Da forskningsingeniør Anders Ohlhues gik ind i sit Georg Georgløs-kontor på Rigshospitalet og fandt et lyslederkabel, bandt det alle de løse ender sammen.
Det var en forårsdag i 2013, og hans medopfinder, neurokirurg Louise Møller Jørgensen, ville snart indlede griseforsøg med elektrostimulation for Parkinsons Sygdom inde i en MR-scanner.
Indtil da var alle forsøg snublet i bedrageriske elektroniske signaler og sort skærm - smadret af MR-scannerens ødelæggende magnetfelt. Men på en stressende maratonweekend byggede de apparatet helt om.
Syv år senere er opfinderholdet med professor og radiolog Carsten Thomsen som tredjemand tæt på at få patent på et system, der løser det hidtil uopnåelige: At udføre elektrostimulerende behandling i en MR-scanner, hvis magnetfelt er 66.000 gange så kraftigt som Jordens magnetfelt.
Kemiske skulderklap
Computerskærmen lyser op under Louise Møller Jørgensens ivrigt vandrende fingre. Baggrunden er et MR-billede af en grisehjerne, hvor grisen på samme vis som en patient, modtager nøje udvalgte elektrostimulerende impulser til en kerne af nerveceller dybt inde i hjernen og sætter gang i en kemisk kædereaktion.
Det kemiske signalstof serotonin forgrener sin vej fra hjernestammen til hele storhjernen og til områder, hvor lykkefølelser og belønningsskulderklap bor. Elektroimpulserne ser ud til at stimulere grisen. Forsøger hun med elektrostimulerende impulser andre steder i hjernen, sker der intet.
Hendes forskningsdata bidrager med ny og vigtig viden om, hvordan elektrostimulation virker. For med den rette teknologi kan elektroimpulsernes spor i hjernen nu måles og analyseres.
- I dag styrer man patientbehandling med fx neurostimulatorer ud fra patientens egne tilbagemeldinger af, hvordan det virker. Men for al stimulation kan det derfor være værdifuldt at kunne koble det med en objektiv undersøgelse af effekten, og det voksende behov kan vores opfindelse forhåbentligt hjælpe med at løse, siger Louise Møller Jørgensen.
Hun forklarer, at opfindelsen gør det muligt at bruge funktionel billeddannelse med MR (fMRI) samtidig med elektrostimulation. De kemiske ændringer (serotonin) i hjernen måler de med PET, og for første gang kan de nu helt tydeligt vise de ændringer i hjernens aktivitet og blodgennemstrømning, som er effekten af en elektrostimulerende behandling.
Som deltidsansat ved Neurobiology Research Unit (NRU) har Louise Møller Jørgensen brugt en stor del af sin tid på at forske i neurostimulerende behandlinger af fx Parkinsons Sygdom.
Louise Møller Jørgensens computer er klemt inde under taget på et af Rigshospitalets ældre, små kontorer på forskningsenheden NRU (Neurobiology Research Unit), som ledes af professor Gitte Moos Knudsen. Her efterlader kontormøblerne kun en smal, snørklet sti fra den ene dør til den anden. Forskning er en deltidspassion, for den anden halvdel af sin arbejdstid bruger hun som afdelingslæge ved rygkirurgisk sektion i Videncenter for Reumatologi og Rygsygdomme (nu Afdeling for Rygkirurgi, Led- og Bindevævssygdomme) på Rigshospitalet.
To meter fra hendes knæ sidder Lars Nørgaard fra Tech Trans Kontoret på Københavns Universitet.
Han har i et meget tæt samarbejde med opfindergruppen hjulpet med at videreudvikle projektet og formu¬lere strategien for kommercialiseringen af det kommende produkt.
Opfinderne har fået en innovationsbevilling på en million kroner fra Novo Nordisk Fondens BioInnovation Institute (BII), så de i samarbejde med firmaerne Kapacitet A/S og TekPartner A/S kan bygge en prototype, som kan myndighedsgodkendes og markedsføres. Projektet, herunder en patentansøgning som er indleveret på baggrund af gruppens arbejde, ejes i fællesskab af Københavns Universitet, Rigshospitalet og Sjællands Universitetshospital.
