Maciej Wojtkowski, prof. dr hab.
Profesor fizyki (2003), doktor habilitowany nauk fizycznych (2010) na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, Polska
Dyrektor ICTER i Lider Grupy POB
Biomedical Imaging
Opis
Prof. Maciej Wojtkowski, urodzony w 1975 roku, jest fizykiem z wybitną karierą w dziedzinie optyki stosowanej, fizyki medycznej i fizyki doświadczalnej. Swoją karierę naukową rozpoczął na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu, gdzie uzyskał tytuł magistra, doktora i doktora habilitowanego fizyki. W trakcie swojej kariery akademickiej prof. Wojtkowski pracował jako badacz na Uniwersytecie Wiedeńskim, a później w Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Tufts New England Eye Center w Bostonie, USA.
Prof. Wojtkowski jest pionierem SdOCT
Prof. Wojtkowski jest jednym z pionierów w rozwoju metody spektralnej tomografii optycznej (SdOCT), znanej również jako metoda OCT w domenie Fouriera. Jest kluczowym wynalazcą pierwszego prototypowego klinicznego urządzenia SdOCT do obrazowania oka, które zrewolucjonizowało nieinwazyjną diagnostykę chorób oczu. Urządzenie to zostało opracowane na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Polsce, stając się standardowym narzędziem w klinikach okulistycznych na całym świecie.
Prof. Wojtkowski, wspólnie z prof. Rainerem Leitgebem i prof. Johannesem De Boerem, odegrał kluczową rolę w rozwoju SdOCT. Jego główne osiągnięcia związane są z przełożeniem metody na praktykę okulistyczną. W 2000 roku prof. Wojtkowski jako pierwszy na świecie zbudował system laboratoryjny do obrazowania oka SdOCT na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika (UMK) w Toruniu. Wspólnie z prof. Leitgebem zademonstrowali pierwsze wyniki obrazowania siatkówki w 2002 roku, opublikowane w Journal of Biomedical Optics (JBO). Metoda opisana w tej publikacji stała się podstawą do projektowania urządzeń OCT.
W 2003 r. prof. Wojtkowski dokonał znaczącego przełomu, demonstrując eksperymentalnie obrazowanie siatkówki SdOCT z czasem akwizycji 64 mikrosekund (~15 kHz), dostarczając pierwszych na świecie eksperymentalnych dowodów na to, że SdOCT umożliwia bezpieczne obrazowanie siatkówki in vivo ponad 50 razy szybciej niż standardowa OCT w dziedzinie czasu, przy porównywalnej czułości i oświetleniu próbki. Dzięki tej pracy otworzył wcześniej nieosiągalne możliwości trójwymiarowego obrazowania oka.
W tym samym roku przeprowadził pionierskie eksperymenty demonstrujące obrazowanie siatkówki i rogówki w wysokiej rozdzielczości 3 mikronów przy użyciu światła supercontinuum generowanego w światłowodzie fotonicznym, a pierwsze przykłady obrazowania 3-D zostały opublikowane w American Journal of Ophthalmology w 2004 roku po odrzuceniu w Nature Medicine w 2003 roku.
Podczas pracy w MIT (2003-2005) prof. Wojtkowski dalej rozwijał OCT, demonstrując wysokiej jakości trójwymiarowe obrazowanie ludzkiej siatkówki i rogówki, wprowadzając analizę morfometryczną siatkówki opartą na rastrowym protokole pomiarowym, który od tego czasu stał się złotym standardem w diagnostyce okulistycznej i jest stosowany we wszystkich obecnych urządzeniach klinicznych. Jego zespół w NCU wprowadził również zastosowanie SdOCT do obrazowania zaburzeń rogówki.
Prof. Wojtkowski opracował pierwsze trzy kliniczne urządzenia SdOCT do obrazowania okulistycznego, które zostały przetestowane w Tufts New England Eye Center, Boston USA, Szpitalu Jurasza w Bydgoszczy, Polska i UPMC w Pittsburghu, USA, umożliwiając walidację kliniczną i późniejszą komercjalizację metody SdOCT. Ponadto prof. Wojtkowski i jego zespół w NCU wnieśli znaczący wkład w angiografię OCT, obrazowanie dopplerowskie, redukcję kontrastu plamkowego oraz ilościowe metody analizy danych SdOCT.
