Fysiken bakom lyckade UFBI-studier

UFBI är ett tvärvetenskapligt forskningscentrum där avbildningstekniker används för att undersöka hjärnan.

BildMattias Pettersson

Nere i källaren vid Norrlands universitetssjukhus finns en avancerad forskningsmagnetkamera i drift – ett instrument som spelar en central roll både inom medicinsk forskning och vid kliniska undersökningar. När magnetkameran används i forskningssammanhang krävs det noggrant anpassade inställningar och specifika mätmetoder för att kunna möta forskaren och studiens behov och syfte. Dessutom måste varje undersökning genomföras med hög säkerhet.

Det krävs en rad tekniska och metodologiska inställningar och teknik som säkerställer att mätningarna blir så exakta och tillförlitliga som möjligt. För att detta ska vara möjligt behöver forskarna ta hjälp av fysiker specialiserade mot magnetkameratekniken, som med sin utbildning, kunskap och erfarenhet kan bidra till att mätningarna blir korrekta - och samtidigt sker på ett säkert sätt.

– Det finns många varianter av MR-sekvenser. Det kan vara anatomiska avbildningar, funktionella mätningar eller flödesmätningar. Beroende på vad man önskar så finns det en hel del inställningsmöjligheter som man vill optimera för att göra undersökningarna så bra som möjligt. Det är ett krävande instrument på det sättet, så det är viktigt med fysikerfunktionen, berättar Anders Wåhlin, föreståndare vid UFBI.

Fysikernas viktiga roll

Fysikerna som arbetar på UFBI hjälper dock inte bara till med de avancerade inställningarna. Bland annat hjälper de också till att följa kamerans stabilitet över tid för att se till att den fungerar som den ska. Detta görs via så kallade fantommätningar där man scannar samma objekt upprepade gånger under året och ser så att det inte skett för stora förändringar. Det är inte heller ovanligt att forskningsprojekt vill använda sig av olika typer av extrautrustning under sina mätningar. I dessa fall hjälper fysikerna med att genomföra en utredning där man ser till att det kan ske på ett säkert och tryggt sätt för alla inblandade. Ett vanligt exempel är att man vill använda sig av utrustning som innehåller metall och därför kan påverkas av det starka magnetfältet som kameran skapar. Då behöver en fysiker finnas med för att se till att det blir säkert. I vissa fall, när man anser att det inte är det, hittar man gemensamt en lösning för att komma vidare. 

Cecilia Björnfot, Diagnostik och intervention

– En viktig poäng med samarbetet med UFBI är också att vi ska vara integrerade i dess verksamhet på ett sådant sätt att forskarna upplever det naturligt att komma och prata med oss. Till exempel kan mycket vinnas på att man har en diskussion innan uppstarten av ett nytt forskningsprojekt. På så vis kan vi komma med synpunkter och tankar kring vad man kan och inte kan göra redan i ett tidigt skede, vilket kan spara mycket tid senare i processen, förklarar Cecilia Björnfot, disputerad fysiker i medicinsk teknik. 

Idag hanteras det huvudsakliga fysikerstödet till UFBI av Cecilia, men även andra regionfysiker hjälper till där det behövs. 

När ett nytt projekt ska starta vänder sig forskaren till UFBI och lyfter sin idé. Om projektet verkar genomförbart så planeras ett uppstartsmöte, där forskarna och fysikerna deltar tillsammans med ansvarig MR-röntgensjuksköterska och neuroradiolog. Forskarna presenterar sitt projekt, och vad de vill undersöka, och fysikerna får en chans att komma med åsikter och funderingar kring sådant som rör användandet av magnetkameran samt eventuell extrautrustning.[CB1] [CB2]  Neuroradiolog är med för att kunna bedöma vad som ska ingå för den screening som alla deltagare i studierna får. 

- Alla som deltar i en forskningsstudie får en screening på om det finns någonting som behöver uppföljning inom vården, förklarar Anders.

På uppstartsmötena kan forskarna redan vara långt fram i sin process med vad de vill göra för undersökningar. Då finns fysikerna där för att bidra med tillvägagångssättet och om det är någon ny apparat som krävs som inte redan finns.

– Det kan vara i det stadiet som vi får veta om det är någon helt ny utrustning som ska användas. Om vi inte använt oss av den innan så vill man bolla det med forskarna tidigt i processen, förklarar Mikael Stiernstedt, labkoordinator vid UFBI.

