Ultralyd kan hindre hjerneskade hos syke nyfødte og premature
Ultralydteknologi fra NTNU gjør det mulig å overvåke blodstrømmen i hjernen på nyfødte. Det kan bidra til å hindre hjerneskader hos for tidlig fødte og syke spedbarn som må opereres.
Forskere og nyfødtmedisinere ved NTNU og St. Olavs Hospital står bak den første studien der ultralyd brukes til å overvåke hjerneblodstrømmen hos nyfødte i narkose.
– Vi har hele tiden trodd på at dette kan revolusjonere nyfødtmedisin. Alt tyder på at vi er nærmere å kunne forebygge og hindre hjerneskader hos premature barn og syke nyfødte.
Det sier barnelege Sigrid Dannheim Vik, som tar doktorgrad på NeoDoppler-teknologien.
Overvåket 30 nyfødte under operasjon
Sigrid Dannheim Vik. Foto: Siri Ann Nyrnes
I løpet av en toårsperiode har hun brukt utstyret til å måle hjerneblodstrømmen hos 30 nyfødte som lå i narkose. Noen var født altfor tidlig. Andre kom til verden på termin, men med medfødte feil oppstått i mors liv.
De fleste pasientene hadde komplikasjoner i mage-tarmsystemet, som manglende passasje gjennom tynntarmen. Premature barn har ofte en umoden tarm som det lett går hull på i nyfødtperioden.
– Dette er barn som må opereres. Ofte akutt. De har ikke noe annet valg, sier Vik.
De lengste forløpene med sammenhengende ultralydmålinger varte i 10-11 timer. Noen av pasientene hennes veide mindre enn 1 000 gram.
Ekstra utsatt for hjerneskader
Enten de er født alt for tidlig eller kommer til verden med medfødte feil og skader; Dette er helsevesenets aller minste og mest sårbare pasienter.
Barn som er født for tidlig er utsatt for hjerneskade i nyfødtperioden og er ekstra sårbare for svingninger i blodtrykket. Risikoen øker dersom de må opereres.
Målet med NTNU-studien har vært å bruke den nye ultralyd-teknologien til å se hvordan hjerneblodstrømmen endrer seg mens barna er i narkose.
Ny ultralydteknologi kan bidra til å hindre hjerneskader hos for tidlig fødte og syke spedbarn som må opereres. Foto: Ole A. Ekker
Gir tilgang på helt ny informasjon
Konklusjonen er at NeoDoppler gir legene tilgang på kritisk informasjon som tidligere har vært utilgjengelig.
– Utstyret gir viktig tilleggsinformasjon i forhold til dagens standard overvåkningsutstyr, forklarer Sigrid Dannheim Vik.
I dag brukes indirekte faktorer, som målinger av blodtrykk og puls, samt generelle, kliniske vurderinger for å se om barnet er velsirkulert.
– Vi har faktisk ikke noen sikker målemetode for å overvåke det viktigste organet vi har, nemlig hjernen, sier barnelegen og forskeren.
Dette er NeoDoppler - og de som står bak:
- Utviklet gjennom et samarbeid mellom Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk (ISB) ved NTNU og Avdeling for nyfødt intensiv ved St. Olavs Hospital
- Oppfinner av selve teknologien er professor Hans Torp, som er sentral i det verdensledende forskningsmiljøet innen medisinsk ultralyd i Trondheim
- Barnekardiolog og forsker Siri Ann Nyrnes er ansvarlig for den kliniske utviklingen av utstyret, og hovedveileder i prosjektet
- Barnelege Sigrid Dannheim Vik tar en innovasjons PhD, der hun har gjennomført den kliniske utprøvingen som må til før utstyret kan selges kommersielt
- Teknologi og utstyr er utviklet med prosjektmidler fra NTNU Discovery og Forskningsrådets FORNY-program, samlet rundt 8 millioner kroner
- Samtidig med utprøving og kliniske studier har det vært jobbet med kommersialisering
- NeoDoppler ble tatt videre gjennom NTNU Technology Transfer, og kommersialiseres nå gjennom selskapet Cimon Medical AS
Kan gjøre livsviktige tiltak raskt
For anestesilegene handler alt om å holde sirkulasjonen stabil. NeoDoppler-målingene pågår uavbrutt før, under og etter operasjonen. Utstyret gjør at endringer i hjerneblodstrømmen kan oppdages med en gang. Dermed kan tiltak som kan forhindre hjerneskader, og som er tilpasset det enkelte barnet, gjøres straks.
