På begynnelsen av 1900-tallet kunne en nyfødt amerikansk statsborger regne med å bli drøyt 47 år gammel. Hundre år senere hadde gjennomsnittlig levealder i USA økt til over 76 år.

Nye vaksinasjonsprogrammer, oppdagelsen av penicillin og antibiotika, forbedret hygiene, og bedrede forhold knyttet til oppvekst og ernæring er mye av forklaringen.

- Men ny teknologi skal også ha noe av æren, sier forsker Jan Olav Høgetveit ved Medisinsk-teknisk avdeling på Rikshospitalet.

Han har nettopp forsvart en doktorgradsavhandling ved Fysisk Institutt, Universitetet i Oslo, om applikasjoner for medisinsk-teknisk utstyr til bruk ved kirurgiske operasjoner.

Kreft og hjerte

Etter at tuberkulose og andre smittsomme sykdommer på det nærmeste har blitt utryddet i Vesten, står kreft og hjerte- karsykdommer nå for en stor andel av dødsfallene.

I 2006 var hjerte-karsykdom dødsårsaken hos halvparten av alle som døde i Norge dette året, ifølge Folkehelseinstituttet.

- Men utviklingen av ny teknologi og medisiner gjør at stadig flere lever lenger også med disse sykdommene, sier Høgetveit.

Han er seksjonsleder for forsknings- og utviklingsseksjonen på medisinsk-teknisk avdeling ved Rikshospitalet, med særlig ansvar for medisinsk teknologi innen kirurgi og intensivområdet.

Tidlige diagnoser

Sjansen for å overleve en rekke sykdommer, blant annet flere kreftsykdommer, øker kraftig hvis de oppdages tidlig.

Derfor har det betydd mye at ny teknologi gir legene stadig bedre muligheter til å stille en tidlig og sikker diagnose.

Mens legene til langt ut på 1900-tallet ofte ikke visste hva de ville finne før de åpnet pasienten, har de nå detaljerte bilder av pasienten og kan planlegge inngrepet på forhånd.

Ved hjelp av såkalt computertomografi (CT) og magnetresonanstomografi (MR), kan kreftsvulster, og en rekke andre medisinske tilstander, studeres i detalj.

CT- og MR-maskiner er i dag en selvfølgelig del av et moderne helsetilbud, men ble introdusert så sent som på 1970- og 80-tallet.

Hjerte- lungemaskin

Også behandlingen av hjerte- karsykdommer har gjennomgått en revolusjon, blant annet takket være den teknologiske utviklingen.

Høgetveit peker særlig på hjerte- lungemaskinen, som ble oppfunnet av den amerikanske kirurgen John Heysham Gibbon.

- Den første vellykkede kirurgiske prosedyren der en hjerte-lungemaskin tok over pasientens hjerte og lungefunksjon, fant sted i 1953, sier Høgetveit til forskning.no.

Bankende hjerte

Som navnet antyder, erstatter maskinen jobben til pasientens eget hjerte og lunger.

Et slangesett kobles til arteriene, og blodet ledes til en såkalt oksygenator som er en form for kunstig lunge.

Denne sørger for den livsviktige gassutvekslingen, ved å tilføre blodet oksygen (O2), og fjerne karbondioksid (CO2).

En pumpe driver blodet gjennom kroppens eget kretsløp utenom hjertet, og dermed kan hjertet stanses for å bli operert.

Før hjerte- lungemaskinen kom i bruk, måtte man operere enten ved å la hjertet fortsette å slå under operasjonen, eller å stoppe hjertet og prøve å utføre den kirurgiske prosedyren så raskt det lot seg gjøre.

- Ved kompliserte inngrep var det ingen vei utenom å stoppe hjertet og det tok man bare sjansen på i helt kritiske situasjoner, sier Høgetveit.

Døde av hjerteinfarkt

Ingen vet hvor mange millioner mennesker som har fått leve videre, takket være oppfinnelsen til John Heysham Gibbon.

