Prototypen av hjelmen kan minne om de heltene i Star Wars bruker. Foto: SINTEF.
To fotballspillere braser sammen i en hodeduell utpå banen og den ene blir i etterkant liggende på bakken. Hvor hardt skadet er han? Kan han kanskje fortsette å spille?
Fra sidelinjen rykker det medisinske støtteapparatet ut, og plasserer varsomt en hjelm på hodet til den skadde. Kort tid etter bæres han ut. Det er konstatert hjernerystelse og behov for absolutt ro.
– Høyt betalte spillere kjenner presset, og går kanskje ut på banen igjen. Men hjernerystelse er viktig å ta hensyn til. Man må gi tid til rekonvalesens hvis man ønsker å bli rask klar til nye kamper, sier Frode Strisland ved SINTEF.
Studenter fra Arkitekt- og Designskolen i Oslo har jobbet med ergonomi på hjelmen, hvordan man kan sette på systemet i ambulanser og i nødsituasjoner. Foto: Smartbrain.
EEG-målinger på stedet
Den norske bedriften Smartbrain som jobber med EEG, hadde en tanke om å lage en løsning som kunne være bærbar og som kunne indikere hjernerystelse raskt, slik at behandlingen kunne tilpasses helt fra starten. Med en patentert idé for en ny måte å gjøre EEG-målinger på, initierte bedriften et EU-prosjekt som akkurat nå er avsluttet.
– Det spesielle med systemet vårt er muligheten for å gjøre EEG-målinger raskt. Diagnostikken og utfallet for mange pasientgrupper innen akuttmedisin kan bedres, spesielt ved hodetraumer eller slag, sier Haldor Sjåheim i Smartbrain. –I dag vet man ikke status før langt ut i forløpet- når pasienten har ankommet på sykehuset. Senskader og lang rekonvalesenstid kan bli resultatet.
Studenter fra Arkitekt- og Designskolen i Oslo har jobbet med ergonomi på hjelmen, hvordan man kan sette på systemet i ambulanser og i nødsituasjoner. Ambulansepersonellet ved Legevakten i Oslo som deltok i arbeidet, var positive til nyvinningen, og mente at den kunne ha løst flere utfordringer.
Stimuleringssystem
I EU-prosjektet deltar også professorene A. Aantal og Walter Paulus ved Gøttingen Universitets Sykehus. Begge er verdensledende innen forskning på Transkraniell Elektrisk-stimulering som er en ny form for neurostimulering for å behandle ulike kliniske tillstander og regulere hjerneaktivitet.
Ved hjelp av de 32 elektrodene er det nemlig mulig å dempe eller stimulere aktivitet i hjernen ved hjelp av svak elektrisk stimulering. Dette kan være for eksempel til hjelp ved tilstander som depresjon, tinnitus, migrene, eller taleforstyrrelse etter slag.
Store dimensjoner
Frode Strisland viser fram prototypen som er utviklet i prosjektet; en stor hjelm på 4,5 kilo som kan gi assosiasjoner til Star Wars. Dette er imidlertid typisk for en første prototype.
– Vi må ha store dimensjoner og mer materiale å jobbe med i en utviklings- og testfase, men erfaringene tilsier at det er mulig å gjøre systemet både lett og portabelt, sier Strisland.
For å vurdere om pasienten har fått skader, blir resultatet sammenlignet med en database over typiske signaler som oppstår hos personer med hodeskader. Systemet beregner deretter «en score» for hvor sannsynlig det er at pasienten har fått en hodeskade. Foto: Smartbrain.
For noen år siden hjalp forskere i SINTEF Smartbrain med en kravspesifikasjon for hva et slikt system måtte inneholde, og i EU-prosjektet har de stått for instrumenteringssystemet og all elektronikken i hjelmen.
Raskt og helautomatisk
EEG (elektroencefalograf) handler om at elektroder plasseres på hodet for å måle de elektriske signalene fra hjernen. EEG-målinger har tradisjonelt krevd mye tid og forarbeid for å få gode nok signaler. Først settes en hette med for eksempel 19 elektroder på hodet til pasienten. Så sprøytes en elektrisk ledende gel inn i hvert av elektrodepunktene for å skape god elektrisk kontakt.
Etter målingen kreves det etterarbeid med rengjøring av elektrodekontaktene for å unngå at gelen etser dem i stykker og begrenser levetiden. Også signaltolkingen er krevende, og kan stort sett bare gjøres av sykehusleger med spesialkunnskap om EEG-måling og -tolkning.
I den nye prosjektløsningen har Smartbrain hatt fokus på å utvikle et system som kan gjøre montasjen raskt og helautomatisk. Inne i hjelmen er det en elastisk membran som gir et jevnt trykk mot hele hodebunnen. Når man skaper et undertrykk inne i hjelmen, vil membranen blåses opp så den kan plasseres på pasientens hode. Deretter frigjøres kontaktskapende elektrode-gel automatisk slik at elektrisk kontakt er på plass og målinger kan startes i løpet av ett minutt.
