Akuutin Arkisto
16.1.2007
Implantoitava anturi sydämen tarkkailijaksi
Ihon alle asennettava anturi valvoo tulevaisuudessa sydämen terveyttä kuin terveysagentti.
Tampereen teknillisessä yliopistossa kehiteltävä laite voisi mittaustulosten perusteella tehdä jopa hälytyksen, jos sen kantaja tarvitsee kiireellistä hoitoa.
Implantoitava EKG-mittausalusta
TTY:n tutkijat kehittelevät sydämen toimintaa tarkkailevaa implantoitavaa EKG-mittausalustaa. Tavoitteena on saada reaaliaikaista tietoa sydämen työskentelystä suoraan tietokoneeseen tai vaikkapa kännykkään.
Wireless-projekti on osa Suomen Akatemian Tulevaisuuden elektroniikka eli TULE-ohjelmaa. Ilman monitieteisen tutkijaryhmän yhteisiä ponnisteluja ei projekti todennäköisesti onnistuisi. Anturin kehittelyyn on osallistunut tutkijoita elektroniikan, mittaustekniikan, miniatyrisoinnin, lääketieteellisen ja biomateriaalitekniikan alalta.
Implantin käyttö fysiologisten parametrien mittauksessa on koko Euroopankin mittakaavassa ainutlaatuista. Suomalaisten kehittämä anturi onkin herättänyt kansainvälistä kiinnostusta.
Toimintavalmis laite
Mittauslaite sijoitetaan ihon alle, jolloin mittausympäristö on vakaampi kuin pintamittauksessa. Mittauselektrodit ovat jatkuvassa kosketuksessa kudosnesteeseen, jolloin liikkeen aiheuttamat häiriöt pienenevät.
Anturissa ei tarvita lainkaan paristoja vaan tarvittava sähköenergia syötetään laitteeseen langattomasti. Laite on suunniteltu aktivoitumaan lukulaitteen luoman ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta. Muina aikoina se pysyy toimimattomana.
TTY:ssä kehitetty laitteisto kattaa implantoitavan mittauslaitteen lisäksi kehon ulkopuolisen lukulaitteen, joka on liitettävissä tietokoneeseen. Kehoon asennettuna anturi mittaa sydänsähkökäyrää ja lähettää mittaustulokset kehon ulkopuoliselle paristoilla toimivalle lukulaitteelle, joka välittää datan edelleen tietokoneelle.
Bioyhteensopivuus on implantoitavien laitteiden tärkeimpiä ominaisuuksia. Kehon kanssa kosketuksissa olevien aineiden on oltava ehdottomasti kudosten kanssa yhteensopivia. Niiden on myös kestettävä pitkiäkin aikoja, jopa koko ihmisen loppuiän. Pinnoitteen on suojattava sisällä olevaa elektroniikkaa, jotta kehosta peräisin olevat molekyylit tai kosteus eivät pääse aiheuttamaan korroosia tai muita kemiallisia reaktioita.
Anturi terveille ja sairaille
Implantoitu mittauslaite olisi aina toimintavalmiina ilman suuria esitöitä. Sydämen sähkökäyrän eli EKG:n mittaus voitaisiin käynnistää esimerkiksi silloin, kun sydämessä alkaa esiintyä outoja tuntemuksia. Tulevaisuuden visioihin kuuluu laitteen kehittäminen edelleen mittamaan myös veren sokeria diabeetikoilla.
– Ulkoinen mittausosio olisi esimerkiksi vaatteeseen yhteen sovitettu ja integroitu siten, että se antaisi automaattisia hälytyksiä veren sokerin tasapainosta ja insuliinin voisi käyttää silloin kun on tarvetta, visioi tulevaisuutta tutkija Juho Väisänen Ragnar Granit Instituutista Tampereen teknillisestä yliopistosta.
Anturi sopisi myös terveille ihmisille kuten huippu-urheilijoille. Kevyesti ihon alle asennettava mittauslaite olisi valmis toimimaan vaikka lenkille lähtiessä.
Ihmisten ja eläinten sydänagentti
Anturi sopii sekä ihmisten että eläinten hyvinvoinnin ja terveyden seuraamiseen. Tällä hetkellä laitteen toimivuutta kokeillaan lehmillä Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa Jokioisilla.
Nyt kokeiltavat prototyypit ovat vielä ihmistä ajatellen liian kookkaita.
– Pienempää anturia kehitellään ja tavoitteena on noin 50 sentin kolikon kokoinen laite, kertoo tutkija Juho Väisänen Ragnar Granit Instituutista, Tampereen teknillisestä yliopistosta.
