bilde 4 vannstr%c3%b8mming-i-kalk
Dette er en simulering av hvordan vann strømmer gjennom en kalkstein. Fysikken som beskriver vann- og oljetransporten i reservoarstein, er den samme som beskriver strømning i blodårer. (Foto: IRIS)


Slik kan oljeteknologi hjelpe hjertepasienter

08.01.2018

Målet er at leger skal kunne se om blodårene rundt hjertet er tette uten å gå inn i kroppen.

Hvis hjertet ikke får nok oksygen, kan du få et hjerteinfarkt. En innsnevring i blodårene som forsyner hjertet med oksygen kan altså være veldig alvorlig.

For å finne ut om de må blokke ut blodårene, fører derfor leger et kateter inn i pasienten.

Men teknologi fra oljeforskning kan føre til at leger slipper å gå inn i pasienten for å kartlegge innsnevringer i blodårene rundt hjertet. Selv om blod er litt forskjellig fra olje, og blodkar ikke helt det samme som oljerør, så er det veldig mye som er likt, forklarer Jan Ludvig Vinningland ved forskningsinstituttet IRIS.

Det går altså an å regne på blodforsyningen til hjertet på samme måte som man regner på hvordan olje presses ut av oljereservoarer og gjennom rør.

bilde 3 petroleumsforskere iris-og-uis










Petroleumsforskerne Jan Ludvig Vinningland fra forskningsinstituttet IRIS og Aksel Hiorth fra Det nasjonale senteret for økt oljeutvinning (IOR) ved Universitetet i Stavanger. (Foto: IRIS/UiS)

– Det er veldig likt matematisk – mer eller mindre identisk, forteller Aksel Hiorth, som til daglig jobber ved Universitetet i Stavanger.

De to fysikerne samarbeider med leger ved Stavanger universitetssjukehus om å tilpasse oljeteknologien til sykehuset.

Risikabel undersøkelse
De såkalte kransarteriene forsyner hjertemuskelen med blod og dermed også oksygen. Hvis én eller flere av disse blodårene blir tette, får ikke hjertet nok oksygen til å fungere som det skal.

Det er altså det som kalles for et hjerteinfarkt.

nigussie bogale
Hjertespesialist Nigussie Bogale (Foto: Stavanger universitetssjukehus)

For å finne ut hvor alvorlig en innsnevring er, går hjertespesialister inn med et kateter, typisk i armen til pasienten. Det fører de helt opp til blodårene rundt hjertet.

En trykksensor i enden av kateteret måler hvor mye trykket faller over innsnevringen. Størrelsen på dette trykkfallet sier noe om hvor tett blodåren har blitt.

– Problemet med denne undersøkelsen er at det kan være ubehagelig og risikabelt å gå inn i blodårene til en pasient. For eksempel kan blodårer skades av kateteret, forklarer hjertespesialist Nigussie Bogale ved Stavanger universitetssjukehus (SUS) på et møte mellom oljeforskere og sykehusleger.

Fra olje til blod
Ifølge petroleums-fysikerne Vinningland og Hiort kan kroppen godt sammenlignes med en porøs bergart.

– Slik som oljen fordeler seg i et nettverk av ganger, luftlommer og åpninger i porøse bergarter, slik fordeler blodet seg i kroppen gjennom et veldig fint nettverk av årer. forklarer Hiorth.

Læren om hvordan flytende væsker og gasser beveger seg kalles fluiddynamikk. Ved å bruke grunnreglene i fluiddynamikken kan fysikere og andre fagfolk simulere mange virkelige situasjoner.

For eksempel kan de simulere hvordan luft strømmer rundt rotasjonsbladene til en vindmølle. Eller hvordan vann strømmer rundt en propell. Eller hvordan olje, gass og vann strømmer gjennom et oljereservoar.

Petroleumsforskerne ved UiS og IRIS har brukt flere tiår på å utvikle sine strømningsmodeller. Og nå tester forskerne disse modellene på blodårer.