W 2019 r. jego zespół w ICTER – Międzynarodowym Centrum Badań Oka w Warszawie wprowadził metodę OCT przestrzenno-czasowego, rozszerzając funkcjonalność OCT o optoretinografię migotania i obrazowanie kompleksu naczyniówkowo-siatkówkowego w wysokiej rozdzielczości.
Rozwój widzenia dwufotonowego i obrazowania dwufotonowego
Prof. Wojtkowski wniósł również przełomowy wkład w zrozumienie widzenia dwufotonowego. W 2014 r. poprowadził badanie, które oświetliło zjawisko widzenia dwufotonowego, udowadniając rolę absorpcji dwufotonowej w izomeryzacji pigmentów siatkówki, które powodują wrażenia wzrokowe. W 2021 r. on i jego koledzy osiągnęli kolejny kamień milowy, prezentując pierwsze w historii obrazy ludzkiej siatkówki zmierzone za pomocą fluorescencji wzbudzonej dwoma fotonami in vivo.
Przywództwo naukowe prof. Wojtkowskiego
Od 2016 r. prof. Wojtkowski kieruje Zakładem Chemii Fizycznej Układów Biologicznych w Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN). W 2019 r. stworzył ICTER – Międzynarodowe Centrum Badań Oka, podjednostkę IChF PAN, realizując swoją wizję integracji fizyki i badań biomedycznych w celu poprawy zdrowia oczu.
ICTER koncentruje się na najnowocześniejszych badaniach translacyjnych w nauce o wzroku, łącząc naukę podstawową z zastosowaniami klinicznymi. Pod kierownictwem prof. Wojtkowskiego ICTER osiągnął znaczące kamienie milowe, w tym zdobycie prestiżowego grantu Horizon Europe Teaming for Excellence w 2024 roku. Jest również dwukrotnym laureatem grantu Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w ramach Programu Międzynarodowych Agend Badawczych (MAB), który podkreśla rolę ICTER jako światowego lidera w dziedzinie badań i innowacji okulistycznych.
Publikacje, patenty i komercjalizacja
Prof. Wojtkowski ma na swoim koncie ponad 240 publikacji naukowych i liczne patenty, a jego prace są regularnie publikowane w wiodących czasopismach. Jego badania przyniosły mu ponad 8000 cytowań i szerokie uznanie, w tym stypendia w prestiżowych stowarzyszeniach, takich jak Optical Society of America. Oprócz osiągnięć akademickich i badawczych, duch przedsiębiorczości prof. Wojtkowskiego znajduje odzwierciedlenie w jego roli jako założyciela i byłego dyrektora generalnego biomedycznej firmy typu spin-out AM2M, a obecnie współzałożyciela In Cell Vu. Jego wkład w naukę, od pionierskiej technologii OCT po przywództwo w ICTER, nadal kształtuje przyszłość obrazowania medycznego i badań translacyjnych.
Lista publikacji
-
Handbook of Visual Optics, Volume Two
„Two-photon vision” chapter in „Handbook of Visual Optics, Volume Two”
10.1201/97810326966902026
-
Journal of Biomedical Optics
Spatio-temporal optical coherence imaging and tomography for in vivo applications
10.1117/1.JBO.31.11.1135042026
-
Optics Letters
Effect of laser-beam diameter on the visibility of two-photon stimuli
10.1364/OL.5891742026
-
Biomedical Optics Express
Single-shot, depth-encoded multiplexed OCT for multi-spot tracking of induced transient corneal dynamics
10.1364/BOE.5963422026
-
Biocybernetics and Biomedical Engineering
Computational aberration correction enables full-thickness retinal imaging with adaptive optics optical coherence tomography
10.1016/j.bbe.2026.02.0022026
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
Spectral Phasor Approach in Human TPEF-SLO
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=28045632025
-
Proceedings of the National Academy of Sciences
Photopic flicker optoretinography captures the light-driven length modulation of photoreceptors during phototransduction
10.1073/pnas.24217221222025
-
Biocybernetics and Biomedical Engineering
Imaging of retinal ganglion cells and photoreceptors using Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography (STOC-T) without hardware-based adaptive optics
10.1016/j.bbe.2025.01.0012025
-
STAR Protocols
In vivo volumetric analysis of retinal vascular hemodynamics in mice with spatio-temporal optical coherence tomography
10.1117/1.NPh.11.4.0450032024
-
Biomedical Optics Express
Method for the determination of the luminance of two-photon vision stimuli
10.1364/BOE.5251802024
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
Refining a Human Two-Photon Imaging System
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27957452024
-
IEEE Sensors Journal