Eläinten terveyden tarkkailu yhä tärkeämpää
Tutkimusta tehdään yhteistyössä eläinten hyvinvointitutkijoiden kanssa. Uusien hyvinvointiteknologioiden kehittäminen tuotantoeläinten terveyden seurannassa kiinnostaa, kertoo eläinten hyvinvointitutkija Jutta Kaihilahti Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksesta.
– Eläinten hyvinvointi on meille tutkijoille erittäin akuutti aihe. Kun lehmä navetassa voi hyvin niin se tuottaa silloin hyvin maitoa ja saamme tuotettua turvallisia, terveellisiä elintarvikkeita. Lehmät ovat osa elintarvikkeiden tuotantoketjua, kuluttajatkin ovat kiinnostuneita siitä, mistä heidän elintarvikkeensa tulevat ja että ne on tuotettu eettisesti ja hyvissä olosuhteissa, lisää Kaihilahti.
– Tällä hetkellä Euroopassa meillä on voimakkaasti sellainen trendi, että karjakoko suurenee. Tilalla on yhä enemmän ja enemmän lehmiä ja se tarkoittaa sitä, että karjanhoitajan yhtä eläintä kohti käyttämä aika pienenee. Eli tarvitaan näitä apuvälineitä, joilla seurattaisiin eläimen hyvinvointia ja terveyden muutoksia. Visiona tietysti on, että saataisiin navettaan integroitua sellainen järjestelmä, josta tulee hälytys karjanhoitajalle kun yhden yksittäisen lehmän terveydentilassa tapahtuu muutos.
Toiveena pitkäaikaismittaus
– Meiltä puuttuu hyvin paljon perustietoa lehmän fysiologisista toiminnoista pitkältä aikajänteeltä. Tällä hetkellä pystytään näillä pintamittauslaitteilla ottamaan lyhytaikaisia vuorokauden kestäviä mittauksia. Mutta tarvitaan myös pitkäaikaisia mittauksia, jotta me nähtäisiin muutos siinä terveydentilassa. Eli muutos sydämen toiminnassa mallintamisen kautta tai lämpötilan muutos – nämä ovat indikaattoreita, jotka kertovat siitä, että terveydentila muuttuu, selvittää Jutta Kaihilahti.
Useiden fysiologisten parametrien kuten sydämen sykkeen, sykevälivaihtelun, hengityksen, ruumiin lämpötilan ja veriarvojen samanaikainen mittaus ei vielä tähän mennessä ole ollut mahdollista.
Lisäksi eläinten hyvinvoinnin ja terveydentilan mittaus niin, ettei eläimen normaalia käyttäytymistä häiritä on vielä jokseenkin vaikeaa. Eläinten terveydentilan kehityksen luotettava seuranta edellyttää, että mittaustilanne häiritsee eläintä mahdollisimman vähän. Implantii tarjoaisi tähän mahdollisuuden. Se sijoitetaan välittömästi lehmän nahan alle eikä se ole kiinni syvemmällä kudoksessa.
– Paljon tiedonvaihtoa on tehty eläinpuolen tutkijoiden kanssa ja he ovat hyvin kiinnostuneita siitä, mitä Suomessa tapahtuu. Yksi kommentti olikin että 'you come from the land of Nokia, everything is possible', naurahtaa Jutta Kaihilahti.
Käyttöön vielä pitkä matka
Työryhmä sai in vivo -kokeiden aikana Jokioisilla mitattua lehmän sähkökäyrää eli tehon siirto sisään ja tiedonsiirto ulos toimi.
– Jos se toimii lehmässä ja eläimessä niin kyllä sen pitäisi silloin toimia myöskin ihmisessä, toteaa Juho Väisänen tyytyväisenä.
Vaikka toimiva prototyyppi on saatu kehitettyä, ollaan silti vielä pitkän matkan päässä siitä, että anturi on todella luotettava ja käyttökelpoinen ja voidaan asentaa ensimmäiselle ihmiselle.
TULE-ohjelman sivut: http://www.ele.tut.fi/tule/
Asiantuntijat:
JUHO VÄISÄNEN, DI, tutkija, Ragnar Granit Instituutti, Tampereen teknillinen yliopisto
JUTTA KAIHILAHTI, hyvinvointitutkija, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Toimittaja: LEA FROLOFF
Lähde: Prosessori-lehti 11/2006. Sydänagentti tarkkailee. Implantoitava EKG-mittausakusta.