Af Palle Vibe, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Når læger i dag skal undersøge mave og tarm for sygdomme, bruger de oftest et kikkertkamera for enden af et langt rør, og det synes mange patienter er ubehageligt. Men nu er der udviklet en teknologi, der fjerner alt ubehag ved simpelthen at gøre kameraet fri af røret og sende det direkte ned i maven på patienten i form af en kapsel, som blot skal sluges hel.
Metoden er netop blevet taget i anvendelse af Center For Innovativ Medicinsk Teknologi ved Odense Universitetshospital som en form for pilotprojekt, der skal gøre undersøgelsen nemmere for patienterne og samtidig sikrere og billigere.
Chef for projektet er Henrik Gaunsbæk, der forklarer, at mikrokameraer til medicinske undersøgelser har været kendt på verdensmarkedet i flere år.
Men efterhånden er ”kamera-pillen”, blevet så sikker og velfungerende, at metoden kan indgå i normal medicinsk praksis og snart helt erstatte den tidligere undersøgelsesmetode, der gerne medfører en smule ubehag og desuden kan indebære en meget lille risiko, selv om kikkertkameraet er et godt gennemprøvet medicinsk hjælpemiddel. Studiet er et privat-offentligt samarbejde mellem Odense Universitetshospital, sundhed.dk og Corporate Health i Tyskland, som også står bag projektet.
Engangskamera til 2000 kroner
Kamerapillen synkes sammen med en mundfuld vand. Kapslens overflade består af syrefast laktose og barium og er udformet, så den bliver ekstra glat, når den er våd. Derved bliver den let at synke. Kameraet glider ubesværet ned gennem spiserøret til maven og videre ud i tarmen, hvor det optager stillbilleder eller videosekvenser af alt, hvad det passerer.
Patienten kan drikke normalt to timer efter og spise bare fire timer efter, at kamerapillen er slugt. Det er i praksis et engangskamera, og efter et døgn eller to følger det helt naturligt med ud i toilettet.
Den fulde undersøgelse tager 10 timer, og undervejs gennem fordøjelsessystemet tager kamerapillen mindst 400.000 billeder, som den transmitterer trådløst til en lille optager placeret i et særligt bælte, som patienten bærer tæt på kroppen. Herfra overføres informationerne til en server til brug for lægerne. Til kamerapillen er yderligere udviklet særlig software, der letter tilrettelægningen og analysen af videoundersøgelserne.
Kamerapillen muliggør en hidtil ukendt nem og smertefri form for tarmundersøgelse, der før krævede tid på hospitalet eller på privatklinikker. Og i modsætning til traditionelle tarmkikkerter kan en kamerapille gennemsøge tyndtarmen i dens fulde 6-7 meters længde og kan også afsløre tegn på sygdomme, som ellers måske ikke ville blive opdaget på et tidligt stadium.
Også hjemme hos patienten
Undersøgelsen kan nu foregå hjemme hos patienten selv. Man henter blot udstyret, inklusive kamerapille og bæltemodtager, på sit behandlingssted. Og der er endda planer om at sende udstyret med posten direkte hjem til patienternes privatadresse sammen med en udførlig vejledning. Det er billigere for sygehuset, og skulle der vise sig vanskeligheder, kan patienten hjemmefra tale med vagthavende sundhedspersonale via en app eller et webkamera. Hjemme i de vante omgivelser kan patienten bevæge sig roligt og frit omkring og foretage det meste af det, man plejer, mens undersøgelsen står på.
”Faktisk er undersøgelsen på denne måde både hurtigere, billigere og nemmere end de traditionelle kikkertundersøgelser,” konstaterer Henrik Gaunsbæk.
Kamerapillen koster fra 1500 til 2000 kroner, hvor en normal kikkertundersøgelse inklusive bedøvelse og sterilisering af kikkert-udstyret koster i omegnen af 3500 kroner.
Ideen er 25 år gammel
Teknologien bag den lille elektroniske pille blev oprindelig udviklet af et forskerteam fra firmaet Microgizzmos i 1989, men den er siden blevet yderligere forbedret og forfinet af det konkurrerende israelske firma Given Imaging Ltd. og af det japanske selskab Sayaka Capsule by RF System of Japan. Der er fra mange sider blevet investeret millioner af kroner i forskning og udvikling, og konkurrencen mellem de forskellige producenter er benhård.
Der findes forskellige udformninger med enten et enkelt kamera eller et kamera i hver ende. Men typisk er den lille elektroniske kapsel blot 26 mm lang og 11 mm i tværsnit, dvs. på cirka samme størrelse som en stor tablet, og den vejer knapt 4 gram.
Senderen er et svagt punkt
Stadig er det en teknologisk udfordring at gøre den indbyggede sender kraftig nok. For selv om modtagerenheden er placeret i et bælte tæt på patientens mave, er der grænser for den lille senders rækkevidde og ikke mindst inde fra kroppen, da radiobølger ikke forplanter sig særlig godt gennem levende væv. Det er naturligvis muligt at øge senderstyrken, men det øger også strømforbruget.
Problemet er dog på vej til at blive løst af norske forskere fra Intervensjonssenteret ved Oslo Universitetssykehus. Her foregår der intense afprøvninger af en kamerapille, der ved hjælp af en ultrabredbåndssender kan overføre livevideo i høj kvalitet – op til fem centimeter inde i kroppen.
Men forskerne arbejder også på modtagersiden og er ved at udvikle en modtagerantenne, der kan modtage signalerne, selv om kamerapillen er 10 cm inde i kroppen. Og et japansk forskerhold er meget langt fremme med en kamerapille, der forsynes med energi trådløst, så batterier helt kan undværes.
Fremtidens medicinske robot
Da det er vigtigt for lægerne at vide nøjagtigt, hvor i kroppen kamerapillen befinder sig, når de skal vurdere de transmitterede billeder, skal kommende kameraudgaver også kunne transmittere sine præcise koordinater sammen med billederne. Det kan foregå efter helt samme princip som gps-navigationen i en bil, der kommunikerer med satellitter og beregner positionen ud fra afstandene til satellitterne.
Endnu længere ud i fremtiden vil små elektroniske robotkapsler kunne udrette meget mere end blot at sende fotos af menneskets indre. De skal også kunne radiostyres og udføre mange forskellige opgaver. Der arbejdes fra mange sider over alt i verden på at gøre de små enheder bevægelige og styrbare, så de kan udføre behandlinger, give medikamenter, foretage operationer og udtage mikroskopiske vævsprøver, hvilket som oftest er nok til at påvise eventuelle lidelser.
Tyske forskere har opfundet en metode til at styre et pille-kamera rundt ved hjælp af magnetisme og er i stand til at dirigere det aktivt op og ned, dreje det rundt og manøvrere det præcist frem til særligt vanskelige steder.
Det sker med en slags styrehåndtag, som lægen kan føre rundt på patientens maveskind. Kameraet følger håndtagets bevægelser.
Det er dog en udfordring at finde den optimale styrke på magnetfeltet, som hurtigt bliver meget svagt i takt med afstanden fra kilden. Vanskelighederne består primært i at kontrollere magnetfeltet og finde en balance, så feltet er tilstrækkeligt stærkt til at flytte kameraet, samtidig med at det ikke skader patienten. Forskerne har fundet frem til, at en feltstyrke på faktor fem eller ti under, hvad lægerne anser for skadeligt, er fuldt tilstrækkelig.
Forskerne arbejder desuden med nanoteknologi, der kan gøre det muligt at presse ekstra meget elektronik ind på samme plads. Desuden kan man også forestille sig, at radarteknologi vil kunne erstatte kameraet, da sygt væv udviser en lidt anden stofbeskaffenhed end raskt væv, og det forventer forskerne, vil være muligt at måle ved hjælp af radarbølger.
Hvis kameraproducenterne kombinerer alle de teknologier, som de forskellige forskningsgrupper er ved at udvikle, kan du altså fremover se frem til at blive undersøgt af en lille robotpille, der på helt ny måde vil kunne finde tegn på eventuelle sygdomme og straks påbegynde en effektiv og målrettet behandling.
Kameraet i det førende produkt, Pill-Cam, er monteret under en optisk kuppel af gennemsigtig plastik, der tillader en synsvinkel fra 140-170 grader. Her sidder kameraoptikken flankeret af fire til seks hvide lysdioder, og bagved igen er der så blevet plads til den CMOS-bestykkede Aptina farvebilledsensor, der kan tage mellem et og seks billeder
i sekundet i en opløsning, som er på 256 x 256 pixel.
Det er med softwareoptimering tilstrækkeligt til at producere en god billedkvalitet i forhold til den resulterende datamængde. Da den hastighed, hvormed kamerapillen passerer gennem systemet, afhænger af tarmbevægelserne (peristaltikken), kan en indbygget sensor i visse udgaver automatisk øge billedfrekvensen for at bibeholde skarpheden.
En særlig algoritme kan også løbende regulere billedfrekvensen, så der uanset kapslens bevægelseshastighed altid vil være strøm nok til fulde 10 timers uafbrudt drift. Senderen fungerer på UHF-båndet 27 MHz og er udstyret med antennespole, der rækker 30-40 cm. Strømforsyningen kommer fra to 1,55V/55 mA kviksølvbatterier af samme type, som sidder i mange ure.
De udgaver af kamerapillen, som er i stand til at optage egentlig livevideo på henved 35 billeder i sekundet, udgør dog en særlig udfordring for senderen, der skal kunne håndtere meget store datamængder.
Derfor arbejder forskerne også på at reducere datamængden og har foreløbig udviklet en komprimeringsalgoritme, som kan reducere datamængden til tre procent af den oprindelige datamængde, hvilket stadig er nok til at opnå klare videobilleder i tilstrækkelig kvalitet.