Optical coherence tomography imaging by a fully integrated MOEMS endomicroscopy probe with Mirau micro-interferometer and two axis electrothermal micro-scanner using Lissajous trajectory scanning
10.1109/JSEN.2024.33732232024
-
Optics Letters
Chirped flicker optoretinography for in vivo characterization of human photoreceptors’ frequency response to light
10.1364/OL.5146372024
-
Multiwavelength laser doppler holography (MLDH) in spatiotemporal optical coherence tomography (STOC-T)
10.1016/j.bbe.2024.03.0022024
-
Biocybernetics and Biomedical Engineering
Imaging the retinal and choroidal vasculature using Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography (STOC-T)
10.1016/j.bbe.2023.12.0022024
-
SPIE Proceedings
Optimization-free method for multiple spectrometers alignment in polarization-sensitive optical coherence tomography
10.1117/12.26706172023
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
Comparison of repeatability of visual thresholds determination for one-and two-photon vision mechanisms
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27870632023
-
Biomedical Optics Express
Laser pulse train parameters determine the brightness of a two-photon stimulus
10.1364/BOE.4898902023
-
Technical Digest Series
Flicker optoretinography (f-ORG) with chirped frequency stimulus for retinal tissue characterisation
10.1364/BODA.2023.JTu4B.52023
-
Spatio-temporal optical coherence tomography (STOC-T) for high-resolution imaging of the human and mouse retina in vivo
10.1364/BODA.2023.DTh2A.22023
-
Technical Digest Series
Clinical prototype of multi-spot air-puff OCT for assessment of corneal biomechanical asymmetry
10.1364/BODA.2023.DTh2A.12023
-
Journal of Clinical Investigation
In vivo imaging of the human retina using a two-photon excited fluorescence ophthalmoscope
10.1016/j.xpro.2023.1022252023
-
SPIE Proceedings
Spatio-temporal optical coherence tomography (STOC-T) focal plane adjustment in the mouse retina aided by a fundus camera
10.1117/12.26529562023
-
SPIE Proceedings
Frequency characterization of human photoreceptors’ response to light with the use of chirped flicker stimulus optoretinography
10.1117/12.26496322023
-
SPIE Proceedings
High-speed, in vivo, volumetric imaging of mouse retinal tissue with spatio-temporal optical coherence tomography (STOC-T)
10.1117/12.26488932023
-
Progress in Retinal and Eye Research
From mouse to human: Accessing the biochemistry of vision in vivo by two-photon excitation.
10.1016/j.preteyeres.2023.1011702023
-
Technical Digest Series
Functional and Structural Imaging of Retinal Tissue with Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography (STOC-T)
10.1364/FIO.2022.FW7D.22022
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
Towards spectral sensitivity curve for two-photon vision mechanism
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27805072022
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
Two-photon excited scanning laser ophthalmoscope enables fundus imaging in healthy volunteers
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27828332022
-
iScience
Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography provides full thickness imaging of the chorioretinal complex
10.1016/j.isci.2022.1055132022
-
Technical Digest Series
In vivo frequency characterization of human photoreceptors response to a flicker stimulus with optoretinography
10.1364/OCT.2022.CS3E.12022
-
Technical Digest Series
Simultaneous multi-spot OCT measurements of air induced corneal deformations
10.1364/OCT.2022.CW3E.32022
-
Biomedical Optics Express
Light-adapted flicker optoretinograms captured with a spatio-temporal optical coherence-tomography (STOC-T) system
10.1364/BOE.4445672022
-
Biomedical Optics Express
Femtosecond Er-doped fiber laser source tunable from 872 to 1075 nm for two-photon vision studies in humans
10.1364/BOE.4526092022
-
Optics Letters
Multimode fiber as a tool to reduce crosstalk in Fourier-domain full-field optical coherence tomography
10.1364/OL.4494982022
-
Acta Neurobiologiae Experimentalis
Optical coherence tomography reveals heterogeneity of the brain tissue and vasculature in the ischemic region after photothrombotic stroke in mice
10.55782/ane‑2022‑0102022
-
SPIE BiOS
Air puff-coupled multi-spot OCT for assessment of asymmetries in corneal biomechanics
10.1117/12.26095112022
-
SPIE Proceedings
