Med GPS i pulsåra

Skadestedet ligger på blodets E6 – ved avkjøringen til nyrene. Med moderne navigasjon fører legene redningsutstyret dit. Nesten uten å skjære i deg!

Rytmisk svulmer den og trekker seg sammen litt mer enn én gang per sekund når du hviler. Hovedpulsåra forblir uskadd livet ut hos de fleste av oss. Men hos noen kan den få en utposning (aneurisme) i buken. Risikoen for det er størst hvis du er mann og litt oppe i åra.

Årlig må 1200 mennesker i Norge opereres for denne lidelsen. Gjennomsnittspasienten er 65 til 67 år. Uten behandling kan pulsåra revne. Da er pasienten i livsfare. Er du heldig, kan du reddes om du kommer raskt på sykehus.

Behandlingen av aneurismer i buken består i at ei kunstig åre plasseres inne i pulsåra, ved det skadde partiet. For 15 år siden kom en ny metode for slike inngrep. Takket være den, får halvparten av aneurisme-pasientene åreprotesen på plass i pulsåra nesten uten at legene må bruke skalpellen. Via et lite snitt i lysken trær en røntgenlege den kunstige åra på plass fra innsida av åresystemet.

Den andre halvdelen av pasientene er av anatomiske årsaker fortsatt avhengig av store, åpne operasjoner. Nå står norske leger og teknologer klar med en ny løsning som åpner for at mange flere pasienter kan slippe unna med små snitt i lysken: Nøkkelen er et nyutviklet navigasjonssystem for kroppens indre – et slags GPS i blodårene.

Det nye «vinduet» gir legene mer innsyn under operasjonen enn de får ved gjennomlysing med røntgen. Nyvinningen vil spare mange for store fysiske belastninger og samfunnet for mange liggedøgn. Gemini var med på generalprøven!

Pulsåre av glass •

St. Olavs Hospital i Trondheim i august: Assistentlege Frode Christiansen lukker persiennene og stenger dagslyset ute fra «Framtidas operasjonsrom», flaggskipet der sykehuset prøver ut nye kirurgiske hjelpemidler og operasjonsteknikker.

Christiansen er doktorgradsstipendiat og skal ta spesialistutdannelse som kar-kirurg. På bordet foran ham ligger intet menneske i dag. Der har han lagt en gjennomsiktig, liten «glass-skulptur»: En forenklet modell i full skala av hovedpulsåra til mennesket, fra nedre del av buken.

Modellen er en treningsarena for leger. Til reelle operasjoner på mennesker vil den navigasjonsbaserte kirurgien tidligst bli brukt neste år, etter utprøving i dyreforsøk.

Ut av modellens nedre ende stikker to tynne rør som møtes i en V. Det er pulsårene til beina. Over «V-en» utvider røret seg til en glassballong på størrelse med en knyttneve.

– Hjelp! Kan en virkelig utposning bli så

diger?, spør fotografen vantro.

Håndgranat i buken •

Foto: SINTEF Helse Navigasjon i Åresystemet Slik virker navigasjonssystemet som er utviklet for å reparere hovedpulsåra «innenfra»:   • Pasienten avbildes med CT-røntgen – dvs. mange snittbilder. En datamaskin setter dem sammen til en 3D grafikkmodell av hovedpulsåra. (Se ill.) • Den kunstige åra føres inn i pulsåra fra lysken, sammenfoldet i ei plasthylse. Skal protesen forbi nyrearteriene, vil sidearmer sikre blodtilførsel til nyrene. • Foran på hylsa er en liten metallspole. Hver sidearm har også en spole. En boks på operasjonsbordet setter opp et magnetfelt. Spoler i magnetfelt lager elektrisk strøm. Jo nærmere boksen spolene er, jo mer strøm lager de.  • Ut fra strømmålinger beregner en datamaskin spolenes posisjon og visualiserer dem i grafikkmodellen. • To tynne, bøyelige plastrør (kateter) er trædd gjennom åreprotesen og sidearmene. Inn i rørene fører legen to tynne metalltråder. De har vært bøyd 90 grader. Trådene svinger inn i hver sin nyrearterie når de skyves ut av kateterne. • Når protesen skyves etter, går sidearmene inn i nyrearteriene på hver sin «løpestreng». • I dag må legene bruke røntgengjennomlysing for å se trådene. Snart kommer spoler som er små nok til å sitte på «løpestrengen» også. Da blir alt synlig i grafikken. Som i GPS!

