Innovasjon på tvers av sektorer

KRONIKK: Når fagfolk med svært spesifikk kompetanse fra helt ulike fagfelt setter seg sammen, kan det utvikles løsninger ingen av dem hadde tenkt på hver for seg. Som når leger møter oljefolk.

Publisert: Publisert:

Til venstre vises blodtrykket i kransarteriene som forsyner hjertemuskelen med blod fra aorta. Trykket er bestemt med en fluid-dynamikk-simulering, og rødt angir høyt blodtrykk, mens blått angir lavt blodtrykk. Kransarteriene forgreiner seg flere ganger og blir stadig tynnere, men kun de største kransarteriene er synlige i en CT-skanning (som er utgangspunktet for å bestemme geometrien til kransarteriene). Til høyre vises strømningshastigheten til blodet i den samme simuleringen. Her angir rødt høy hastighet, mens blått angir lav hastighet. Med slik «oljeteknologi» blir legens jobb enklere, og behandlingen kan bli mer skånsom. Foto: IRIS

Debattinnlegg

  • Thor Ole Gulsrud
    PhD, forskningssjef helseteknologi, IRIS
iconDenne artikkelen er over to år gammel

Norway Pumps & Pipes har blitt etablert som et redskap for å kunne overføre kunnskap og dele utfordringer på tvers av sektorene olje & gass og medisin. Initiativtakerne er Stavanger universitetssjukehus, IRIS, UiS og Greater Stavanger. Vi har så langt gitt fødselshjelp til åtte tverrfaglige prosjekt. Jeg skal fortelle litt mer om et par av disse.

Hjertet og rørteknologi

Det ene handler om behandling av hjertesykdom. Som vi vet er hjertet en muskel som trenger oksygen for å fungere. Kransarteriene forsyner hjertemuskelen med blod og dermed også oksygen. Dersom hjertemuskelen trenger mer oksygen, må blodstrømmen øke. En innsnevring av kransarteriene (stenose) er skummelt fordi det hindrer oksygentilførsel til hjertemuskelen. For å finne ut hvor alvorlig en stenose er, må kardiologen stikke hull i pasienten. Dette kalles for en invasiv metode. Kardiologen går inn med et kateter og fører dette helt opp til blodårene rundt hjertet. I enden av kateteret sitter det en trykksensor som kan måle trykkfallet i og etter innsnevringen. Størrelsen på dette trykkfallet indikerer hvor alvorlig innsnevringen er.

Av flere årsaker kan det være risikabelt å stikke ting inn å blodårene til en pasient, så det vil være bra å kunne unngå dette. Høsten 2015 ble det arrangert et Pumps & Pipes-fagseminar ved Universitetet i Stavanger. Her møttes fagfolk fra sykehus, akademia og næringsliv. En kardiolog fra sykehuset ga en utfordring til salen: Hvordan kan vi beregne hvor mye en gitt innsnevring av blodårene rundt hjertet påvirker oksygentilførselen til hjertet, uten å måtte stikke hull i pasienten?

Simuleringen vil gi strømningshastighet og trykk i blodårene og dermed informasjon om eventuelle innsnevringer.

I salen befant det seg en petroleumsforsker som begynte å tenke på likheten mellom strømning av olje, gass og vann i reservoarstein og strømning av blod i blodårer og organer i kroppen. Reservoarstein er et porøst medium. Det er jo derfor det finnes olje inne i porene til steinen. Organene i kroppen er også porøse medier. Da må jo fysikken som beskriver væsketransport i reservoarstein, være den samme som beskriver strømning i blodårer! Petroleumsforskeren og kardiologen knyttet kontakt, og det ble starten på et forskningssamarbeid hvor målet er å utvikle en ikke-invasiv metode for evaluering av stenoser.

Den går ut på at det først tas et computertomografibilde (CT) av pasientens hjerte. Deretter behandles bildet slik at vi bare står igjen med den interessante blodåregeometrien. Strømningsmodellen for strømning i reservoarstein kjøres på det behandlede bildet. Simuleringen vil gi strømningshastighet og trykk i blodårene og dermed informasjon om eventuelle innsnevringer.

Det kommer flere nyttige ting ut av dette prosjektet: Bedre behandling av hjertepasienter, oppbygging av et tungt forskningsmiljø innen medisinsk bildebehandling og datamodellering og utvikling av et nytt produkt.

Innsnevring av blodårer kan være svært farlig. Takket være kompetanse fra oljebransjen om strømning i rør, kan legene nå lettere vurdere hvor farlig slike innsnevringer er. Foto: NTB Scanpix

Kreftcellers spredning og flerfasestrømning

Nå skal jeg fortelle om et annet prosjekt som også tar utgangspunkt i modelleringsverktøy for strømning i reservoar. Strømning i reservoar inneholder forskjellige type væsker, eller fluider – slik som olje, vann og gass. Derfor kaller vi det for flerfasestrømning, og modellen som beskriver strømningen for flerfasemodell. Spørsmålet er om en slik flerfasemodell kan brukes til å gi en bedre forståelse av spredning av kreft.

Innen kreftforskningen er det mye fokus på de molekylære prosessene som er involvert i utvikling og spredning av kreft. Men, flere forskningsmiljøer har også begynt å se nærmere på de fysiske kreftene som virker inn på oppførselen til kreftcellene. Her kommer flerfasemodellen inn i bildet. Som tidligere nevnt, reservoarsteinen er et porøst medium hvor olje og gass kan strømme gjennom. Ofte injiseres sjøvann i reservoaret, og da oppstår det kjemiske reaksjoner mellom sjøvannet og det vannet som allerede er i reservoaret, og den reservoarsteinen som væsken beveger seg i. Dette vil igjen påvirke hvordan olje, vann og gass oppfører seg og hvor mye av oljen vi klarer å produsere.

Ekstra spennende blir dette når vi begynner å kombinere matematiske modeller med medisinsk bildeteknologi og molekylærbiologi.

Tilbake til kroppen. Vi kan se på svulsten som et fluid på samme måten som for eksempel olje, der vann naturlig inngår som et annet fluid. Kreftcellene produserer nedbrytningsstoffer, som vi kaller for enzymer, som bryter ned fiber i vevet slik at cellene kan spre seg. Dette er på samme måte som når sjøvannet reagerer med reservoarsteinen og endrer steinens overflate. Disse parallellene gjør at vi kan formulere matematiske modeller basert på de samme type ligninger som brukes i reservoar. Så tilpasser vi modellen ved å bygge inn særtrekk ved cellene og komponenter som enzymer og fiber knyttet til vevet.

Hvorfor er dette bra? Jo, fordi vi kan få en bedre forståelse av hvordan kreft spres i kroppen og bedre forståelse er en forutsetning for bedre diagnostikk og behandling. Ekstra spennende blir dette når vi begynner å kombinere matematiske modeller med medisinsk bildeteknologi og molekylærbiologi. Da kan vi få til en bedre og mer individtilpasset behandling og oppfølging.

Dette var noen smakebiter på hva vi kan få til ved å koble fagfolk på tvers av sektorer. Følg med i fortsettelsen!

Publisert:

Les også

  1. Ole Ringdal (IRIS): «Hva kan ny leverandørindustri for helsesektoren lære av oljeindustrien?»

  2. Kristiane Lindland (IRIS): «Innovasjon gjennom andres blikk»

  3. Madrassen deres skal snu deg når du sover

  4. Bent Høie: − Det er denne typen arbeidsplasser vi trenger

  1. Kreft
  2. Medisin
  3. Kreftforskning
  4. Helse
  5. IRIS (International Research Institute of Stavanger)