Øyvind har 3D-printet en treningsmodell for ryggbedøvelse

For å bli lege må man gjennom en lang og omfattende utdanning. Medisinstudentene har praksis i til sammen 18 uker. I løpet av praksisen får de opplæring i mange medisinske prosedyrer. Noen ganger er det en viss risiko for at pasienten kan bli skadet under et medisinsk inngrep. Det er derfor et mål er at helsepersonell får mulighet til å øve seg grundig før de gjennomfører medisinske prosedyrer for første gang.

Øyvind Time håper han kan bidra til det. Han leverte nettopp masteroppgaven sin i konstruksjons- og maskinteknikk. I oppgaven har han utviklet en øvingsmodell for helsepersonell. Modellen skal etterligne midjepartiet til en pasient, inkludert nederste del av ryggraden. Modellen kan brukes av helsepersonell som skal øve seg på å ta væskeprøve fra ryggmargen (såkalt spinalpunksjon). Den kan også brukes til øving på å sette epidural eller ryggbedøvelse på pasienter. I begge tilfeller føres en tynn nål inn i hulrommet mellom to ryggvirvler og inn i enten spinalkanalen eller epiduralrommet. Ved bedøvelse finner legen riktig punkt blant annet ved å føle seg fram på siden av midjen til pasienten, rett over hoftebeinet.

"Hud" laget av alger

Det spesielle med øvingsmodellen er at de ulike lagene i kroppen legen må gjennom for å nå spinalkanalen, er svært realistiske. Alt fra hud, muskler og fett er laget av alginat, et stoff som utvinnes av brunalger. "Hudlaget" er satt inn i en anatomisk realistisk modell, kombinert med skjelett. Selve modellen, alt fra kassett til skruer og skjelett, er 3D-printet.

For å finne det rette materialet til lagene som etterligner vev i kroppen vår, har Time fått hjelp av veiledere fra Institutt for kjemi, biovitenskap og miljøteknologi og Institutt for maskin, bygg og materialteknologi. Førsteamanuensis i biologisk kjemi, Eduardo Barros e Silva, har bakgrunn innen biomaterialer. Han har hjulpet Time med å komme fram til den rette kompleksiteten for å simulere de ulike vevene. Doktorgradsstipendiat Yosef Adugna har bidratt i 3D-design.

Resultatet har blitt flere lag av biologisk materiale lagt i en blokk som settes inn i kassetten. Blokken kan enkelt byttes ut når materialet etter hvert tørker ut. "Vevslaget" skal gi helsepersonell den samme følelsen som når de stikker en kanyle gjennom huden til et menneske.

I midten av juni, kun et par dager før Øyvind Time skulle levere inn masteroppgaven sin, fikk lege Thomas Bailey Tysland teste modellen.

– En bra start! sier Tysland. Han ber Time jobbe videre med motstanden i lagene.

– Alle lag som etterligner vev og hud kan gjøres stivere, mener legen.

Øyvind Time har jobbet mye med å skape ulik stivhet i lagene. Laget som skal etterligne epidermis (overhud) er kun to millimeter tykt. Under er det et lag som skal etterligne dermis – lærhuden. Det tredje laget representerer hypodermis, underhuden. Å jobbe med å gjenskape hudlag har vært en utfordring for en som til vanlig studerer maskinteknikk.

– Jeg har brukt mye tid på å prøve å gjøre dette så naturlig som mulig, sier han.

Timene han har lagt ned i mastergradsprosjektet har vært verdt det. Gjennom prosjektet har han funnet noe han brenner for.

– For meg har dette vært en perfekt kombinasjon av medisin og ingeniørkunst. Det er noe som dette jeg kunne tenkt meg å jobbe med i framtiden, sier han.

Mye trening for en billig penge

I hudfarget materiale, med lag av "hud" utenpå ryggvirvler, er modellen veldig lik et ordentlig menneske. Noe annet som skiller den fra det som allerede finnes på markedet, er at den er svært enkel og billig å produsere. I tillegg er materialet som er brukt til "vevslaget" svært anvendelig for øving. Materialet er laget av brunalger som finnes i norske farvann. Alginaten er såpass fleksibel at den går tilbake til opprinnelig form etter at nålene er stukket inn. Det blir ikke tydelige merker etter nålene.

– Hullene forsegles igjen hvis du bruker en tynn nål, sier førsteamanuensis Eduardo Barros e Silva. Han legger til at alginaten er billig og drøy i bruk. Fem prosent av blandingen er pulver fra brunalger. Resten er vann.

– Jeg er veldig imponert over arbeidet Øyvind har lagt ned i dette prosjektet. Dette er første versjon. Her er det potensial til å utvikle en forbedret modell som også kan brukes til annen type øving for helsepersonell. Jeg ser fram til å følge neste nivå av dette prosjektet, sier han.

Tverrfaglig

Prosjektet til Øyvind Time skiller seg ut fra resten av masteroppgavene til maskinstudentene i kullet hans. Men Time er ikke den eneste ved Universitetet i Stavanger (UiS) som jobber med bruk av 3D-printede hjelpemidler til helsesektoren. Doktorgradsstipendiat Yosef Adugna undersøker ulike applikasjoner av 3D-printing innen medisin.

– Det beste med Øyvinds prosjekt er at det er tverrfaglig. Forskningen hans bygger bro mellom UiS og Stavanger universitetssjukehus, sier Adugna.

I tillegg til UiS og Stavanger universitetssjukehus (SUS), har også matforskningsinstituttet Nofima vært med på porosjektet. Analysene av alginatmodellene ble gjort i laboratoriene deres i Måltidets hus. Fagmiljøet for biologisk kjemi holder til i samme bygning, mens SUS snart flytter inn i nye lokaler et steinkast unna.

– En slik samlokalisering med ulike aktører innenfor samme felt gir gevinster i tverrfaglige prosjekter, sier Camilla Normand. Hun er spesialist i indremedisin, og avdelingssjef for LIS-leger (leger i spesialisering) ved Mottaksklinikken på Stavanger universitetssjukehus. Hun og kollega Svein Joar Johnsen (seksjonsoverlege for LIS-leger) har samarbeidet med UiS i denne masteroppgaven.

– Dette er et superkult masterprosjekt! Det er imponerende å se alle detaljene i modellen, sier Normand. Hun ønsker seg en modell som fungerer bedre til trening enn det som finnes på markedet i dag.

Hanne Røland Hagland, førsteamanuensis i biomedisin ved UiS har bistått med å samle de ulike fagmiljøene som har samarbeidet på prosjektet til Øyvind Time. Hun mener det er mulig å utvikle en enda bedre treningsmodell basert på grunnarbeidet Time har gjort.

– Ideelt sett burde vi videreutvikle modellen i et doktorgradsprosjekt. Det er synd at spennende mastergradsprosjekter som dette bare varer i tre måneder, avslutter hun.

Tittelen på Øyvind Times masteroppgave er Developing a tactile 3D-printed Lumbar spine model for clinician training in Lumbar puncture techniques.

Tekst og foto: Kjersti Riiber