Det hjelper også legene til å gjøre individuelle vurderinger og skreddersy behandlingen i stedet for å måtte basere seg på generelle anbefalinger.
Jeg er ikke i tvil om at vi nå tar ett eller flere steg nærmere forebygging og hindring av hjerneskade.
Kan gi nye standarder
Forskerne tror NeoDoppler kan gi en ny standard innen overvåkning av nyfødte.
– Problemet i dag er at man ikke vet hva som er det mest gunstige blodtrykket hos nyfødte for å opprettholde stabil hjernesirkulasjon og trolig er det individuelle forskjeller, sier Sigrid Dannheim Vik.
Det hun og kollegene så, og som de mener gir grunn til bekymring, er at hastigheten på hjerneblodstrømmen ble mer enn halvert under narkosen sammenlignet med i våken tilstand.
For barn som kommer ut av mors liv før uke 28 av svangerskapet, er sjansen for hjerneskade så høy som 50 prosent. Bare på St. Olavs Hospital i Trondheim, legges årlig rundt 300 barn i narkose før de er fylt ett år. Foto: Sigrid Dannheim Vik
– Funnene våre tyder på at nyfødte som legges i narkose trolig bør ha et høyere blodtrykk enn det som er dagens anbefalinger. Dagens referanseområdet burde trolig vært høyere, mener Vik.
Et vindu inn i hjernen
Proben måler hastigheten på blodstrømmen i store og små blodkar. Ultralydbølgene sendes 3-4 centimeter ned i hjernen og kommer tilbake som bilder legene kan se og tolke på en skjerm. Illustrasjon: Inventas
Ultralydproben på NeoDoppler har form som en liten knapp med diameter på omtrent 1 centimeter. Den kan festes til en hette og blir liggende skånsomt over fontanellen, det myke området oppe på barnets hode.
Fontanellen lukker seg mot slutten av barnas første leveår, når beinplatene i hodeskallen vokser sammen. Ultralyd kan ikke passere gjennom beinplatene. Derfor er fontanellen som et vindu med begrenset åpningstid, der legene kan se rett inn på blodstrømmen.
Fra lett ADHD til alvorlige bevegelsesvansker
Voksne har en beskyttelse som gjør at vi kan opprettholde en stabil hjernesirkulasjon selv om blodtrykket kan variere. Små barn har ikke denne beskyttelsesmekanismen. Derfor er de særlig sårbare for variasjoner i blodtrykk som igjen kan føre til ustabil blodgjennomstrømning i hjernen.
Det igjen, kan gi for lite surstoff til hjernen og skade hjernevev.
Dette kan gi et stort spekter av hjerneskader eller forsinkelser i utviklingen som blir merkbare i ulik alder, forklarer Sigrid Dannheim Vik.
– Det handler om alt fra ADHD og lettere utviklingsforstyrrelser til mer omfattende kognitive og motoriske vansker.
Størst fare for de aller minste
Ultralydeksperter, barneleger og nyfødtmedisinere ved NTNU Institutt for bildediagnostikk og ST. Olavs Hospital er de første som måler hjernesirkulasjon under anestesi hos premature og syke nyfødte. Foto: Foto: Ole A. Ekker
Hvert tiende barn i verden fødes for tidlig, noe som i seg selv øker sjansen for skader på hjernen. Hos de som har det aller mest travelt, og kommer ut av mors liv før uke 28 av svangerskapet, er sjansen for hjerneskade så høy som 50 prosent.
