Impedanssitomografiasta uusi menetelmä aivoverenvuodon tunnistamiseen

Suomessa kehitetään menetelmää, jonka avulla tunnistetaan aivoverenvuoto reaaliajassa ilman, että potilas siirretään magneetti- ja tietokonetomografialaitteeseen. Nopeamman diagnoosin avulla vähentyisivät kriittiset viiveet potilaan hoidossa.

Menetelmää kehittävät HUS Neurokeskus yhdessä Itä-Suomen yliopiston, Tampereen teknillisen yliopiston, Helsingin yliopiston ja Aalto yliopiston kanssa. Tutkimus on valittu yhdeksi Kansallisen neurokeskuksen pilottiprojektiksi.

Kehitteillä oleva menetelmä hyödyntää sähkötekniikasta tuttua impedanssiteknologiaa, joka lääketieteessä perustuu siihen, että eri kudokset johtavat sähköä eri tavoilla. Lihas ja veri johtavat sähkövirtaa huomattavasti paremmin kuin rasva, luu tai keuhkokudos.

Impedanssitomografia on non-invasiivinen kuvantamismenetelmä, jossa päähän liimattavien pintaelektrodien avulla syötetään pientä sähkövirtaa yhdellä tai useammalla taajuudella. Osa elektrodeista mittaa syntyvät sähköiset potentiaalit. Näiden mitattujen potentiaalien perusteella ja kehittyneitä matemaattisia algoritmeja hyväksikäyttäen voidaan muodostaa impedanssitomografiakuva.

– Tavoitteenamme on kehittää laite, joka voitaisiin viedä potilaan luo, ja joka valvoisi potilasta jatkuvasti ja tarkasti reaaliajassa kuten EEG, neurologian ylilääkäri Nina Forss HUSista kertoo.

Erotusdiagnostiikkaa jo ambulanssissa

Nyt potilaat kuvataan tietokonetomografialaitteessa sen selvittämiseksi, onko kyseessä aivoverenvuoto vai aivoveritulppa. Sairauksien ulkoiset oireet ovat usein samat, esimerkiksi puheen tuotanto lakkaa ja raajapari halvaantuu, joten etiologiaa ei voi päätellä ambulanssissa, saati aloittaa hoitoa ennen kuin potilaan päästä on otettu TT-kuva.

– Jos kyseessä onkin verenvuoto ja siihen annetaan liuotushoito, on se hirvittävä virhe, joka voi viedä potilaan hengen, Nina Forss sanoo.

Hän toivookin, että tulevaisuudessa aivoinfarktin ja aivoverenvuodon erotusdiagnostiikka voitaisiin tehdä jo ambulanssissa, sillä se olisi lopullinen ”Graalin malja”.

– Saksassa on käytössä ambulansseja, joissa on tietokonetomografialaitteisto tätä tarkoitusta varten. Laitteisto on kuitenkin raskas ja erittäin kallis, ja siksi on suuri tarve kehittää kätevämpi tapa erottaa aivoverenvuoto aivoinfarktista jo kentällä, Forss sanoo.

Potilaista tarvitaan nyt useita TT-kuvia

Kun potilaalla on aivoinfarkti tai aivoverenvuoto, ensimmäisten vuorokausien aikana voidaan joutua kuvaamaan potilaan aivot toistuvasti tilanteen selvittämiseksi. Potilaita on kuitenkin vaikea siirtää paikasta toiseen, sillä usein tehohoitopotilas on kiinni erilaisissa laitteissa, esimerkiksi dialyysilaitteessa tai hengityskoneessa.

Kun potilaalla on aivoverenvuoto, se voi ensimmäisen vuorokauden aikana kasvaa tai alkaa vuotaa uudestaan.

– Tätä on vaikea havaita ajoissa, sillä ainoa asia, josta voimme tämän päätellä, on potilaan kliininen vointi. Potilaiden voinnista on hankalaa saada jatkuvasti tietoa, sillä he voivat olla hengityskoneessa, olla saaneet rauhoittavia lääkkeitä tai voimakkaita kipulääkkeitä tai he yksinkertaisesti nukkuvat yöllä, Nina Forss kertoo.

Tieto pitää kuitenkin saada ajoissa, sillä kallon sisäinen paine kasvaa hengenvaaralliseksi, jos vuoto kasvaa.

– Kuvien avulla saamme sen hetken tiedon, mutta ne eivät auta meitä arvioimaan sitä, mitä tapahtuu seuraavan vuorokauden aikana, Forss sanoo.

Myös aivoveritulpan seuraamisessa ainoa keino on kuvata toistuvasti potilaiden aivoja.

– Aivoiskemiassa emme tiedä potilaan voinnin huononnuttua, onko suoni uudestaan tukkeutunut, onko turvotus lisääntynyt vai johtuuko se siitä, että infarktialueelle on syntynyt aivoverenvuoto, Forss kuvaa.

Parhaillaan rakennetaan prototyyppiä

Nyt hankkeen tutkimusryhmät eri yliopistoista rakentavat prototyyppiä impedanssilaitteesta. Impedanssiteknologiasta on kokemusta GE Healthcarella, joka on aiemmin rakentanut oman prototyyppinsä. Siihen ovat tutkijat HUSissakin tutustuneet.

Impedanssia on tutkittu myös eläinkokeessa niin, että sikojen aivoihin ruiskutettiin pieni määrä verta ja mitattiin muutoksia sähkönjohtavuudessa. Koska kahden minuutin kuluessa kaikilla näkyi muutosta impedanssissa, viittaisi tämä Nina Forssin mukaan siihen, että teknologia voisi onnistua myös ihmisillä.

Nina Forss on toiminut Aalto yliopistossa tutkijana ja johtanut aivokuvantamistutkimusryhmää sekä ollut mukana kehittämässä magnetoenkefalografiaa. Impedanssitomografian kehittämistyössä HUS Neurokeskuksen tutkimusryhmä ottaa TT- ja magneettikuvia aivoverenvuotopotilailta ja toimii kliinisenä asiantuntijana laitteen kehitystyössä.

– Ihmisten kallojen muodot ovat hyvin erilaisia ja myös sähkönjohtokyky on yksilöllinen. Kaikki aiempi tieto potilaasta, esimerkiksi kuvantamisesta ja impedanssista, auttaa, kun mitataan muutosta sähkönjohtavuudessa, Forss sanoo.

Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitos, Aalto yliopiston matematiikan ja systeemianalyysin laitos, Tampereen teknillisen yliopiston Biolääketieteen tekniikan laitos ja Helsingin yliopiston matematiikan ja tilastotieteen laitos tutkijaryhmineen kehittävät matemaattisia algoritmeja, simulaatioita ja mallinnuksia.

– Suomessa ryhdyttiin kehittämään menetelmää siksi, että meillä aivokuvantamisen ja inversiomallinnuksen kehittäminen sekä aivoinfarktien hoito ovat kaikki huipputasoa. Kun nämä yhdistetään, meillä on hyvät mahdollisuudet onnistua, Forss sanoo.

kuva: iStockphoto

 

Kuvan lähde:iStock.