Forskningens fokus

För tillfället bedrivs 10-15 projekt vid UFBI, och verksamheten rullar på för fullt. Ett av projekten där man arbetat med säkerheten kring utrustningen är ett koldioxidinandnings-projekt, där fysikerna gjorde säkerhetsbedömning för projektet. I projektet har man syrgastuber och koldioxidtuber som man inte kan ha nära kameran. I projektet vill man se hur blodflödet i blodkärlen regleras. Om kärlen inte vidgas tyder det på att blodkärlen inte fungerar som de ska. För att kunna mäta detta behövdes nya lösningar för hur in- och utandningsluften ska ledas till och från försökspersonen, på ett MR-säkerhet sätt. Här var det ett intensivt samarbete med region-baserade ingenjörer på MT-FOU på Region Västerbotten som i dialog med fysikerna kunde lösa utmaningarna.

Ju längre forskningen kommer, desto mer detaljerad information vill man komma åt. Forskarna vill alltid mäta mindre strukturer, med mindre brus, något som kan vara en utmaning. Även där bidrar fysikerna med sin kunskap, om det forskarna vill göra är genomförbart eller om man måste tänkta annorlunda.

– Alltid när vi försöker förstå något på en grov skala så vill man ta nästa steg och förstå det på en finare skala, vilket kanske behövs för att få en mer komplett eller rättvisande bild på hur en mekanism fungerar förklarar Anders. 

När forskarna behöver specifik information kliver fysikerna in med sin expertis och hjälper till att utforma metoder för att samla in den data som efterfrågas.

Under 2024 installerades också en utrustning för Fokuserat Ultraljud som det planeras forskningsprojekt runt. Den utrustningen är inriktad på att behandla väldigt små områden. 

– Det är ett finlir med många tekniska utmaningar, förklarar Anders.

Mot bakgrund av bland annat detta har UFBI tillsammans med regionen satsat på nya AI-baserade metoder för bildförbättring som de just nu arbetar med att förstå alla fördelar med. 

– Det finns också ett intresse för AI-baserad analys. Det är inget vi har jobbat med så mycket än, men det är någonting som kommer, berättar Cecilia. 

Inte bara vården som är avnämare, utan samhället i stort

Fysikerna finns med i forskningsprojekten, men också i de kliniska undersökningarna. 

– Vi jobbar ganska likt inom regionen, men då tar man på sig en klinisk hatt och funderar över vad de behöver för något, säger Cecilia.

Förutom den kliniska kopplingen, är forskningen vid UFBI också riktat mot minnet och inlärning.

– Det kan handla mer om att förstå vad som händer när minnet blir sämre hos äldre eller hos demenspatienter. Vi har också studier här som kan implementeras inom skolan. Det kan röra sig om varför det fungerar bättre att lära sig på ett sätt och inte ett annat, och information om hur barn bör lära sig i skolan. Så det är inte bara vården som är avnämare, utan samhället i stort, förklarar Anders.

Forskningen är grundforskningsnära, vilket innebär att det kan ta lång tid innan man ser resultat som förändrar vård eller skola - på gott och ont. 

– Det är bra att man inte gör för snabba kast när det handlar om så viktiga saker och det behövs evidens från flera håll. Men kollektivt så bidrar vi med klokare beslut lite bredare än bara vården, säger Anders.

Samarbetet är ovärdeligt

Oavsett om det är en klinisk undersökning eller ett forskningsprojekt under Umeå universitets flagg, så är det röntgensjuksköterskor från regionen som ansvarar för undersökningarna. Det är också de som är sammankallande till uppstartsmötena och håller i många av trådarna kring forskningskameramiljön. Både röntgensjuksköterskorna och fysikerna är anställda av regionen, och universitetet betalar en del av deras arbetstid som används till forskning. 

– Forskningsmagnetkameran är verkligen ett samarbete. Region Västerbotten är representerad i styrgruppen för UFBI, och vi samarbetar på veckobasis med BFM (Bild- och funktionsmedicin), förklarar Anders.

UFBI-verksamheten har månadsmöten där många discipliner är representerade. Något som gör att de får en bredd i kunskaper och möjligheter till samarbete ökar. UFBI vill vara i framkant teknikmässigt, och kunna mäta sig med de bästa labben. För att kunna det är det är viktigt med en hög omvärldsbevakning, men också att själva bidra till den utveckling som sker.

– Det inkluderar att hålla sig up to date med dels det senaste, men också vad som är det vanligaste att använda sig av, förklarar Mikael. 

Som forskare ska man inte tveka att höra av sig för att nyttja den kompetens som finns vid centrat.

– Vi på UFBI har den här kapaciteten. Man ska inte som forskare känna att man är en belastning om man kontaktar våra fysiker, och vill utveckla sina projekt, säger Anders.