Towards spatially mapped frequency response of human photoreceptor length variation with flicker optoretinography
10.1117/12.26095132022
-
Journal of Clinical Investigation
In vivo imaging of the human eye using a two-photon excited fluorescence scanning laser ophthalmoscope
10.1172/JCI1542182022
-
Technical Digest Series
Two-photon excited fluorescence scanning laser ophthalmoscope for in vivo imaging of the human eye
10.1364/TRANSLATIONAL.2022.TTu2B.42021
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
The effect of cataract on two-photon visual thresholds
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27755752021
-
Technical Digest Series
Swept-sources for OCT are perceived due to two-photon vision
10.1117/12.26148502021
-
Optics Letters
Multimode fiber enables control of spatial coherence in Fourier-domain full-field optical coherence tomography for in vivo corneal imaging
10.1364/OL.4171782021
-
SPIE Proceedings
Effects of laser pulse duration in two-photon vision threshold measurements
10.1117/12.25827352021
-
Biomedical Optics Express
Two-photon microperimetry with picosecond pulses
10.1364/BOE.4111682020
-
Analytical Chemistry
High-Throughput Monitoring of Bacterial Cell Density in Nanoliter Droplets: Label-Free Detection of Unmodified Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria
10.1021/acs.analchem.0c034082020
-
XIII Spanish National Meeting on Optics, Sedoptica
Applications of the ImTOPScanner for the investigation of ocular biomechanical parameters
https://livrepository.liverpool.ac.uk/31419612020
-
Industrialization Potential of Optics in Biomedicine i-POB
High-frame rate multi-meridian corneal imaging of air-puff induced deformation for improved detection of keratoconus
https://livrepository.liverpool.ac.uk/31035342020
-
Proceedings of the National Academy of Sciences
Noninvasive two-photon optical biopsy of retinal fluorophores
10.1073/pnas.20075271172020
-
Biomedical Optics Express
Multi-meridian corneal imaging of air-puff induced deformation for improved detection of biomechanical abnormalities
10.1364/BOE.4024022020
-
Biomedical Optics Express
Longitudinal in-vivo OCM imaging of glioblastoma development in the mouse brain
10.1364/BOE.4007232020
-
Biomedical Optics Express
Frequency-doubled femtosecond Er-doped fiber laser for two-photon excited fluorescence imaging
10.1364/BOE.3968782020
-
Translational Vision Science & Technology
Keratoconus Detection Based on a Single Scheimpflug Image
10.1167/tvst.9.7.362020
-
Optics Letters
Computational aberration correction in spatiotemporal optical coherence (STOC) imaging
10.1364/OL.3847962020
-
Biomedical Optics Express
Crosstalk-free volumetric in vivo imaging of a human retina with Fourier-domain full-field optical coherence tomography
10.1364/BOE.10.0063902019
-
2019 11th International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis (ISPA)
Pupil detection supported by Haar feature based cascade classifier for two-photon vision examinations
10.1109/ISPA.2019.88687062019
-
Biomedical Optics Express
Two-photon microperimetry: sensitivity of human photoreceptors to infrared light
10.1364/BOE.10.0045512019
-
SPIE Proceedings
Solid state versus fiber picosecond infrared lasers applied to two-photon vision tests
10.1117/12.25271182019
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
The limits of perception of light by two-photon vision
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27436192019
-
Investigative Ophthalmology & Visual Science
The limits of perception of light by two-photon vision
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=27436192019
-
Photonics Letters of Poland
Impact of diurnal IOP variations on the dynamic corneal hysteresis measured with air-puff swept-source OCT
10.4302/plp.v10i3.8482018
Projekty badawcze
Grupy badawcze
Zespół Obrazowania Optycznego
Koncentrujemy się na rozwoju technik obrazowania i wykorzystaniu ich w wielu układach biologicznych i chemicznych. Unikalność naszego podejścia polega na wykorzystaniu nie tylko amplitudy światła, ale również jego fazy w celu opracowania nowych, najwyższej klasy systemów obrazowania.
OBI Lab stosuje najnowsze osiągnięcia w dziedzinie biologii molekularnej, genetyki i wirusowych technik znakowania, aby opracować nowe terapie wirusowe służące do przywrócenia zdolności przetwarzania sygnału wzrokowego w chorej siatkówce.