I den næste fase skal lægevidenskabelig forskning og forskningsingeniørens håndværk gå hånd i hånd med forretningsplaner og markedsføringsstrategier.
Opfinder af nød
Enhver god opfindelse skal løse et problem. Men det var først, da Louise Møller Jørgensen ville i gang med sit forskningsprojekt, at hun opdagede, at hun havde et problem: Ingen havde opfundet den teknologi, hun skulle bruge.
- I min forskning skulle jeg undersøge virkningsmekanismer i hjernen under deep brain-stimulation. Man ved, at det kan have en god effekt på Parkinsons Sygdom, men man ved ikke, hvordan det virker og mangler forståelse af de underliggende mekanismer. Jeg skulle derfor bruge en elektrostimulator, som kunne tænde og slukke strømmen, mens forsøgsgrisen lå i scanneren, siger hun.
Carsten Thomsen i Afdeling for Røntgen og Skanning guidede Louise Møller Jørgensen i retning af opfinder-Anders, som på det tidspunkt var ansat i Røntgen og Skanning til at løse tekniske problemer, både klinisk og forskningsmæssigt.
Elektrisk superantenne
På Anders Ohlhues’ navneskilt står der i dag forskningsingeniør ved Sjællands Universitetshospital.
Men i 2013 var han ansat i Diagnostisk Center på Rigshospitalet, hvor han blandt andet var den første til at få respiratory gating til brystkræftpatienter til at fungere, så de kunne scannes præcist, selvom vejrtrækningen kontinuerligt flyttede den del af brystet, man gerne ville undersøge.
Selvom Anders Ohlhues allerede på det tidspunkt var en erfaren herre ud i elektronik i en Afdeling for Røntgen og Skanning, så var Louise Møller Jørgensens forespørgsel ikke så nem at løse.
Der var en grund til, at et system til elektrostimulation og samtidig MR-scanning ikke var opfundet i en brugbar udgave.
Da Apollo 13-astronauterne fløj til månen i 1970, var rumskibet bygget op af simple, men robuste knapper, man kunne stole på under ekstreme forhold. Det er lidt samme tilgang, vi har valgt, forklarer Anders Ohlhues.
Hvis du lader en el-ledning gå gennem et rum, hvor en MR-scanner står, så vil den fungere som en superantenne, der tiltrækker alle signaler og forstyrrelser.
Det er ved ren ’trial and error’, at vi er nået frem til en løsning, og det har vist sig at kræve et meget robust system bygget på lavteknologiske løsninger, siger Anders Ohlhues.
Repareres med tyggegummi og elastikker
Da Apollo 13-astronauterne fløj til månen i 1970, var rumskibet bygget op af simple, men robuste knapper, man kunne stole på under ekstreme forhold.
Det er lidt samme tilgang, vi har valgt, forklarer Anders Ohlhues.
For en forskningsingeniør som ham har robusthed mange ansigter. Fx beskytter han systemet mod MR-magnetfeltet ved at gøre det batteridrevet, fordi de så ikke forbinder det til signalforstyrrelserne i 220-voltsnettet fra stikkontakterne.
Samtidig er systemet meget primitivt bygget op omkring en transistor-switch. Der må ikke være spoler, som magnetfeltet kan påvirke. Heller ingen mikrochips, forklarer Anders Ohlhues.
Louise Møller Jørgensen supplerer:
- Man kan tænke det som en gammel Landrover, man kunne reparere med tyggegummi og elastikker. Det skal være simpelt og mekanisk.
Amok i hjernen
Tilbage i 2013 var det Louise Møller Jørgensen, som kom på den afgørende idé, at de skulle skille systemet fra hinanden og flytte alle de elektroniske dele til en enhed udenfor det magnetiske scannerrum. Nøglen herefter var Anders Ohlhues’ påfund med at bruge lyslederkablet, så de kunne forbinde systemets enheder. De kunne nu fjerne superantennen fra scannerrummet, og Louise Møller Jørgensen kunne påbegynde sine forsøg.
De omdanner det elektriske signal til et lysledersignal - og efterfølgende konverterer de det tilbage til et elektronisk signal i selve MR-scanneren. Hvis elektronikken svigter, kan resultatet være dystert for patienten, forklarer Louise Møller Jørgensen.
