips tika aprīkots ar jaunu vienfrekvenču lāzeri. Kā arī sistēma pielāgota tā, lai būtu iespējams uzņemt attēlu no visa Petri trauka.

(PSKUS) Tika izveidota datubāze ar 108 eksperimentiem ar baktēriju barotni un antibakteriālo vielu. Katrā eksperimentā ir uzkrāta Petri trauka attēlu sērija, ar attēlu intervālu no 10 līdz 30 sekundēm. Kopējais datubāzes izmērs pārsniedz 2TB.

Eksperimentālie mērījumi veikti vairāk kā 30 dažādu sugu bakteriju celmiem. Tika izvēlētas baktērijas, kuru veidotās sterilās zonas labi vizualizējas (Enterobacteriaceae dzimtas pārstāvji), kā arī baktērijas, kuras veido slikti vizualizējamas sterilās zonas, piem., Enterococcus ģints. Katrā Petri traukā tika izvietoti no 1 līdz 3 antibakteriāliem diskiem ar noteiktu baktēriju paraugu. Testēšanā tika izmantoti EUCAST standartu noteiktās un PSKUS pielietotās antibakteriālo līdzekļu grupas. Testēšanas kontroles nolūkā, lai pārbaudītu baktēriju augšanas, kā arī antibiotiķu difūzijas ietekmi uz lāzera speklu attēlu laikrindu, tika veikti references mērījumi antibiotiku diskiem uz sterilām barotnēm (bez baktērijām) - 5 paraugi un atsevišķi ar 4 baktēriju tīrkultūrām bez antibiotiķu diskiem.

(LU) Lai izvairītos no sākotnēji izmantotā lāzera radītajiem artefaktiem un iegūtu precīzākus mērījumus, eksperimentālā sistēmā gaismas avots tika nomainīts uz vienas modas lāzeru. Tika veikta jaunā lāzera speklu stabilitātes testēšana, izmantojot mikroskopu un pielāgošana antibakteriālās rezistences eksperimentiem. 

Tika veikta laikā secīgo uzņemto lāzera speklu attēlu savākšana, strukturizēšana un apstrāde, algoritmu uzlabošana. Sterilo zonu izmēra un laukuma analīzes algoritmu izstrāde. 

Dalība 1 starptautiskajā konferencē Viļņā, Lietuvā un eksperimentu prezentēšana un projekta mērķa popularizēšana “Zinātnieku nakts 2022” pasākumā 30.09.2022., LU Zinātnes mājā, Jelgavas ielā 3, Rīgā.

(Pievienots 14.10.2022.)­