Sammenlignes med en mal
For å vurdere om pasienten har fått skader, blir resultatet sammenlignet med en database over typiske signaler som oppstår hos personer med hodeskader. Systemet beregner deretter «en score» for hvor sannsynlig det er at pasienten har fått en hodeskade. Siden systemet er helautomatisert vil det være mulig for ambulansepersonell å bruke systemet uten hjelp fra andre. Målingene vil overføres via telenettet til sykehus sånn at det også er mulig for EEG-ekspertise på sykehus å vurdere pasienten og ta eventuelle beslutninger om behandlinger.
Inne i hjelmen er det en elastisk membran som gir et jevnt trykk mot hele hodebunnen. Når man skaper et undertrykk inne i hjelmen, vil membranen blåses opp så den kan plasseres på pasientens hode. Deretter frigjøres kontaktskapende elektrode-gel automatisk slik at elektrisk kontakt er på plass og målinger kan startes i løpet av ett minutt. Foto: Smartbrain.
– EmerEEG-systemet som nå er utviklet, er omfattende. Bare det å få 19 elektroder til automatisk å koble seg til ulike hodeformer, er utfordrende.
For å kunne brukes i ambulanser og på skadested må hjelmen tåle røff behandling og kunne fungere i all slags vær. EEG-signalene vi måler er svake mikrovoltsignaler og disse må tolkes presist for at pasient og helsepersonell kan være sikker på at konklusjonene blir riktige, sier Frode Strisland.
Framover
Et konsortium har nå fordelt rettighetene til prosjektresultatene for å kunne utnytte arbeidet videre. Bedriftspartnerne vurderer nå å utvikle hjelmen videre i fellesskap, men vil også utnytte kunnskapen og resultatene av arbeidet til å forbedre sine egne produkter og tjenester for blant annet industriell design, produksjon og distribusjon.
Haldor Sjåheim i Smartbrain forteller at status nå er at bedriften jobber på flere områder – siden teknologien er universell. – Vi vil gå videre med den medisinske siden, men også se på muligheter for gaming-markedet og Brain Computer Interface-løsninger, sier han. Vi jobber også med å se på mulighetene for å finne riktige investorer samt søke på nye EU-prosjekter i Horizon 2020 programmet.
På spørsmål om hjelmen er ment å være fast inventar i ambulanser, svarer Sjåheim at
den tyske prosjektpartneren Meytec, som er pioner på morgensdagens løsninger innen ambulansetelemedisin og innredninger i ambulanser , ønsker å vise fram EmerEEG som standard EEG-system i sitt ambulansekonsept.
FAKTA: Hva er EEG?
Elektroencefalografi (EEG) er en teknikk for å registrere deler av hjernens elektriske aktivitet. Undersøkelsen består i at man plasserer elektroder på hodets overflate og måler spenningsforskjeller mellem elektrodene. Vanligvis utføres registreringen med 21 elektroder. EEG brukes til å undersøke hjernens funksjon, særlig ved ulike sykdommer som kan påvirke hjernen. Epilepsi er et typisk eksempel.
Bølgemønstrene betegnes som et encefalogram og representerer elektriske signaler fra et stort antall nevroner i hjernen. Disse registreringene har blitt betegnet "hjernebølger".
EEG-signalet har en spenning som er veldig lav og svinger omtrent opp til 50 mikrovolt. Det måles først og fremst spenningsforskjeller mellom ulike deler av hjernen.
Som en av de første studerte tyskeren Hans Berger EEG-signaler hos mennesker i 1920-årene.
I forbindelse med epilepsi kan man se store endringer i EEG-signalet. Det endrer seg også når man åpner og lukker øynene, eller i forbindelse med søvn.
Fakta om prosjektet:
EU-prosjektet EmerEEG har mottatat støtte fra et forskningsprogram som har som mål å hjelpe små og mellomstore bedrifter med å utvikle forskningsbaserte løsninger. Bedriften Smartbrain har jobbet klinisk med EEG, og utviklet nye løsninger for å gjøre målinger.
Sammenslutningen som består av 8 parter fra Tyskland, Norge, Wales, England og Estland søkte om og fikk et prosjekt med ramme 1,5 mill. Euro.
Smartbrain AS og SINTEF startet samarbeidet i 2010 med prosjektstøtte fra Innovasjon Norge. Smartbrain har i dag to patenter, er arkitekt bak det totale konseptet, og prosjektkoordinator for EU-prosjektet, mens SINTEF har hatt ansvar for all elektronikk og sensorutvikling i prosjektet.
