FAKTA:
Utviklingen av det nye bronkoskopet har
skjedd ved avdeling Medisinsk teknologi i SINTEF, i samarbeid med St.
Olavs Hospital (Lungeavdelingen og Medisinsk Teknikk). I dette miljøet
har forskerne jobbet tett med legene ved St. Olavs Hospital i en
årrekke. Det har resultert i flere medisinske nyvinninger – alle
innenfor det som kalles bildestyrt diagnostikk og terapi. De ulike
løsningene som er utviklet, gir legene tredimensjonale bilder av
kroppens indre mens de opererer eller gjennomfører undersøkelser. I
hovedsak benyttes ultralyd i kombinasjon med CT-bilder, men MR er også en viktig kilde til de tredimensjonale “kartene”.
På en bronkoskopistue ved St. Olavs hospital står et legeteam i tett
dialog med en forsker. I en sykeseng ved siden av ligger en pasient som
denne dagen står i sentrum for arbeidet med utviklingen av en teknologi
som vil redde liv. Pasienten har en svulst i venstre lunge – og nå skal
legene finne ut om den er godartet – eller ikke.
Navigerer i 3D
Mens pasienten får satt lokal anestesi og forberedes til
undersøkelsen, diskuterer legene et sett CT-bilder som er tatt
tidligere. Nå skal disse kobles opp mot et helt nytt verktøy som gjør
det mulig for legene å finne frem til svulsten med langt større
nøyaktighet enn før. Det vil øke muligheten for sikrere og raskere
diagnose, samt tidligere behandling.
– Lungene våre er svært komplekse organer. Man kan sammenlikne
bronkiene med et tre, som forgreiner seg utallige ganger. Først deler
selve luftrøret seg i to i øverste del av brystkassen vår. Deretter
deler de to forgreningene seg i to – hele 23 ganger på hver side,
forklarer lege Håkon Olav Leira, som nylig har tatt doktorgrad på
bildestyrt bronkoskopi.
Dette gjør det nesten umulig å finne en sti gjennom luftveiene til
stedet legene skal ta prøver. I dag er suksessraten på mellom 5 og 30
prosent i de tilfellene hvor legene ikke kan se svulsten. Likevel må de
inn og å ta en biopsi ved mistanke om kreft eller andre sykdommer.
Saken fortsetter under bildet
Forsker Erlend Hofstad og lege Håkon Olav Leira inspiserer kartet over pasientens lunger. Foto: Thor Nielsen.
Systemet kan da vise hvor bronkoskopet befinner seg i CT-bildene.
Sensoren er under 1 mm tykk og et svakt magnetisk felt som omslutter
pasienten, registrerer hvor sensoren befinner seg. Både retning og
posisjonen inne i pasienten blir avbildet på en skjerm, slik at legen
til enhver tid vet hvor utstyret befinner seg.
Vellykket test
En drøy time senere kan teamet avslutte undersøkelsen. På fjerde
forsøk har bioingeniøren fått prøvene hun ønsket seg. Teamleder Tore
Amundsen er fornøyd med innsatsen til både medisinere og forskere:
– Bra jobba, dette fiksa vi fint, sier han til gjengen ved spakene,
før han takker sin pasient for innsatsen. Bronkoskopi er smertefritt,
men ikke uten ubehag. Frivillige pasienter er helt nødvendige for at
forskerne skal kunne realisere sine ideer, og etter anstrengelsene
trenger pasienten hvile.
Saken fortsetter under bildet.
Cytotekniker
og bioingeniør Tora Almås leter etter mulige kreftceller i lymfevevet.
De fargerike vevsprøvene vil avsløre om pasientens svulst er ondartet
eller ikke. Foto: Thor Nielssen.
For et navigasjonssystem utviklet av forskere og ingeniører ved
SINTEF og leger ved St. Olavs Hospital, gir legene tredimensjonale
bilder av veien inn i pasientens lunger mens undersøkelsen pågår. Om alt
går etter planen klarer de snart å lokalisere svulsten med
millimeterpresisjon, ved hjelp av sivilingeniør og forsker Erlend
Fagertun Hofstad som co-pilot ved dataskjermen.
Kamera, kart og kompass
Verktøyet som forskerne nå skal teste er et såkalt bronkoskop. En
lang og blyanttykk slange som føres ned i luftveiene og ut i lungenes
kanaler. Den er utstyrt med kamera og
en liten tang inni, slik at man kan ta vevsprøver. Det som gjør det
nye bronkoskopet spesielt, er at det er utstyrt med en posisjonssensor i
tillegg. Det gjør at legene til enhver tid kan se hvor i vevet og
kanalene bronkoskopet beveger seg. Samtidig får de et tredimensjonalt
skjermbilde av det totale "landskapet" inne i lungene, som er tatt i
forkant. Slik vet de akkurat hvor de befinner seg.
– Utfordringen er å få systemet til å forstå at bildene som
bronkoskopet tar inne i pasienten, og CT-bildene vi har tatt på
forhånd, er en og samme sak. Disse må passe sammen som hånd i hanske for
at vi skal få den nøyaktigheten dette arbeidet krever. Og det må skje
raskt. Siden pasienten er lokalt bedøvet men våken, har vi begrenset med
tid å løse oppgaven på, sier utvikler Erlend Hofstad.
En av de tingene som gjør dette vanskelig, er at lungene er bevegelig
vev. Både pasientens bevegelser som oppstår når han puster og
bevegelsene til selve bronkoskopet gjør at vevet endrer form under
undersøkelsen. Derfor må utstyret både ta bilder under veis, og koble
disse med informasjonen fra CT undersøkelsen som er gjort på forhånd.
Kart og terreng må stemme.
Famler i blinde uten hjelp
Inne i undersøkelsesrommet stiger temperaturen: Pasienten hoster, og
bildene på dataskjermen viser at pasienten har fått en blødning nederst i
luftrøret.
– Pasienter som går på blodfortynnende medisiner kan være vanskelige å
undersøke, fordi de blør lettere enn andre pasienter, forklarer lege
Håkon Olav Leira, og legger til at dette viser en av utfordringene
legene ofte står overfor: Bildene fra bronkoskopet er utydelige fordi
blodet hindrer sikten til kameraet.
– I slike situasjoner er det en kjempefordel at vi kan manøvrere etter
posisjonssensoren og 3D-kartet som vi har utviklet i samarbeid med
forskerne ved SINTEF har. Ellers hadde vi famlet i blinde.
Så stanser blødningen av seg selv. Alt er igjen under kontroll, og
legen finner snart veien videre gjennom pasientens bronkier ved hjelp av
skjermbildene og stødig håndverk. Snart er det klart for å ta prøver av
den tre cm store svulsten i pasientens venstre lunge.
Algoritme
Utstyret som denne dagen viser vei i pasientens indre, består av en
rekke avanserte regnemodeller som er utviklet av ingeniører ved SINTEF
sin avdeling for medisinsk teknologi. I praksis fungerer GPS-systemet
slik at man først tilpasser CT-bildene til pasienten, gjennom en såkalt
registreringsprosedyre der man forteller datamaskinen at bildene av
pasienten skal være samstemte med den fysiske pasienten.
Posisjonssensoren registrerer deretter bevegelsene og posisjonen til sensoren som sitter på tuppen av bronkoskopet.
