Bättre funktionsbilder i kampen mot hjärt-kärlsjukdomar

Ett internationellt medicintekniskt kompetenscentrum byggs för närvarande upp i Stockholm för forskning, utbildning och innovationer. Det är ett samverkansprojekt mellan Karolinska Institutet (KI), Karolinska universitetssjukhuset och Kungliga Tekniska högskolan (KTH).

KI och KTH har inom detta ämnesområde inrättat varsin professur, som innehas av Birgitta Janerot Sjöberg respektive Kaj Lindecrantz. Projektet är kopplat till Centrum för teknik i medicin och hälsa (CTMH), en Stockholmsportal för medicinteknik där KI, KTH och SLL samverkar. Vid Karolinska Institutet är Birgitta Janerot Sjöberg verksam vid institutionen för klinisk vetenskap, intervention och teknik (CLINTEC) och den nya enheten för medicinsk bild, funktion och teknologi.

Hennes patientnära forskning har fokus mot kardiovaskulär funktionell bilddiagnostik, främst bedsideteknik som exempelvis ultraljudsteknik. Ett ultraljudslaboratorium med våtlabb har i samarbete med KTH etablerats på CLINTEC, där bland annat mekaniska effekter av ultraljudet på blodkärlens endotelceller ska studeras. Hennes forskning har även inriktats mot MR, CT och PET, tekniker som kompletterar det mobila ultraljudet. I dessa bilder finns funktionsinformation som radiologerna normalt inte studerar, säger hon. De har historiskt koncentrerat sig på hjärtats storlek och på strukturella kärlförträngningar.

- En fysiolog med intresse för hjärtultraljud tittar däremot här på hur hjärtat pumpar och drar ihop sig, om det får tillräckligt mycket blod i samband med fysisk ansträngning respektive bedömer om strukturförändringen kan förklara bristen på funktion.

Detta synsätt har förts över till tekniker som MR och CT, där det används för att studera hjärt-kärlproblem hos både barn och vuxna.

Hon har medverkat i att metodutveckla ultraljudstekniken för blodflödesbestämning och forskargruppen var också först med att beskriva så kallad tissue tracking för ultraljudsbilder, oberoende av rörelseriktning.

Ultraljud med bubblor

Ultraljudskontrast gör att blodet reflekterar ljudet bättre respektive gör det möjligt att mäta hastighet och tryckförändringar även i de minsta kärlen. Som kontrastmaterial användes i början små såpbubblor som kunde passera lungcirkulationen. Metoden har vidareutvecklats så att bubblorna nu består av ett något mer hållbart lipidskal som innehåller gas.

- Blodet blir på ultraljudsbilden först vitt av bubblor; reflektionen blir så stark att kontasten kan studeras ned på enstaka bubbelnivå. Det går bland annat att avläsa hur genomblödningen ser ut och hur snabbt blodet rinner in i kapillärerna.

Forskare vid både KTH och KI deltar i ett EU-projekt för att utveckla en ny typ av kontrastbubbla med ett skal som ska vara användbart för nanoteknik. Tanken är att det nya skalet inte ska kunna gå sönder så lätt och att det därmed ska finnas längre tid för scanning. När skalet går sönder bildas jetströmmar, som kan orsaka endotelskador i blodkärlsväggens vävnad; men det öppnar också upp för lokal deposition av läkemedel. Bubblorna kan exempelvis laddas med antikoagulantia för att lösa upp en propp som sitter i kärlet. Med nanoteknik kan bland annat också antikroppar fästa på bubbelskalet.

Forskargruppen arbetar nu med att ta fram en modell för att bedöma om vävnadsceller överlevt eller inte och om dessa lyckats fånga upp kontrastbubblornas innehåll.

- Det ökar vår kunskap om när det är fara å färde, och om när man riskerar skador i kärlväggen respektive i plackbildningar.

Det är oftast de mellanstora placken i kärlväggen som är farligast och som orsakar stroke och infarkter. Risken är sannolikt störst i samband med angiogenes, det vill säga då placken aktivt bildar nya blodkärl.

- Här vore det optimala att kunna ladda ytbehandlade uppsökande bubblor med antiangiogenetiska läkemedel som stoppar denna process.

Blodflödet i större och mindre kärl

Tekniken med kontrastbubblor har funnits i ett tiotal år och används idag inom bland annat radiologi, kardiologi och klinisk fysiologi för att studera flödet i större kärl när ultraljudsundersökningen inte gett önskvärt resultat.

- Ultraljudskontrasten kan också användas i samband med cancertumörer och akut vid misstanke om hjärtinfarkt för att se hur stor del av hjärtat som saknar genomblödning. För att kunna se hjärtats genomblödning måste man studera det kapillärnät av småkärl som syresätter vävnaderna. Med ultraljudsteknik har man ännu inte nått den kliniska bredden; det finns fortfarande för många felkällor, förklarar hon.

- Vi vet inte än när det är helt säkert att använda sig av de nya kontrastbubblorna och vilka positiva alternativt negativa effekter de har på närmast omgivande vävnad. Det är något vi ska studera.

- Ultraljud har också mekaniska effekter som förstärks av kontrastbubblorna. Ultraljudsvågens ljudnivå gör att bubblorna expanderar respektive drar ihop sig och skickar iväg nya ljud till ultraljudsapparaten. Ljud som nu måste optimeras.

Text: Eva Cederquist, publicerad i "Från Cell till Samhälle" 2010

Om forskningsämnet

Sjukdomar i hjärta och kärl är idag den dominerande dödsorsaken i västvärlden och sannolikt snart även i utvecklingsländer, där drygt 80 procent av de drabbade finns. Det är därför viktigt att utveckla visualiserande och lättförståeliga hjärt-kärlsfunktionsbilder. Ny teknik har gjort det möjligt att bättre utnyttja större bildgivande apparaturer som CT, MR och PET för utbildning och funktionell diagnostik ända ned på molekylär nivå. Mindre apparaturer, baserade på ultraljuds- och impedansteknologi, kompletterar utvecklingen bland annat genom sin flyttbarhet och snabbhet.

Länkar

Hjärt-kärlsjukdomarProfessorRadiologi