To klasser på 6. og 7. trinn fikk i oppdrag å lage spill som del av egen læring. Da ble de historieformidlerne selv i stedet for lærebøkene.

Det var svært oppmuntrende for Kristine Øygardslia som forsker på temaet.

– Dataspill er en viktig del av hverdagen til barn og unge. Vi ser at engasjementet og gleden ved å spille smitter over til klasserommet, forteller Øygardslia, som er stipendiat ved Pedagogisk institutt ved NTNU. 

En positiv egenskap ved dataspill er at elevene får et nytt forsøk om de feiler. Det er mer oppmuntrende å prøve til du mestrer enn om du bare får det ene forsøket.

– Mange elever har allerede på grunnskolen en god mediekompetanse gjennom å ha produsert innhold selv til ulike kanaler på Internett. Nå får de også brukt denne kompetansen på skolen, sier forskeren.

Lærer digitale verktøy

Utfordringen elevene fikk var å lage spill basert på renessansen, middelalderen, vikingtiden og de store oppdagelsesreisene. Dermed måtte de søke opp all informasjon som var nødvendig for å gjenskape de historiske hendelsene, og finne ut hvem som var viktige personer og hvilke egenskaper de hadde. 

Og de måtte lære seg et digitalt verktøy som gjorde dem i stand til å skape selve spillene.

– Digital kompetanse blir stadig viktigere. Det er positivt at elevene får bruke den digitale kompetansen de opparbeider seg i hverdagen også i skoletida, sier Øygardslia.

Det viktigste i hennes forskning er å se på hva som skjer når elever lærer å designe egne spill og hvordan dette påvirker læringen.

En gruppe av elevene endte opp med å fremstille Mona Lisa som datteren til Leonardo da Vincis lærer. En annen gruppe satte inn Harry Potter og Gandalf i sin historiefortelling fordi de passet så godt inn. Men blir det vranglære av at elevene får bruke fantasien så fritt når de skal formidle fakta?

– Det er noen av de spennende observasjonene jeg gjorde. Det er åpenbart at fantasien er i full sving, og vi må finne riktig måte å veilede elevene på som gjør at fakta blir riktig samtidig som at fantasien dyrkes.

Elevene ble lærere

Øygardslia er nå i ferd med å analysere datamaterialet hun samlet inn da hun studerte de to klassene i tre forskjellige faser.

For å ha sammenligningsgrunnlag observerte hun først klassene i en vanlig undervisningssituasjon. Så da de lærte seg å bruke verktøyene som må til for å lage spill, og siste gang da de mestret verktøyene og brukte dem til å produsere spill i grupper.

– Det var veldig interessant å se på måten elevene overtok veilederrollen selv og hjalp hverandre. Å få være ekspert kan gjøre mye for selvfølelsen til en elev. Dette kan være et godt supplement til tradisjonell undervisning for elever som trenger å lære mer på egne premisser, sier Øygardslia.

Men selv om hun observerte mye som var positivt, tror ikke pedagogikkstipendiaten at vi er på vei mot heldigitale klasserom.

– Nei, jeg tror ikke noen ønsker en heldigital skole. Men det er store digitale muligheter, ikke minst for å samarbeide på tvers av landegrenser.

Da elevene skulle lage spill om middelalderen, var det viktig for dem å være i et klasserom der de kunne klatre opp på pulten og trekke ned verdenskartet for å orientere seg. De fysiske ressursene må, sammen med læreren, også være til stede, mener Øygardslia.

Hun kan også berolige de lærerne som nå ser for seg å måtte ta tilleggsutdanning i spilldesign, for å kunne fortsette som faglige veilederen. Øygardslia ser for seg en felles ressursdatabase på nettet som gir lærerne verktøyene de trenger. Om en slik database kommer på plass, tror hun det blir et gjennombrudd for dette som et godt tillegg til tradisjonell undervisning.

– Jeg håper på fokus på dette fremover. Denne måten å tilrettelegge for at elever får brukt den kompetansen de opparbeider seg på fritiden, er en god måte å la dem lære ut ifra egne forutsetninger. Det kan gi mange en bedre skoletid, avslutter Øygardslia. 

