Prototypen av hjelmen kan minne om hjelmen på heltene i Star Wars. (Foto: SINTEF)
Star Wars-hjelm påviser hjernerystelse
Ved trafikkulykker kan et nytt system nå gjøre det mulig å komme raskt i gang med EEG-måling på skadestedet eller i ambulanse. Mulige hodetraumer blir vurdert og tidlige tiltak kan settes inn.
Elektroencefalografi (EEG) er en teknikk for å registrere deler av hjernens elektriske aktivitet. Undersøkelsen består i at man plasserer elektroder på hodets overflate og måler spenningsforskjeller mellem elektrodene.
Vanligvis utføres registreringen med 21 elektroder. EEG brukes til å undersøke hjernens funksjon, særlig ved ulike sykdommer som kan påvirke hjernen. Epilepsi er et typisk eksempel.
Bølgemønstrene betegnes som et encefalogram og representerer elektriske signaler fra et stort antall nevroner i hjernen. Disse registreringene har blitt betegnet «hjernebølger».
EEG-signalet har en spenning som er veldig lav og svinger omtrent opptil 50 mikrovolt. Det måles først og fremst spenningsforskjeller mellom ulike deler av hjernen.
Som en av de første studerte tyskeren Hans Berger EEG-signaler hos mennesker i 1920-årene.
I forbindelse med epilepsi kan man se store endringer i EEG-signalet. Det endrer seg også når man åpner og lukker øynene eller i forbindelse med søvn.
Om prosjektet
EU-prosjektet «EmerEEG» har mottatt støtte fra et forskningsprogram som har som mål å hjelpe små og mellomstore bedrifter med å utvikle forskningsbaserte løsninger. Bedriften Smartbrain har jobbet klinisk med EEG og utviklet nye løsninger for å gjøre målinger.
Sammenslutningen som består av åtte parter fra Tyskland, Norge, Wales, England og Estland søkte om og fikk et prosjekt med ramme 1,5 millioner euro.
Smartbrain og SINTEF startet samarbeidet i 2010 med prosjektstøtte fra Innovasjon Norge. Smartbrain har i dag to patenter, er arkitekt bak det totale konseptet, og prosjektkoordinator for EU-prosjektet, mens SINTEF har hatt ansvar for all elektronikk og sensorutvikling i prosjektet.
To fotballspillere braser sammen i en hodeduell og den ene blir i liggende på banen. Hvor hardt skadet er han? Kan han kanskje fortsette å spille?
Fra sidelinjen rykker det medisinske støtteapparatet ut og plasserer varsomt en hjelm på hodet til den skadde. Kort tid etter bæres han ut. Det er konstatert hjernerystelse og behov for absolutt ro.
– Høyt betalte spillere kjenner presset og går kanskje ut på banen igjen. Men hjernerystelse er viktig å ta hensyn til. Man må gi tid til rekonvalesens hvis man ønsker å bli rask klar til nye kamper, sier seniorforsker Frode Strisland ved SINTEF.
EEG-målinger på stedet
Inne i hjelmen er det en elastisk membran som gir et jevnt trykk mot hele hodebunnen. Når man skaper et undertrykk inne i hjelmen, vil membranen blåses opp så den kan plasseres på pasientens hode. Deretter frigjøres kontaktskapende elektrode-gel automatisk slik at elektrisk kontakt er på plass og målinger kan startes i løpet av ett minutt. (Foto: Smartbrain)
Den norske bedriften Smartbrain, som jobber med elektroencefalografi (EEG), hadde en tanke om å lage en løsning som kunne være bærbar og som kunne indikere hjernerystelse raskt, slik at behandlingen kunne tilpasses helt fra starten.
Med en patentert idé for en ny måte å gjøre EEG-målinger på, tok bedriften initiativ til et forskningsprosjekt som akkurat nå er avsluttet.
– Det spesielle med systemet vårt er muligheten for å gjøre EEG-målinger raskt. Diagnostikken og utfallet for mange pasientgrupper innen akuttmedisin kan bedres, spesielt ved hodetraumer eller slag, sier Haldor Sjåheim i Smartbrain.
– I dag vet man ikke status før langt ut i forløpet – når pasienten har ankommet på sykehuset. Senskader og lang rekonvalesenstid kan bli resultatet.