Bare på St. Olavs Hospital i Trondheim, legges årlig rundt 300 barn i narkose før de er fylt ett år.
Samtidig er det mange andre barn som kommer til verden med medfødte skader. Hjertebarn er en annen pasientgruppe som kan ha nytte av NeoDoppler-teknologien, mener forskerne.
Stor og variert pasientgruppe
I tillegg kommer de barna som må opereres grunnet komplikasjoner i nyfødtperioden. Det kan for eksempel være for hull på tarmen hos for tidlig fødte og barn som må i narkose grunnet mindre omfattende kirurgi eller diagnostisering.
– Dette er med andre ord en ganske stor og variert pasientgruppe som kan ha nytte av denne typen overvåkning, sier Sigrid Dannheim Vik.
– Et ekstremt viktig verktøy
Utstyret er lett, enkelt å montere og bruke – også for ikke-eksperter. Det kan sitte på over flere dager, og brukes der barnet til enhver tid er. Foto: Foto: Ole A. Ekker
Barnelegen og stipendiaten kaller NeoDoppler «et enormt stort fremskritt innenfor nyfødtmedisin». Hun sier det kanskje kan sammenlignes med det å få informasjon via farge-tv kontra det å lytte på radio.
Der man tidligere baserte seg på indirekte mål, får man nå et direkte bilde av hjerneblodstrømmen.
– Det er et ekstremt viktig verktøy. Både for anestesilegen som står med barnet i narkose og for oss som jobber med nyfødtmedisin er dette svært viktig. Det vil kunne bidra til å kunne gjøre direkte vurderinger og tiltak, og på den måten både unngå under- og overbehandling.
Måler fart, ikke mengde
En mulig innvending mot NeoDoppler er at den måler hastigheter som gir bilder og kurver som endres hele tiden. Den måler ikke eksakt selve mengden blod som går igjennom blodårene. Hvis blodårene varierer i diameter, vil også hastighetene endre seg.
Forskerne peker imidlertid på studier som har vist at det er god sammenheng mellom hastighetsmål og selve blodstrømmen – dersom man måler hastigheter kontinuerlig.
Trenger flere studier over tid
Før NeoDoppler blir standard overvåkningsutstyr i nyfødtmedisin trengs flere kliniske studier. Slike vil være treffsikre når det gjelder å si noe om virkning, men barna må følges opp over lengre tid for å kunne vise at det bidrar til å hindre hjerneskader.
Barnekardiolog og forsker Siri Ann Nyrnes står bak oppfinnelsen, sammen med professor Hans Torp. Hun er også hovedveileder for Sigrid Dannheim Vik.
Prøves ut i flere land
Siri Ann Nyrnes. Foto: NTNU
– NeoDoppler-systemet er CE-sertifisert, og kan dermed tas i bruk i flere miljøer. Nå prøves det ut av samarbeidspartnere både ved Rikshospitalet i Oslo, UMC Utrecht i Nederland og ved The Hospital for Sick Children i Toronto i Canada, forteller Nyrnes,
– Kommersielt salg har nylig startet, og det er systemer ute i klinikken både i Danmark, Sverige og Tyskland utenfor vårt forskningssamarbeid. Vi ønsker å utføre flere studier, og på sikt også samle data som kan si mer om langtids-nytte-effekten, sier Siri Ann Nyrnes.
Referanse: Vik, Sigrid Dannheim; Torp, Hans Garman; Jarmund, Anders Hagen; Kiss, Gabriel Hanssen; Follestad, Turid; Støen, Ragnhild; Nyrnes, Siri Ann. (2023) Continuous monitoring of cerebral blood flow during general anaesthesia in infants. British Journal of Anaesthesia open. volum 6. doi: 10.1016/j.bjao.2023.100144
