Artikkel

Har utviklet modell for personlige datahjerter

Gabriel Balaban, datahjerte
Hjertet er et svært viktig, men også komplisert organ. Forsker Gabriel Balaban bruker matematikk og teknologi for å skreddersy datamodeller av hver enkelt pasients hjerte. Foto: Gunhild M. Haugnes/UiO

Har utviklet modell for personlige datahjerter

Det er store fordeler med å kunne teste og skreddersy behandling av hjertesykdom uten å gjøre det på selve hjertet. Nå har Gabriel Balaban utviklet en matematisk modell som oppfører seg som originalen.

Ved hjelp av videobaserte ekkoloddbilder i 3D kan leger få ganske detaljert informasjon om tilstanden i hjertet. Dette brukes til å stille diagnose og planlegge behandlingen.

Noen hjertesykdommer kan man kjenne på bildene ved å studere ulike bevegelsesmønstre. Dette gjelder ikke minst hjerteinfarkt og såkalt dyssynkroni, som betyr at det er feil i timingen av de ulike sammentrekningene i hjertet – noe som kan redusere hjertets effektivitet og føre til hjertesvikt.

– Men utviklingen av disse sykdommene påvirkes også av elastiske krefter og hjertemusklenes evne til å trekke seg sammen. Disse tingene kan man ikke se på bildene alene, men de kan i stedet beregnes ved hjelp av en matematisk modell utviklet for den enkelte pasient, sier forsker Gabriel Balaban.

En detaljert oversikt over hvor det er dødt vev og svakheter med hjertefunksjonen, kan blant annet ha stor betydning for hvor det er best å plassere de elektriske ledningene i en pacemaker.

Personlig, matematisk hjertemodell

Balaban har studert de mekaniske prosessene i hjertet, i hovedsak blodpumpingen. Han har utviklet metoder som gjør det mulig å lage personlige modeller av hjertebevegelser ved å bruke data fra de medisinske ekkoloddbildene.

– Resultatet er en datamodell av en pasients hjerte som beveger seg på samme måten som på bildene, sier Balaban.

Videoen over viser hvordan det fungerer. Fargene i modellen viser hvor kontraksjon skjer, blå = ingen kontraksjon, hvit = mer kontraksjon.  Dyssynkroni vises ved at forskjellige områdene trekker seg sammen til forskjellig tid.

Balaban har mastergrad fra Matematisk institutt og nylig har tatt doktorgrad ved Institutt for informatikk – i nært samarbeid med Simula og Oslo Universitetssykehus ved Center for Cardiological Innovation (CCI).

Som en bro, bare mye mer komplisert

Lignende modeller er konstruert tidligere, men metodene Balaban har utviklet, gir bedre oppløsning og nøyaktighet, noe som er viktig for sykdommer som infarkt og dyssynkroni.

Disse sykdommene har ulike effekter på forskjellige områder i hjertet, noe som må tas hensyn til for å lage en effektiv datamodell.

Han sier det er tatt i bruk matematikk og simulering som ligner det man bruker når man skal planlegge bygging av en bro.

Gabriel Balaban, datahjerte
Et eksempel på et 3D-ekkobilde som Balaban brukte til å lage en datamodell av et hjertekammer.

– Begge deler handler om å simulere og kalkulere påvirkningen av ulike krefter, sier Balaban, som imidlertid påpeker at hjertet er mye mer komplekst enn en bro.

For i tillegg til den mekaniske blodpumpingen skjer det mye annet. Blant annet stimuleres hjerteslagene av elektriske signaler som brer seg ut i et eget nerveledningsnett i hjertet.

I tillegg er hjertemuskler levende materialer som foranderer seg gjennom hele livet ditt.

Personlig medisin er den nye trenden

Det er en kjent sak at pasienter med samme diagnose kan reagere ulikt på samme medisin. Trenden er at den medisinske behandlingen blir mer og mer skreddersydd til den enkelte pasient.

På dette feltet skjer allerede mye innen genteknologi og kreftbehandling, les for eksempel: Leter etter snarvei i den individtilpassede kreftbehandlingen.

– Men vi ser det innen behandling av hjertesykdommer også. Målet er blant annet at det utvikles personlige datamodeller av hjertet som er så gode at man kan bruke dem til å teste ut behandlinger på dem. Det sikrer at hver enkelt pasienten får den best mulige medisineringen.

Ser 10-15 år frem

– Når kommer vi dit innen hjertemedisin?

– Det er veldig vanskelig å svare på. Men vi kan håpe på om 10-15 år, sier Balaban, som nå forsker videre på hjerter og teknologi ved King's College i London.

På enda lenger sikt tror han at forskningen har kommet så langt at det vil være mulig å forutsi hvilke hjerteplager man er disponert for allerede fra fødselen – og starte eventuell behandling allerede da.

Les mer på Titan.uio.no:

Vil du har flere forskningsnyheter om realfag og teknologi? Abonner på vårt ukentlige nyhetsbrev(link is external) eller følg oss på Facebook.

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

internett, dekning, Asia

Gjør informasjon gratis med forenklet internett

Tilpasset internett der folk har dårlig råd eller det ikke finnes i dag, skal bidra til bedre helse, utdanning og økonomi.

Som gjesteland på G20-toppmøtet må Norge bidra til å endre verden, skrev st