Tarmen minutt for minutt

Se verdens første video sendt fra buken på en gris. Norske forskere jobber nemlig med å utvikle neste generasjons kamerapille.

Det finnes allerede i dag kamerapiller som man svelger for å få ut bilder av mage og tarm, men de er for dårlige til å være nyttige i helsevesenet.

Kamerapiller kan brukes for å se etter blødninger eller kreft. En av fordelene er at de gir tilgang til tynntarmen som ikke nås ved hjelp av skopiundersøkelser der man går inn med slanger via svelg eller endetarm.

Pillen kommer ut igjen med avføringen etter åtte timer.

– Vi jobber med å utvikle neste generasjons kamerapille. Det nye er at den skal bruke trådløst ultrabredbånd som har så stor båndbredde at live video kan overføres med høy kvalitet.

Det sier Ilangko Balasingham ved Intervensjonssenteret ved Oslo universitetssykehus (OUS).

– Vi ønsker å lage en kamerapille som sender ut video av det den «ser», og koordinater som viser nøyaktig hvor i kroppen den er. Den skal også kunne radiostyres. Enda lenger fram i tid kan den kanskje til og med ta med seg vevsprøver dersom det er behov for det, sier han.

Balasingham leder et tverrfaglig samarbeid for å utvikle trådløs kommunikasjon mellom medisinske apparater i og utenfor menneskekroppen.

Videosignaler gjennom vev

For at framtidas kamerapille skal få alle de egenskapene forskerne ønsker, må pillen kunne sende informasjon via radiobølger ut av kroppen. Det krever ny teknologi.

Norske forskere har jobbet lenge med å finne ut hvordan radiobølger forplanter seg i vev.

Se video av hvordan forskerne plasserer en sender inne i grisen og får ut videosignaler. Videoen de har lagret på senderen, viser opptak fra korridorene på Oslo universitetssykehus, Rikshospitalet. (Video: OUS)

– Forskere ved OUS var de første i verden som studerte hvordan høyfrekvente radiobølger blir svakere når de går gjennom vevet, og som utviklet en modell for å beregne det, sier Balasingham.

– Nå har vi klart å utvikle teknologi for å sende radiosignaler gjennom vev til en mottakerantenne som holdes inn til huden.

Det var dette utstyret som ble testet ut da de for et par uker siden sendte en video fra innsiden av grisen. Videoen var lagret på senderen på forhånd og kunne ses på en dataskjerm.

Fra forsøket ved OUS. Forskerne putter en sender med en video inn i grisen. Signalene fanges opp av mottakeren og kan ses på datamaskinen i bakgrunnen. (Skjermdump fra OUS)
Fra forsøket ved OUS. Forskerne putter en sender med en video inn i grisen. Signalene fanges opp av mottakeren og kan ses på datamaskinen i bakgrunnen. (Skjermdump fra OUS)

– Vi demonstrerte at det er mulig å få ut gode videosignaler fra buk og brystkasse på grisen. Vi fikk ut video av god kvalitet når senderen var plassert fem centimeter inne i grisen. Jo lenger inn man går, desto svakere blir signalene, så dypere inn i grisen virket det ikke, forteller Balasingham.

– Vi jobber videre med å få på plass bedre mottakerantenner. Målet er å få ut gode signaler når senderen er plassert ti centimeter inne i kroppen.

Komprimering av video

Kamerapillen som finnes i dag, tar to bilder per sekund. For video er det vanlig med tretti bilder per sekund, noe som gir mye større mengder data. For å håndtere så store datamengder trenger pillen mer energi og dermed større batteri.

Den må også utstyres med lys for at vi skal kunne se filmen den sender fra mørket i tarmen.

Siden kamerapillens størrelse er av betydning når den skal passere gjennom kroppen, jobber forskerne med løsninger for å komprimere dataene for å unngå at pillen blir for stor.

– Å redusere datamengden er vesentlig for å få en kamerapille som er av en størrelse som vi kan svelge, samtidig som den kan sende mye informasjon, forteller Balasingham.

Mottakeren og senderen som ble testet. (Foto: OUS)
Mottakeren og senderen som ble testet. (Foto: OUS)

Forskere ved NTNU som jobber med signalbehandling av videodata, har utviklet en komprimeringsalgoritme som komprimerer videoen til tre prosent av opprinnelig datamengde.

– Det er tilstrekkelig for å få ut video av god nok kvalitet, sier Balasingham.

– I framtida kan også bruk av nanoteknologi gjøre det er lettere å få plass til mye teknologi i en liten kamerapille.

Utstyres med GPS

For leger vil det være viktig å vite nøyaktig hvor i kroppen en kamerapille befinner seg når den filmer. For å finne posisjonen til pillen, utvikler forskerne lokaliseringsalgoritmer for kroppen.

Forskere ved Universitetet i Oslo jobber med å lage en radiosender og -mottaker som kan sende og motta posisjonsinformasjon.

Ilangko Balasingham. (Foto: Norunn K. Torheim)
Ilangko Balasingham. (Foto: Norunn K. Torheim)

– Målet er at denne radiosenderen skal bli så liten at den kan integreres i en kamerapille. Derfra skal den kunne sende informasjon om posisjonen sin inne i mage og tarm til et magebelte med mottakerantenner tett i tett som fanger opp signalene, sier Balasingham.

– Prinsippet blir det samme som brukes for å finne fram via GPS når vi kjører bil. GPS-utstyret i bilen kommuniserer da med satellitter og beregner egen posisjon ut fra avstander til satellittene.

Systemet er hittil testet i luft med én mottakerantenne.

Tar «røntgen» av vevet

Målet er at kamerapillen også skal gå dypere inn i vevet og gi informasjon om hvorvidt vevet i mage og tarm er friskt eller sykt utover det de kan se fra filmen.

Forskerne ved Forsvarets forskningsinstitutt jobber med å få på plass ny radarteknologi som kan brukes til dette.

– Kreftvev har for eksempel andre materialegenskaper enn friskt vev, og det tror vi det vil være mulig å måle ved hjelp av radarteknologi som utvikles, sier Balasingham.

Teknologien er på forsøksstadiet, men en amerikansk forskningsgruppe prøver ut denne typen radarundersøkelser som erstatning for røntgenundersøkelser for å se etter kreftsvulster i brystvev.

Dersom de kombinerer alle teknologiene som de ulike forskningsgruppene utvikler, kan vi få en kamerapille som vil gi helt nye muligheter for å påvise sykdom og legge til rette for mer målretta behandling.

Lenke: Forskningsrådets programKjernekompetanse og verdiskaping i IKT (VERDIKT)

Om prosjektet

Forskningsprosjektet «Melody – Medical sensing, localization, and communication using ultra wideband technology» er et samarbeid mellom Intervensjonssenteret ved Oslo Universitetssykehus, NTNU, Universitetet i Oslo og Forsvarets forskningsinstitutt.

Det fireårige prosjektet har også 22 andre partnere i Norge og internasjonalt og er finansiert av Forskningsrådets IKT-program VERDIKT. 

Powered by Labrador CMS