Hjertet er kanskje vårt mest myteomspunnede organ. Ingen andre organer har så mange følelser knyttet til seg, og få organer er like godt studert. Blodstrømmen i hjertet har fascinert leger og forskere i årtier, og vår forståelse av hjertets funksjoner utvikler seg kontinuerlig.

De siste 70 årene har vi brukt ultralyd for å undersøke hjertet, og i løpet av disse syv tiårene har metoden utviklet seg voldsomt. Ultralyd av hjertet, eller ekkokardiografi, er en kompleks undersøkelse siden den omfatter vev, muskulatur og blod i bevegelse.

Siden 70-tallet har vi brukt den såkalte Doppler-teknologien for å få et inntrykk av blodstrømmen, og selv om ultralydmaskinene og -sondene har utviklet seg er teorien som ligger bak den samme i dag som det var for 50 år siden.

Lydbølger og Dopplereffekten

Lyd er trykkvariasjoner og forplanter seg som bølger – og derfor snakker vi om lydbølger eller trykkbølger. Frekvensen er antallet svingninger per sekund av lydbølgen.

Se for deg en ambulanse som kjører mot deg og tenk på hvordan sirenen endrer seg når den passerer deg og kjører bort fra deg. Da har du opplevd Doppler-effekten. Mer spesifikt er Doppler-effekten endringen i frekvensen til en lydbølge som skjer når kilden til lydbølgen, for eksempel en sirene, beveger seg relativt til den som oppfatter lyden.

I ekkokardiografi bruker vi Doppler-effekten til å beregne hastigheter til både muskulatur som trekker seg sammen og slapper av i hjertet, og blodet som beveger seg innvendig, når disse flytter seg mot eller bort fra ultralydsonden.

Ultralydstrålen reflekteres tilbake til ultralydsonden når den treffer blod og vev, og når disse er i bevegelse oppstår Doppler-effekten med ulik frekvens på ultralydstrålen som sendes ut og mottas, og denne forskjellen kan vi måle!

Dopplerteknologien er svært begrenset av vinkelen mellom blodstrømmen og ultralydstrålen. For å være sikker på at de målingene vi får er riktige er vi avhengig av at ultralydstrålen følger retningen til blodstrømmen, hvis ikke vil vi få et mål på hastigheten til blodet som er lavere enn den reelle hastigheten. Og hvis vinkelen er for stor vil vi ikke få et mål i det hele tatt.

Blodstrømmer som går på tvers av ultralydstrålen er umulig å tolke, og strømninger som har en stor vinkelforskjell fra strålen er også utfordrende. Å se komplekse blodstrømmer er derfor ikke mulig med Dopplerteknologien alene.

Virvler og da Vinci

Leonardo da Vinci beskrev allerede i det 16. århundre muligheten for at det var virvler av blod i hovedpulsåren (aorta) over hovedpulsåreklaffen (aortaklaffen).

De siste 50 årene har forskere gravd dypere i dette, og ved hjelp av væskemekanikk og modeller av hjertet har vi sett at anatomien til hjertet skaper mer komplekse blodstrømmer enn vi kan se med Dopplerteknologien alene.

Rollen til virvlene i et friskt hjerte er å sørge for at blodet ikke kolliderer med seg selv slik at moment og energi blir bevart, og man unngår unødvendig tap av trykk og hastighet i blodstrømmen.

Det pågår omfattende forskning i hele verden på ulike metoder som kan avbilde disse virvlene, og målinger koblet til dannelsen av disse, i hjertet.

Å følge blodstrømmen

I 2018 gjennomførte vi en studie blant voksne, friske frivillige for å teste en ny metode som opprinnelig var utviklet for bruk til barn. Metoden kalles «Blood Speckle Tracking» (BST), og med den kan vi følge og måle bevegelsen til blodet i alle retninger inni hjertet.

I motsetning til Dopplerteknologien er denne metoden ikke avhengig av vinkelen mellom blodstrømmen og ultralydstrålen. Motivasjonen var å kunne fremstille komplekse blodstrømmer og virvler med ultralyd.

Blood Speckle Tracking er et lovende tillegg til standardmetodene som brukes til barn, og målet med vår studie var å videreutvikle metoden, slik at den også kan brukes hos voksne. Utfordringen hos voksne sammenlignet med barn er at hjertet ligger lenger inn i kroppen, og at ultralydstrålene derfor må trenge dypere ned i vevet.

Vi klarte å tilpasse metoden slik at den kunne brukes til voksne, og i studien vår kartla vi blodstrømmen gjennom hele hjertets kontraksjon og avslapning (kjent som hjertesyklusen), og beskrev blodstrømmens funksjon og hvordan den henger sammen med hjertets utforming og bevegelse innvendig.

Resultatet er et fascinerende virvelmønster inni hjertet som hjelper muskulaturen gjennom hjertesyklusen, slik at hjertet ikke bruker unødvendig kraft for å pumpe blodet ut til alle deler av kroppen, og slik bevarer energi.

Endringer i blodstrømmen

Å forstå bedre den normale funksjonen til blodstrømmen i hjertet vil videre gi en bedre forståelse av hvordan dette endrer seg i forskjellige hjertesykdommer, og i 2020 gjennomførte vi en studie blant pasienter med hjertesykdom.

I denne studien hadde vi med to grupper som begge hadde hjertesvikt. Den ene gruppen hadde et utvidet venstre hovedkammer med svekket muskulatur og nedsatt hjertefunksjon, den andre gruppen hadde fortykket og stiv muskulatur som gir liten plass til blodet i venstre hovedkammer.

De foreløpige resultatene fra denne studien gir et inntrykk av at blodstrømmen er endret, og at virvlene ser forskjellige ut ved forskjellige hjertesykdommer.

Vårt håp for BST-metoden er at den kan være et bidrag sammen med Dopplerteknologien, og at de to metodene sammen kan hjelpe oss med å forstå spekteret av hjertesykdommer. Kanskje kan metoden bli brukt til å målrette medisinsk behandling av hjertesvikt – for å fikse den livsviktige virvelen.

LES OGSÅ:

Store, systematiske feil i medisinsk forskning kan gi fatale konsekvenser for kvinner

Vi vil gjerne høre fra deg!

TA KONTAKT HER
Har du en tilbakemelding på denne artikkelen. Eller spørsmål, ros eller kritikk? Eller tips om et viktig tema vi bør dekke?

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap