Innen ett år kan ingeniører og leger på Rikshospitalet sammen med dataselskapet SGI revolusjonere behandlingen mot kreft i leveren. Ingeniørene skal gi kirurgene supersyn og superfølelse. Enormt kraftige datamaskiner skal i sanntid simulere og visualisere hva som skjer i leveren når kirurgene fryser i hjel svulsten. Teknikken er lik den oljeingeniører bruker for å modellere oljebrønner på basis av geofysiske data.
- Dette er et område vi kaller AR. Det står for augmented reality, eller utvidet virkelighet, sier prosjektleder Eigil Samset ved Rikshospitalets Intervensjonssenter. Prosjektet Interaktivt utvidet virkelighetssystem for bildeveiledet kirurgi kan være starten på en medisinsk revolusjon som vil gi mye større presisjon i behandlingen, med bedre effekt og mindre skadevirkninger.
- Ved å bruke AR kan vi utvide sanseområdet til det kliniske personellet på en måte som ikke har vært mulig til nå. I tillegg kan datasystemet lagre store databaser med erfaring og kunnskap og gi beslutningsstøtte under behandlingen.
Dr.med. Erik Fosse er leder av Intervensjonssenteret. Han peker på at de bruker stadig mer bilder, som video, røntgenbilder eller MR-bilder, i all slags behandling. - Men de kan ikke gi oss mer visuell støtte enn om vi opererer åpent. Med den nye metoden kan vi imidlertid skape bilder vi ellers ikke ville sett, og det vil gi oss stor merverdi i behandlingen.
Knekker svulster
Den første lidelsen denne teknologien utvikles for er nøytralisering av kreftsvulster i leveren. Slik behandling er i bruk, men bare basert på MR-bilder. De første eksperimentene med utvidet virkelighet er foretatt på forsøksdyr, og planen er å tilby de første pasientene tilbud om den nye behandlingsformen i løpet av et år. Den tradisjonelle måten å fjerne slike svulster på er å operere, men i noen tilfeller er ikke det mulig fordi de sitter så vanskelig til.
Alternativet er å drepe dem med temperatur på under minus 40 grader celsius. Ved å føre en kuldesonde inn i svulsten kan den kjøles ned. Problemet er å få kontroll på kjøleprosessen. For mye kjøling dreper svulsten, men vil også drepe deler av den fungerende leveren. For lite nedkjøling gjør at hele svulsten ikke blir drept, og da kan kreften spre seg videre. Selv om MR-maskinen gjør at kirurgen kan se hvordan sonden føres inn, gir metoden svært lite kontroll med hvordan frysesonen brer seg ut. En blodåre i nærheten kan tilføre mye varme og hindre veksten av kuldesonen.
MR er en temperatursensitiv metode, men følsomheten slutter når vannet fryser. Vanndipolene kan ikke røre på seg når vannet er i krystallform, ved de magnetfeltene som benyttes i medisinsk MR, som har en feltstyrke rundt 0,5 tesla. I fysikk og kjemi brukes maskiner på rundt 7 tesla.
MR-maskinen avbilder det frosne volumet som sort, men kan ikke oppgi temperaturen i det frosne vevet. Det er helt nødvendig å vite at hele svulsten har vært under minus 40 grader celsius. Intervensjonssenteret har gjort eksperimenter med levervev og utarbeidet et sett med differensiallikninger som beskriver de termiske egenskapene til vevet, og hvordan det fryser. Informasjonen fra MR-maskinen legges inn i algoritmene, noe som gjør det mulig å løse disse likningene i sanntid.
Sammen med den programvaren som er skrevet på Intervensjonssenteret er det er løsningen av differensiallikningene som er basis for bildene kirurgen får se under behandlingen.
Datahjelp
Samset forteller at visualiseringsteknikken hjelper legene til å få mye bedre kontroll over terapimetoden. - Selv om MR-maskinen er et flott hjelpemiddel, er det vanskelig å manøvrere sonden basert på de volumene den avbilder. Det går også en viss tid mellom hvert bilde, og det kan ta det opptil en time å plassere kjølesonden korrekt. Ved å behandle bildene i en datamaskin kan vi gi kirurgen et kunstig tredimensjonalt syn. Det gjør det mye raskere å plassere sonden samtidig som nøyaktigheten blir vesentlig bedre.
Datamaskinen lager et dataanimert bilde av både svulsten og sonden som fusjoneres sammen med bildet fra MR-maskinen. Når sonden er plassert kan kirurgen også følge med hvordan kuldefronten (isotermen) brer seg ut og omslutter svulsten. Det virtuelle bildet gir svært god kontroll med hvordan -40-isotermen tar seg ut i tre dimensjoner og på den måten unngås å skade for mye friskt levervev, eller kritiske strukturer.
Stor interesse
- Vi tror dette prosjektet vil ha gode muligheter til videre finansiering i EUs sjette rammeprogram som nå er under forberedelse, sier Samset.
I forrige uke besøkte fagfolk fra 30 ulike forsknings grupper og bedrifter rundt om i verden på Rikshospitalet for å danne et felles prosjekt for å utvikle denne teknologien videre sammen.
- Vi er svært fornøyd med samarbeidet med Intervensjonssenteret, og de er blitt en viktig partner for oss, sier produktansvarlig Henrik Sauleda i SGI Norge. Det norske forskningsmiljøet er en av flere medisinske miljøer rundt om i verden som utnytter dataselskapets visualiseringsteknologi.