- Vi ønsker ikke, at stimulatoren skal amok i hjernen på en person. Vi skal være sikre på, at den dosis elektrostimulation, vi giver, også er den dosis patienterne får. Ellers er det både farligt og umuligt at stole på de data, man får ud, siger hun.
Louise Møller Jørgensens forsker i MR-undersøgelser af hjernens funktion under elektrostimulerende behandlinger, og for at nå i mål med sin forskning måtte hun søge opfinderhjælp hos Anders Ohlhues, som har stor erfaring i at bygge elektriske systemer op fra bunden.
Deres system skal dog være så raffineret, at det kan samkøres med MR-scanneren. En scanner sender triggersignaler ud ved tidskoden nul, og så starter den elektriske stimulation et paradigme med tidskoder, man kan taste ind på forhånd. Det er afgørende at kunne styre signalerne med nøjagtighed og uden forsinkelser.
Opfinderholdet kvalitetssikrer løbende ved at loope signalet i et separat lyslederkabel, så de løbende tjekker, om det signal, de sender ind, også kommer ud på samme måde. Kontrollen er afgørende, når man stimulerer i hjernen.
Det eneste andet sted i verden, at de har fået et lignende system til at fungere, er på Mayo Clinic i USA. Her har Louise Møller Jørgensen været på besøg. Men de fik det til at fungere med et trådløst signal, som det kan være svært at opnå myndighedernes godkendelse til, forklarer hun.
- Trådløse signaler er ustabile i en MR-scanner, kan hackes og er for afhængige af de applikationer, der skal kobles til. Hvis en godkendelsesmyndighed som fx FDA i USA skal godkende et system til elektrostimulation, så skal de kunne garantere en sikker drift, siger hun.
Guldalder for electroceuticals
Firmaerne Kapacitet A/S og TekPartner A/S hjælper for øjeblikket opfinderne med at udvikle en lille, handy prototype af deres apparatur, som kan komme til at ligne apparaturet på dette billede.
Den patenterede opfindelse er i dag sammensat af forskellige computere og komponenter. Men ambitionen er at få systemet samlet i en lille boks på størrelse med en telefon eller maksimalt en Ipad. Med bevillingen fra Novo Nordisk Fonden tager de for øjeblikket et stort skridt mod en senere CE-mærkning, så opfindelsen kan blive til gavn for flere forskere og – ikke mindst – klinikere, som ønsker at bruge MR-scanning som markør for behandling med elektrisk stimulation.
Deres opfindelse rammer ind i en mulig guldalder for elektrostimulati¬onsbehandlinger – eller såkaldte electroceuticals - hvoraf pacemakere til hjerne og hjerte er de mest kendte. Men opfindelsen er også yderst relevant til udviklingen af forskellige typer smertebehandling, hvor man bruger elektroder på fx hud eller i rygmarven.
De peger på, at udstyret måske kan bruges til at selektere, hvem der er kandidater til specielle behandlinger og genoptræning.
- Hvis vi ikke tænker smart, kan hele BNP blive spist op af sundhedsudgifter. Derfor er det vigtigt, at vi bliver endnu bedre til at finde de patienter, hvor behandlingstilbuddet hjælper og forbedrer behandlingen for den enkelte patient. Vi ved, at det kræver forskning, men vi håber, at man undgå mange unødige ressourcer til rehabilitering ved at teststimulere, hvilke patienter der har gavn af rehabilitering, forklarer Anders Ohlhues.
En mulig ”gamechanger for elektrostimulerende behandling” kalder Louise Møller Jørgensen selv deres opfindelse.
Syv års udviklingsarbejde passerer ikke uden, at man som opfinder kommer i tvivl - og til tider er ved at give helt op. Men lige nu ser det ud til, at neurokirurgen, radiologen og forskningsingeniøren har ramt helt rigtigt med deres opfindelse.
- Vi tror på, at vores opfindelse er en gamechanger for elektrostimulerende behandling, så det er bare rigtigt sjovt i øjeblikket. Vi er måske lidt hurtige til at slynge os om med diagnoser, hvor vores teknologi kan hjælpe. Men mange steder er det bare så oplagt, og vi har allerede mange tilkendegivelser fra folk, der vil bruge vores teknologi til at forske i egne patienters sygdomsområder, siger Louise Møller Jørgensen.