Bilder av blodårene
Når Hiorth og Vinningland tilpasser sine metoder til blodstrøm, tar de utgangspunkt i et CT-bilde av pasientens hjerte som viser hvor blodet strømmer i kransarteriene.

bilde 1 trykk-blodstrom
Dette er en simulering av blodtrykket i kransarteriene som forsyner hjertemuskelen med blod fra hovedpulsåren. Rødt er høyt og blått er lavt blodtrykk.  (Foto: Jan Ludvig Vinningland/IRIS)

Målet er å måle hvor fort blodet strømmer gjennom blodårene, og hvilket trykk det er i dem.

For å beregne strømningen i blodårene er det viktig å hente ut den innvendige geometrien til blodårene fra CT-bildene så nøyaktig som mulig.

Det gjør metoden ved hjelp av et tredimensjonalt gitter. Resultatet er et tredimensjonalt bilde av trykk og hastighet i blodårene. 

I starten av prosjektet fikk forskerne hjelp av Siemens Healthcare arbeidet med å hente ut den innvendige gemotrien, men planen er å bruke egne metoder utviklet ved UiS og IRIS til dette.

Det endelige målet er altså en programvare som effektivt og nøyaktig kan bestemme strømningshastighet og hvor stort trykkfallet er – og hvor alvorlig innsnevringen i blodåren er.

Andre forskere er på samme spor
Utfra bildeanalysene og informasjon om trykkforhold og blodstrøm skal legene kunne vurdere behandling; for eksempel om de skal gjøre en utblokking – altså åpne en trang eller tett blodåre. 

Metoden som utvikles i Stavanger, er ikke unik i verden. Andre forskere er på samme spor. Men fordi dette blir utviklet av lokale eksperter, i nær tilknytning til sykehuset, har forskerne mer kontroll på løsningen.

Kan gi bedre behandling i fremtiden
I stedet for at en lege tolker bildet og sirkler inn med rød tusj et område på et røntgenbilde før det tas en beslutning, er målet med den nye metoden at legen skal kunne støtte seg på en datamaskinbasert tolkning.

– Det er spesielt hvis innsnevringen ligger i grenseland at den nye metoden er nyttig. Hvis innsnevringen ikke er alvorlig, kan pasienten leve med den. For å vurdere om vi skal gjøre noe eller ikke, kan maskinen hjelpe oss med informasjon om trykk og blodstrøm slik at vi lettere kan gjøre en vurdering i tvilstilfeller, forklarer Bogale.

Metoden er fortsatt på forsøksstadiet. Men potensialet i en slik metode er stor for pasienten, mener Bogale.

– Lykkes vi med den nye metoden og tar den i bruk, kan det virke preventivt. Kanskje vil vi i framtiden kunne undersøke folk raskt og gi informasjon om at de må legge om kosthold, livsstilsvaner og kanskje starte med forebyggende medikamentell behandling for slik å unngå hjerteinfarkt.

Artikkel fra forskning.no /Karen A. Okstad UiS
Foten innanfor? - Evaluering av aspirantordninga
Les mer

Vil bruke oljeteknologi - på hjertepasienter
Les mer

Han skal lede Ullrigg: Gunleik Sandsmark brenner for kompetanseutvikling
Les mer

Kan vi gripe mulighetene i bioenergi og CO2-fangst?
Les mer

Meet Kay Raymond
Les mer

Disputas
Les mer

IRIS in dialogue with local community and stakeholders on aquaculture and social acceptance
Les mer

Medical and oil & gas innovate together
Les mer

IRIS awarded PETROMAKS-2 funding
Les mer

Rogaland forsknings- og nyskapingspris for 2017
Les mer

Go to news archive
International Research Institute of Stavanger
Mailing address:
Visiting address:
P.O. Box 8046, N-4068 Stavanger, Norway
Prof. Olav Hanssensvei 15, 4021 Stavanger


Phone:
Fax:

+47 51 87 50 00
+47 51 87 52 00

General email address: firmapost@iris.no
International Research Institute of Stavanger
Mailing address:
Visiting address:
P.O. Box 8046, N-4068 Stavanger, Norway
Prof. Olav Hanssensvei 15, 4021 Stavanger


Phone:
Fax:

+47 51 87 50 00
+47 51 87 52 00

General email address: firmapost@iris.no