Ironisk nok fikk oppfinneren ikke selv glede av maskinen.

- Gibbon røykte sigaretter daglig i likhet med mange av sine samtidige, og døde selv av hjerteinfarkt, sier Jan Olav Høgetveit.

Blodgasser

Forskeren ved Rikshospitalet har selv bidratt til den pågående medisinsk-tekniske utviklingen.

I sin doktorgradsavhandlingen beskriver han en ny, patentert målemetode, tiltenkt nettopp pasienter som er koblet til hjerte- lungemaskiner.

- Det dreier seg om en metode for å måle innholdet av blodgasser hos pasienten, forklarer Høgetveit.

Blodprøver

En av de helt grunnleggende oppgavene til en hjerte- lungemaskinen er nemlig å holde nivået av karbondioksid og oksygen i blodet til pasienten, innenfor forholdsvis snevre rammer.

I dag kontrollerer helsepersonellet dette ved å ta fortløpende blodprøver, gjerne med rundt 15-30 minutters mellomrom.

- Problemet er at blodprøvene ikke gir en kontinuerlig kontroll av nivåene, sier Høgetveit.

For å avhjelpe dette problemet, plasseres det derfor av og til også sensorer direkte i blodbanen til pasienten, som hele tiden måler karbondioksid og oksygennivåene i blodet.

Infeksjonsfare

- Men heller ikke det er uproblematisk. For det første er denne løsningen kostbar. Dessuten er det ønskelig å unngå å plassere fremmedlegemer i blodbanen, blant annet på grunn av infeksjonsfaren, forklarer forskeren ved Rikshospitalet.

Den nye målemetoden tar derfor utgangspunkt i eksosen til hjerte- lungemaskinen, og er et samarbeidsprosjekt med Thoraxkirurgisk avdeling ved Rikshospitalet.

Eksos er i dette tilfellet gassene som oksygenatoren hele tiden skiller ut fra blodet til pasientene. Dette kan sammenlignes med luften en vanlig lunge puster ut.

Ved å plassere en sensor i eksosporten til oksygenatoren, viser det seg at det er mulig å få en presis avlesing av innholdet av oksygen og karbondioksid i blodet til pasienten.

Programvare

- En viktig del av forskningen har vært å utarbeide programvare og algoritmer, som basert på eksosgass-målinger og andre tilgjengelige parametre, beregner innholdet av blodgasser i blodet til pasienten, forklarer Høgetveit.

Fordelene med metoden er at målingene skjer kontinuerlig, men uten at det er behov for å føre fremmedlegemer inn i blodbanen til pasienten.

Metoden har vist seg spesielt nøyaktig for måling av karbondioksid, med et avvik på bare 2-3 prosent i forhold til de faktiske verdiene.

- For oksygen er avviket noe større, men likevel innenfor aksepterte verdier. Men ved å bruke andre oksygensensorer, har vi tro på at nøyaktigheten vil bli enda bedre, sier Jan Olav Høgetveit.

Han mener at medisinsk-teknisk forskning, med svært høye krav til tverrfaglig kompetanse innenfor teknologi og medisin, er et område som Norge har mange forutsetninger for å hevde seg innenfor.

Roboter i tarmen

I mange land gjorde altså den forventede levealderen et voldsomt byks i det forrige århundret.

Om legevitenskapen også i framtiden klarer å legge nye tiår til menneskenes liv, gjenstår å se.

Men allerede går for eksempel mange pasienter rundt med kunstige hjerter av titan, og fremtidens bioteknologi og nanoteknologi lover å gjøre det umulige mulig.

- Man snakker om uhyre små roboter, som kan gå inn i tarmen eller i blodbanen til pasienten, og gjøre inngrep nesten på cellenivå. En slik utvikling vil definitivt utgjøre en ny, medisinsk-teknisk revolusjon, sier Jan Olav Høgetveit.