Hvitt lys går gjennom fingrene, og fine fargenyanser registreres av et hyperspektralt kamera. Dataanalyse av hvordan lyset endres gjennom hånden, kan gjøre det mulig å oppdage leddbetennelse raskt og tidlig. (Foto: Lise Randeberg)
Hvitt lys går gjennom fingrene, og fine fargenyanser registreres av et hyperspektralt kamera. Dataanalyse av hvordan lyset endres gjennom hånden, kan gjøre det mulig å oppdage leddbetennelse raskt og tidlig. (Foto: Lise Randeberg)

Vil oppdage leddbetennelse med fargeskanning

Ny, rask gjennomlysing kan avsløre artritt raskt og tidlig.

Publisert

Leddbetennelse eller artritt er en sykdom som gir hevelse og smerter i ledd. Over tid kan leddene bli ødelagt.

Artritt angriper ofte ledd i hender og føtter. Nettopp hendene og føttene er målet for en ny type undersøkelse som skal kunne oppdage artritten ved gjennomlysing.

Fine fargenyanser

­–Fingre og tær er så tynne at de lar seg gjennomlyse, sier Lise Randeberg. Hun er professor i biomedisinsk optikk og fotonikk på NTNU.

Når hvitt lys går gjennom hånden, kan vi se rødt lys komme ut på den andre siden. Fine nyanser i fargen og andre endringer av lyset, kan avsløre leddbetennelsen med metoden som Randeberg og kollegene hennes utvikler.

­­Undersøkelsen er enkel og rask. Dermed kan mange undersøkes, og nye tilfelle oppdages tidlig, før leddene ødelegges av sykdommen.

Hendene blir skannet med et hyperspektralt kamera, utviklet av firmaet Norsk Elektro Optikk. Det bygger opp bildet linje for linje, på lignende måte som en bordskanner, og kan skille mellom mange flere fargenyanser enn vanlige skannere og kameraer.

Ser forskjellige typer artritt

–Vi har gjort innledende tester i samarbeid med reumatologer på St. Olav hospital i Trondheim, forteller Randeberg.

–Vi gjennomlyste hånden til 15 pasienter med leddsykdom og 20 friske personer. Da oppdaget vi at skanningene kanskje også kan skille forskjellige typer artritt fra hverandre.  Vi fikk uventet gode resultater, sier hun til forskning.no.

Men selv om bildene viser forskjeller, må forskjellene tolkes bedre for å gi sikre diagnoser. Randeberg og kollegene hennes utvikler nå datamodeller som kan gjøre denne tolkningen. Her er det utfordringer å ta fatt i.

Hyperspektrale bilder viser detaljer inne i fingrene. (Foto: Lise Randeberg)
Hyperspektrale bilder viser detaljer inne i fingrene. (Foto: Lise Randeberg)

Går i dybden

–Når lyset går gjennom hånden, er det særlig signalet fra blodet vi er interessert i å studere. Betennelser gir endret blodgjennomstrømning, og dette vil vi måle, sier Randeberg.

Men måling av blodgjennomstrømning alene kan ikke skille mellom forskjellige betennelser. Betennelser kan skyldes mye annet enn artritt, for eksempel en fysisk skade eller en infeksjon. For å se tegnene til artritt, må forskerne også danne seg et bilde av akkurat hvor blodet er, og hvor mye oksygen det inneholder.

Det hyperspektrale kameraet gir et vanlig bilde med mange fargenyanser. Men forskerne trenger mer enn det for å stille sikker diagnose. De trenger å vite hva som skjer fra øverst til nederst gjennom hånden eller foten. De må kunne se i dybden – i tre dimensjoner. Hvordan kan de klare det?

Stor datakraft

–Vi lager modeller av hvordan lyset beveger seg nedover gjennom blod, muskler, sener og ledd. Noen deler sprer lyset, andre skygger for det, sier Randeberg.

Når slike modeller kobles opp mot bildene fra hyperspektrale gjennomlysninger, kan forskerne tolke informasjonen i dybden også. Men dette krever datakraft – stor datakraft.

Lise Randeberg. (Foto: Rolf Tore Randeberg)
Lise Randeberg. (Foto: Rolf Tore Randeberg)

–Vi setter alle kluter til for at dataanalysen skal være ferdig ett minutt etter gjennomlysingen. Det hjelper ikke at gjennomlysningen er rask og enkel, hvis pasienten må vente to uker på resultatet. Da kan andre metoder fungere omtrent like bra, sier Randeberg.

Dilemma i blått og grønt

En annen utfordring er at lyset gjennom hånden dempes kraftig av blod og hudpigmenter. Dermed blir fargenyansene vanskeligere å fange opp for det hyperspektrale kameraet.

Sterkest er dempningen for blått og grønt lys, særlig hos folk med mørk hud. I dette fargeområdet er det interessante signalet fra blodet sterkest, men lyset altså svakest. Dette er et dilemma, og hvis metoden skal kunne brukes over hele verden, må den virke på alle hudtyper.

Dette betyr at forskerne må kompromisse på hvilke farger de studerer. Jo lengre ut i det røde området, og enda videre ut i det usynlige infrarøde, desto mer lys slipper gjennom hånden. Men da blir også nyanseforskjellene som skyldes blod, svakere.

EU-samarbeid

Løsningen er et nytt hyperspektralt kamera, der fargespekteret er forskjøvet litt utover fra det synlige lyset, mot infrarødt. Dette kameraet er utviklet spesielt for medisinsk forskning av firmaet Norsk Elektro Optikk.

–Nå skal vi prøve ut dette kameraet på en klinikk i Tyskland. Prosjektet er et samarbeid mellom blnt annet det tyske Fraunhofer-instituttet, Norsk Elektro Optikk og NTNU, finansiert av EU, forteller Randeberg.

Nesten ti år har gått siden Randeberg første gang la hånden sin under et hyperspektralt kamera fra Norsk Elektro Optikk.

–Før den tid arbeidet vi bare med å se på fargen fra lyset i et punkt. Å kunne kartlegge fargenyansene i et hyperspektralt bilde var en helt annen verden for oss. Vi var blant de første som brukte hyperspektral analyse til medisinsk forskning.

–Mye har skjedd siden den gang. Vi startet i det blå, og nå ser vi rødt – og infrarødt. Dette er ganske stort, sier Randeberg.

Lenke:

Nettsidene til EU-prosjektet IACOBUS