Foto: SINTEF Helse
Navigasjon i Åresystemet
Slik virker navigasjonssystemet som er utviklet for å reparere hovedpulsåra «innenfra»:
• Pasienten avbildes med CT-røntgen – dvs. mange snittbilder. En datamaskin setter dem sammen til en 3D grafikkmodell av hovedpulsåra. (Se ill.)
• Den kunstige åra føres inn i pulsåra fra lysken, sammenfoldet i ei plasthylse. Skal protesen forbi nyrearteriene, vil sidearmer sikre blodtilførsel til nyrene.
• Foran på hylsa er en liten metallspole. Hver sidearm har også en spole. En boks på operasjonsbordet setter opp et magnetfelt. Spoler i magnetfelt lager elektrisk strøm. Jo nærmere boksen spolene er, jo mer strøm lager de.
• Ut fra strømmålinger beregner en datamaskin spolenes posisjon og visualiserer dem i grafikkmodellen.
• To tynne, bøyelige plastrør (kateter) er trædd gjennom åreprotesen og sidearmene. Inn i rørene fører legen to tynne metalltråder. De har vært bøyd 90 grader. Trådene svinger inn i hver sin nyrearterie når de skyves ut av kateterne.
• Når protesen skyves etter, går sidearmene inn i nyrearteriene på hver sin «løpestreng».
• I dag må legene bruke røntgengjennomlysing for å se trådene. Snart kommer spoler som er små nok til å sitte på «løpestrengen» også. Da blir alt synlig i grafikken. Som i GPS!

– Ja. Enda større, også, forklarer assistentlege Christiansen.

– Det er som å gå med en håndgranat i buken, sier SINTEF-forsker, dr.ing. Jon Harald Kaspersen som er med på operasjonsstua.

Navigasjonssystemet er resultatet av tverrfaglig samarbeid mellom SINTEF, NTNU og St. Olavs Hospital. Kaspersen er en av dets fedre.

Foran oss begynner Christiansen å skyve noe som likner en pekestokk, inn i modellen. Framenden er ei lang plasthylse. «Inngrepet» er i gang! Men legens øyne går ikke til operasjonsbordet. Han har blikket på en bildeskjerm. Der troner en gjennomsiktig 3D-framstilling av glass-skulpturen – i naturtro grafikk. Midt på bildet kryper en rød markør gjennom grafikkmodellen i takt med legens skyvebevegelser.

– Det du ser nå, har mye til felles med navigasjon i moderne biler, sier SINTEF-forsker Kaspersen. – Du og jeg bruker kanskje GPS til å finne bensinstasjoner og hoteller på ferieturen. Frode skal bruke sitt system til å finne avkjøringen til nyrene.

«Skal røntgenlegene til nyrearterien, må de se hvor avkjørselen er. Har de kjørt forbi, må de vite at de skal snu. Det er sånt systemet hjelper dem med.» Dr.ing. Jon H. Kaspersen.

Polyester og minnemetall •

Historien om det finurlige systemet har sin forhistorie. Den begynner i utlandet, for 20 år siden. En ukrainsk lege beviser at det er mulig å behandle aneurismer i buken uten åpne operasjoner, og noen år seinere gjør en argentinsk lege det samme.

Teknikken forutsetter et samspill mellom kirurger og radiologer (røntgenleger). Kirurgen lager et lite snitt i pasientens lyske, og så et hull i pulsåra under. Mens pasienten gjennomlyses med røntgen, fører radiologen ei hylse med en sammenpakket åreprotese fra lysken og til den defekte delen av åra. En sidearm føres så inn fra motsatt lyske, og kobles til hovedprotesen.

Den kunstige åra har en hud av tynnvegget polyester. På innsida er den armert med spiler av minnemetall – de husker sin opprinnelige form og kan gå tilbake til den! Idet hylsa trekkes ut, folder protesen seg ut. Med mothaker fester den seg på oversida av utposningen. Vips har pasienten fått nye årevegger!

Metoden vekker stor interesse ved Regionsykehuset i Trondheim (RiT). I 1992 reiser leger fra sykehuset rundt i verden for å se hva som skjer på feltet. Men de velger å vente noen år med sin egen debut.

Som natt og dag •

– Det tok litt tid før teknologien ble moden. Pionerene ute hadde noe trøbbel i starten, forteller Hans Olav Myhre fra sitt kontor ved nåværende St. Olavs Hospital. Myhre er professor ved NTNU og overlege ved sykehusets avdeling for kirurgi.

En vinterdag i 1995 er alt klart også i Trondheim. Prosjektet er fra dag én et samarbeid mellom RiTs kirurgiske avdeling og sykehusets røntgenavdeling.

Forventningene til metoden innfris. Forskjellen mellom de tradisjonelle operasjonene og den nye innvendige reparasjonsteknikken er som natt og dag, ifølge Myhre.

De åpne operasjonene blir gjort med narkose. Pasientene snittes opp fra brystet og ned mot underlivet. Indre organer skyves vekk, og hovedpulsåra stenges av, snittes opp for så å syes igjen med ei kunstig åre på innsida. Resultat: en liggetid på åtte-ni dager, inklusive et opphold på «intensiven».

– Dette går vanligvis veldig bra, men belastningen for pasienten blir mindre når vi går inn fra lysken. Da holder det med regional bedøvelse, og pasienten er oppe til frokost neste dag. Risikoen er også lavere enn ved de åpne inngrepene, sier Myhre.