Studenter fra Arkitekt- og Designskolen i Oslo har jobbet med ergonomi på hjelmen, hvordan man kan sette på systemet i ambulanser og i nødssituasjoner. Ambulansepersonell ved Legevakten i Oslo har deltatt i arbeidet, var positive til nyvinningen og mente at den kunne ha løst flere utfordringer.
Stimuleringssystem
Også professorene A. Aantal og Walter Paulus ved Göttingen universitetssykehus har vært med. Begge forsker på såkalt transkraniell elektrisk stimulering – en ny form for nevrostimulering for å behandle ulike kliniske tilstander og regulere hjerneaktivitet.
Ved hjelp av 32 elektroder er det nemlig mulig å dempe eller stimulere aktivitet i hjernen ved hjelp av svak elektrisk stimulering. Dette kan være for eksempel til hjelp ved tilstander som depresjon, tinnitus, migrene eller taleforstyrrelse etter slag.
Store dimensjoner
Frode Strisland viser fram prototypen som er utviklet i prosjektet; en stor hjelm på 4,5 kilo som kan gi assosiasjoner til Star Wars. Dette er imidlertid typisk for en første prototype.
– Vi må ha store dimensjoner og mer materiale å jobbe med i en utviklings- og testfase, men erfaringene tilsier at det er mulig å gjøre systemet både lett og portabelt, sier Strisland.
SINTEF-forskere har stått for instrumenteringssystemet og all elektronikken i hjelmen.
Raskt og helautomatisk
Annonse
EEG handler om at elektroder plasseres på hodet for å måle de elektriske signalene fra hjernen. EEG-målinger har tradisjonelt krevd mye tid og forarbeid for å få gode nok signaler.
Først settes en hette med for eksempel 19 elektroder på hodet til pasienten. Så sprøytes en elektrisk ledende gel inn i hvert av elektrodepunktene for å skape god elektrisk kontakt. Etter målingen kreves det etterarbeid med rengjøring av elektrodekontaktene for å unngå at gelen etser dem i stykker og begrenser levetiden.
Også signaltolkingen er krevende og kan stort sett bare gjøres av sykehusleger med spesialkunnskap.
Smartbrain har fokusert på å utvikle et system som kan gjøre montasjen raskt og helautomatisk. Inne i hjelmen er det en elastisk membran som gir et jevnt trykk mot hele hodebunnen. Når man skaper et undertrykk inne i hjelmen, vil membranen blåses opp så den kan plasseres på pasientens hode.
Deretter frigjøres kontaktskapende elektrode-gel automatisk slik at elektrisk kontakt er på plass og målinger kan startes i løpet av ett minutt.
Sammenlignes med en mal
For å vurdere om pasienten har fått skader, blir resultatet sammenlignet med en database over typiske signaler som oppstår hos personer med hodeskader. Systemet beregner deretter en score for hvor sannsynlig det er at pasienten har fått en hodeskade.
Siden systemet er helautomatisert, vil det være mulig for ambulansepersonell å bruke systemet uten hjelp fra andre. Målingene vil overføres via telenettet til sykehus slik at det også er mulig for EEG-ekspertise på sykehus å vurdere pasienten og ta eventuelle beslutninger om behandlinger.
– Bare det å få 19 elektroder til automatisk å koble seg til ulike hodeformer er utfordrende, sier Frode Strisland.
– For å kunne brukes i ambulanser og på skadested må hjelmen tåle røff behandling og kunne fungere i all slags vær. EEG-signalene vi måler er svake mikrovoltsignaler, og disse må tolkes presist for at pasient og helsepersonell kan være sikker på at konklusjonene blir riktige, sier han.
Framover
Bedrift som har deltatt i prosjektet, vurderer nå å utvikle hjelmen videre i fellesskap, men vil også utnytte kunnskapen og resultatene av arbeidet til å forbedre sine egne produkter og tjenester for blant annet industriell design, produksjon og distribusjon.
Annonse
Haldor Sjåheim i Smartbrain forteller at status nå er at bedriften jobber på flere områder – siden teknologien er universell.
– Vi vil gå videre med den medisinske siden, men også se på muligheter på for eksempel gaming-markedet, sier han.
