Blogger: Lasse Løvstakken
Norges forskningsråd har delt ut midler til fri prosjektstøtte til medisin, helse og biologi (FRIMEDBIO). Dette er midler som det er stor konkurranse om nasjonalt, og det er derfor kun de aller beste nasjonale prosjektene som får støtte. Det medisinske fakultet, NTNU fikk støtte til hele tre unge forskertalenter, tre forskerprosjekter og to post doc stipend. I dette blogginnlegget kan du lese om prosjektet til Lasse Løvstakken som fikk støtte til FRIPRO støtte som ungt forskertalent til prosjektet «Three-dimensional ultrasound vector-flow imaging for improved diagnosis and understanding of cardiac disease».
Leonardo da Vincis fremstilling av blodstrøm gjennom aortaklaffen (detalj av RL19116 recto, Courtesy of The Royal Collection 2002, Her Majesty Queen Elizabeth II)
Hjertet og blodets bevegelse har fasinert mennesket i århundrer. Samspillet og betydningen av blodtrykk og blodstrøm for hjertets funksjon ble tidlig undersøkt av Leonardo da Vinci i starten av det sekstende århundre. I en serie med skisser og manuskript som nå befinner seg i de kongelige samlinger ved Windsor i London, beskriver blant annet da Vinci i detalj hvordan blodet skyter fart ut av hjertets venstre hovedkammer gjennom aortaklaffen, hvor en sirkulær strømning oppstår og utøver en kraft han postulerer er delaktig i aortaklaffelukking. da Vinci beskrev også hvordan dette kunne studeres in vitro, altså utenfor kroppen, ved bruk av en glassmodell. Disse beskrivelsene har man senere observert in vivo (inne i kroppen) ved hjelp magnetisk resonsavbildning (MRI).
Vi vet at blodstrømmens bevegelse i hjertets for- og hovedkamre er sterkt koblet til hjertets anatomi og funksjon, men man vet i dag lite om sammenhengen mellom detaljene i blodstrømsmønstre (hvordan blodet beveger seg inne i hjertet) og ulike typer hjertesykdom.
Ved Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk (ISB) her ved NTNU har vi startet et prosjekt hvor vi skal undersøke om en nøyaktig måling av de detaljerte blodstrømsmønstre kan inneholde informasjon som er viktig ved diagnose av hjertesykdom. Ved å avdekke disse sammenhengene kan man oppnå en sikrere diagnose på et tidligere stadie av sykdommen.
I dag finnes det ingen avbildningsteknikk som er egnet for undersøkelse av detaljerte blodstrømsmønstre i hjertet hos foster, nyfødte eller barn. Her undersøker Lasse Løvstakken og Siri Ann Nyrnes hjertet til et nyfødt barn (Foto: Geir Mogen).
I prosjektet skal vi utforske utfordringer innen diagnose av hjertefunksjon hos voksne (f.eks. diastolisk hjertesykdom), samt ved kompliserte hjertefeil hos nyfødte (f.eks. Fallot’s tetrade). Prosjektet er utfordrende både teknisk og klinisk, og innebærer utvikling, validering og utprøving av ny teknologi, samt pasientstudier i Norge og Canada.
Ved bruk av magnetisk resonansavbildning (MRI) har man vist imponerende visualiseringer av blodstrøm i voksenhjerter. Men dette er en meget tidkrevende metode som ikke er velegnet for rutineundersøkelser eller større pasientstudier. Det finnes i dag ikke noen avbildningsteknikk egnet for rutineundersøkelse som kan gi denne informasjonen generelt sett. Det finnes heller ingen avbildningsteknikk som er egnet for undersøkelser av foster, nyfødte eller barn.
Vårt mål er å utvikle ultralydavbilding for effektiv og nøyaktig tredimensjonell måling av detaljerte blodstrømsmønstre. Denne teknologien vil vi bruke til å avdekke sammenhenger mellom hjertesykdom og blodstrøm. Teknologien vil bygge på nylig arbeid rundt såkalt todimensjonell vector-flow imaging utviklet i ultralydgruppen ved ISB, hvor vi unngår begrensninger i dagens ultralydmetoder som bare gir en endimensjonell måling.
Her er et eksempel på dette for en nyfødt med en ventrikulær septumdefekt. Blodstrømmen kan sammenlignes med en jetstrøm fra venstre til høyre hovedkammer. Vår nye teknikk gjør det mulig å direkte måle både jetstrøm og de sirkulære blodstrømsmønstre som i dette tilfellet følger i høyre hovedkammer.
Et eksempel på todimensjonell avbildning av kompliserte blodstrømsmønstre i en nyfødt med en ventrikulær septumdefekt (VSD)
Et hull i skilleveggen mellom ventriklene gjør at blod feilaktig går fra venstre til høyre ventrikkel når det skal transporteres ut aorta. Bildet til venstre er konvensjonell farge-Doppler teknikk som endimensjonelt kan måle blodstrømshastigheter som går rett opp eller ned. Bildet til høyre viser en ny teknikk utviklet ved ultralydgruppen ved ISB, NTNU som måler blodstrømmens bevegelse i to dimensjoner. I dette eksempelet viser pilene retningen til blodet og lengre/større piler tilsvarer høyere hastigheter. (LV: Left ventricle, RV: right ventricle, LVOT: Left ventricular outflow tract, VSD: Ventricular septum defect.)
Leonardo da Vinci var langt fremme for sin tid, og flere av hans funn har hatt betydning for utvikling av medisinfaget. Uten sammenligning for øvrig, så har vi forventninger om at resultatene i prosjektet vil gi ny viten om sammenhengen mellom blodstrøm og hjertesykdom, ny medisinsk avbildningsteknologi, og forhåpentligvis ny diagnostisk informasjon som kan brukes i det fremtidige helsevesen.
Referense:
– da Vinci L. Quademi d’Anatomica II . 1513:9.