Mikrosensor skal overvåke hjertet

Forsker holder fram mikrosensoren. Foto
Forsker Anh Tuan Nguyen har utviklet en fullverdig sensorenhet som bruker akselerometre til å overvåke hjertet. (Foto: Knut J. Meland)

Den har mindre diameter enn en fyrstikk, men gir kirurgene mer informasjon om hjertet enn noen gang før.


Tekst: Knut J. Meland

Et akselerometer er en sensor som måler hastighetsendringer, og disse er flittig brukt i smarttelefon- og dataspillindustrien. Nå skal slike sensorer også brukes til å fortelle hjertekirurgene nøyaktig hvordan den viktige muskelen i brysthulen oppfører seg.

Kristin Imenes. FotoEtter en idé og et initiativ fra Intervensjonssenteret ved Rikshospitalet, fikk forskere ved vårt Institutt for mikrosystemer oppgaven med å utvikle en sensor som bruker akselerometre til å overvåke hjertet i forbindelse med operasjoner med åpen brystkasse.

Det nakne hjertet

I takt med de teknologiske framskritt har det blitt langt færre medisinske inngrep der brystkassa må åpnes. Det er kun i de mest alvorlige tilfellene at hjertet fortsatt må blottstilles. Blant annet gjøres dette i forbindelse med bypassoperasjoner, der årene som forsyner hjertemusklene med blod skiftes ut.

Under – og i etterkant av – slike operasjoner er det avgjørende at hjertefunksjonen overvåkes nøye. To teknikker er rådende i dag: trykkmålere, som plasseres i en arterie i armen og i en vene i halsen, eller ved hjelp av ultralyd, gjennom en sonde som settes inn i halsen.

Problemet er at trykkmålinger gir for dårlige resultater, og at en ultralydsonde kun kan benyttes mens operasjonen foregår, og ikke i de kritiske timene og dagene i etterkant.

Miniatyrisering

– Når man lager en sensor som skal sys inn i et menneskehjerte stilles det helt andre krav til akselerometrene enn de vi finner i for eksempel mobiltelefoner i dag. Utstyret må tåle helt andre påkjenninger og dessuten møte en rekke kliniske krav. Hovedutfordringen er likevel å få alt så smått at hjertet ikke punkteres, forteller førsteamanuensis ved Institutt for mikrosystemer ved HSN, Kristin Imenes, som har ledet forskningsarbeidet.

Sensoren. FotoStipendiat Anh Tuan Nguyen ved HSN presenterte nylig sitt doktorgradsarbeid Miniaturization of Circuit Packaging of an Accelerometer Heart Monitoring Device, der han har utviklet en fullverdig sensor-enhet.

Intervensjonssenteret har testet ut enheten, og resultatene er gode. Før produktet kan sendes ut på markedet må det godkjennes og da kreves flere tester ved andre sykehus. Nå jobbes det med å få produsert flere enheter, slik at den nødvendige uttestingen kan blir gjennomført.

Blir igjen i kroppen

– Selve sensorelementet er laget ved hjelp av mikroteknologi og er på størrelse med et knappenålshode. For at sensoren skal kunne settes inn i hjerteveggen, er den pakket inn i en stålkapsel formet som en kulepennspiss og koblet til en silikoninnpakket ledning som forsyner sensoren med strøm og samtidig overfører signalene den fanger opp, forklarer Nguyen.

Delen som settes inn i hjertet har en diameter som er mindre enn en fyrstikk.

Nærbilde av sensorelementet

Enheten skal implanteres i hjertemuskelen før operasjonen, og den forblir der også etter at brystkassa er lukket og fortsetter å gi detaljert informasjon om hjertes bevegelser. Enheten fungerer også som en erstatter for elektrodene som i dag brukes for å stimulere hjertet til å holde regelmessig rytme under operasjonen.

Enheten trekkes til slutt ut gjennom en åpning i brystveggen etter et par dager, når pasienten er skrevet ut av intensivavdelingen.

Flere bruksområder

Utgangspunktet for ideen var et behov for å kunne fange opp iskemi (lokal blodmangel som skyldes at blodårer har trukket seg sammen, er innsnevret eller tilstoppet) på pasienter som har gjennomgått bypass-operasjon på hjertes blodforsyning.

Underveis i arbeidet har det åpenbart seg en rekke andre mulige bruksområder, blant annet i forbindelse med hjertefeil hos barn.

– Om man kan ha sammenhengende sensorovervåkning over lengre tid kan man få viktig info om hjertets tilstand og kanskje kunne gi en riktigere behandling av pasienter med hjertefeil, sier Imenes.

Sensoren har også vært brukt i forsøk for å regulere driften til kunstige hjertepumper som opereres inn i svært syke mennesker, som ellers bare kan reddes av en transplantasjon.

som bruker akselerometre til å overvåke hjertet

 

 

 

 

Fakta

  • Den norskutviklede metoden er patentsøkt, og selskapet Cardiaccs AS eier rettighetene til patentet.  
  • Selskapet Inven2, som eies av UiO og Oslo universitetssykehus, er ansvarlig for patenteringen og fremtidige lisensavtaler for den norske teknologien.