Fra 2D til 3D •

Kjøtt og blod neste: Med blikket på bildeskjermen får assistentlege Frode Christiansen ei kunstig blodåre på plass i en glassmodell av hovedpulsåra i buken. Av praktiske årsaker føres åreprotesen inn ovenfra, ikke nedenfra slik det vil gjøres på pasienter. Foto: Thor Nielsen.

Kjøtt og blod neste: Med blikket på bildeskjermen får assistentlege Frode Christiansen ei kunstig blodåre på plass i en glassmodell av hovedpulsåra i buken. Av praktiske årsaker føres åreprotesen inn ovenfra, ikke nedenfra slik det vil gjøres på pasienter. Foto: Thor Nielsen.

Overlegen og kollegene hans vet fra starten at den nye teknikken kun kan brukes på halvparten av pasientene med aneurismer i buken. De øvrige må ha åpne operasjoner.

Skal protesen få feste, må framenden loses to og en halv centimeter forbi utposningen. Hos mange pasienter tar nyrearteriene av på den strekningen. En vanlig protese, ført opp fra lysken, ville stenge for blodtilførselen til nyrene på disse pasientene.

Legene ønsker seg derfor proteser med sidearmer som kan ledes inn i nyrearteriene. Men de erkjenner at det todimensjonale innsynet fra gjennomlysingen ikke gir den orienteringsevnen de må ha for å få sidearmene på plass. Slik oppstår ønsket om å navigere seg fram – på tredimensjonale «kart».

Teknologi fra dataspill •

– Vi hadde lyst på et navigasjonssystem nærmest fra dag én, minnes overlege Myhre.

Det første skrittet mot et slikt system tas idet SINTEF Helse i 1997 ansetter en ung dr. ingeniør med forskningsbakgrunn fra beregninger av turbulent luft rundt bruer!

Som turbulensforsker har Jon H. Kaspersen jobbet mye med visualiseringsteknikk. I SINTEF blir han knyttet til et miljø som jobber med bildestyrt kirurgi og tredimensjonal ultralyd.

Kaspersen samarbeider også med nå avdøde Jan Lundbom, karkirurg ved St. Olav.

De vil utvikle et navigasjonssystem for blodårer. Kaspersen får etter hvert administrative oppgaver, og SINTEFs Steinar Ommedal tar hans plass. Fra røntgenmiljøet er radiologene Staal Hatlinghus og Asbjørn Ødegård med som krumtapper. I sluttfasen trer også Frode Christiansen inn i gruppa, der SINTEFs Geir Arne Tangen er med som programmerer.

– Geir Arnes bidrag har hatt uvurderlig betydning, sier Kaspersen.

For å nå sitt mål trenger gruppa sensorer av en type som er utviklet for dataspill. Problemet er lenge at ingen lager så små sensorer som forskerne i Trondheim må ha.

Lukeparkering i kroppen •

For tre år siden kommer mikro-posisjonssensorene de venter på. Men ingen kommersiell aktør integrerer dem i utstyret aneurisme-pasienter behandles med.

– Vi måtte gjøre det sjøl, sier Kaspersen og berømmer finmekaniker Stein Dørum ved St. Olavs Hospital for å ha løst jobben. En varm augustdag i år får vi ved selvsyn bekreftet at gruppa er i rute.

Glassmodellen på «Framtidas operasjonsrom» er tildekket, for å dokumentere at assistentlege Frode Christiansen ikke jukser. På skjermen han stirrer på, ser vi en rød, en gul og en grønn markør bevege seg i grafikkversjonen av glassmodellen.

– Se! Bra parkering det der, hvisker SINTEF-forsker Kaspersen idet den kommende kirurgen har fått sidegreinene i posisjon foran nyrearteriene. Kaspersen sammenlikner inngrepet med å kjøre bil i bekmørke, med GPS. Du ser ikke din egen posisjon direkte. Men skjermbildet viser til enhver tid hvor i blodåra legene har verktøyet sitt.

– Skal røntgenlegene til nyrearterien, må de se hvor avkjørselen er. Har de kjørt forbi, må de vite at de skal snu. Det er sånt systemet hjelper dem med, forklarer Kaspersen.

I mål – etter første runde! • Så er øyeblikket inne. Frode Christiansen styrer den gule og grønne markøren i mål på grafikkversjonen og fjerner kledet som har sperret utsikten til glassmodellen. Der ser vi det sjøl: Sidearmene er på plass! Målet er at navigasjonssystemet i framtida blir brukt på alle pasienter som behandles for utposning på hovedpulsåra i buken.

– Systemet vil redusere behovet for røntgengjennomlysing og kontrastvæske i blodårene når vi går inn fra lysken. Det vil gjøre slik behandling tryggere, sier Christiansen.

Skulle du sjøl bli aneurisme-pasient i framtida, og få nyte godt av at navigasjonssystemet finnes, så vet du herved hvem du skal takke for at du er på beina igjen neste morgen.

Av Svein Tønseth