Har du noen gang fundert på hvordan strømnettet vårt fungerer?

Hvis det ikke er del av jobben din, har du sikkert ikke det. Men nå foregår det en revolusjon i hvordan vi produserer, transporterer og ikke minst bruker strøm.

Vi lader laptoper, telefoner og elsykler, kobler til Teslaer og induksjonstopper – og vi installerer solcelleanlegg og vindturbiner i et forrykende tempo. 

Moderne strømnett

– Økt fornybar energiproduksjon er krevende for strømnettet siden den er relativt uforutsigbar og veldig variabel, sier Ole Jakob Sørdalen i det norske firmaet Eltek.

Dessuten er fornybar elektrisitetsproduksjon ofte distribuert, noe som kan føre til at strømretningen i nettet til tider går motsatt vei enn ved tradisjonell, sentralisert produksjon.

Induksjonsovner og hurtigladere for elbiler som har høye effekt-topper, er også krevende for nettet.

Smartere strømomformere kan, sammen med energilagring, gi den fleksibiliteten som trengs i moderne strømnett.

– Men det er viktig at omformerne har lav kostnad og er effektive, understreker Sørdalen.

Eltek har deltatt i utviklingen av høyeffektive strømomformere for telekom-industrien, men Sørdalen mener det er fortsatt potensial for å bedre virkningsgraden ytterligere.

Med telekom og datasentre som sterkt voksende forbrukere av strøm vil derfor høy virkningsgrad i strømomformerne få stor betydning for energieffektiviseringen i samfunnet, sier han.

Nytt materiale: GaN-på-Si

– Målet vårt er å redusere tapet med 80–90 prosent, forteller Bengt G. Svensson, professor ved Universitetet i Oslo. Det tilsvarer å kutte elektrisitetsproduksjonen med 10–15 prosent.

UiO deltar sammen med Eltek i gigantprosjektet PowerBase, et treårig europeisk prosjekt, som styres av det tyske IT-selskapet Infineon.  Budsjettet er på 870 millioner kroner.

PowerBase skal lage elektroniske komponenter basert på silisium dekket med galliumnitrid, GaN. Eller GaN-på-Si.

Det er grunnleggende egenskaper som gjør det nye materialet mer egnet. Svensson gir et eksempel:

– Ta en 1 centimeter lang bit av silisium. Over den kan du sette en spenning på 100 000 volt før den bryter sammen. En tilsvarende bit av materialet GaN-på-Si tåler 2–3 millioner volt.

Den nye elektronikken skal ikke bli dyrere enn den vi bruker nå, til tross for at den skal bli mer energieffektiv og dermed kreve mindre kjøling.

Rekordstore silisiumskiver

For å holde kostnadene nede skal PowerBase blant annet ta utgangspunkt i uvanlig store silisiumskiver, med en diameter på 30 centimeter. Svensson tror ikke noen har forsøkt å bruke så store skiver til kraftelektronikk før.

UiO skal undersøke defekter i silisiumskivene, spesielt om krystallstrukturen mangler noen silisiumatomer. Mangler atomene skal «hullene» tettes.

Kvalitetskravene for kraftelektronikk er strenge: 100 ganger færre defekter er tillatt sammenliknet med solcellesilisium.

Hele verdikjeden

PowerBase har hele 39 partnere fra 9 ulike land. Så mange aktører er med fordi prosjektet skal dekke hele verdikjeden fra silisium til ferdige komponenter.

UiO ble valgt ut på grunn av en unik kompetanse:

– Grunnleggende kunnskap om punktdefekter i silisium er det ikke så mange i Europa som har, sier Svensson, som forteller at seksjonen hans ble gransket i to dager av prosjektleder Infineon før UiO ble godkjent som partner.

Når UiO er ferdig med silisiumskivene, skal de sendes videre for å få lagt på et lag galliumnitrid, før materialene brukes til å lage komponenter.

Her kommer Eltek inn. Ole Jakob Sørdalen forklarer:

– Eltek skal spille rollen som en avansert bruker av komponenter basert på den nye materialteknologien. Vi vil utvikle og teste nye strømomformere hvor vi forsøker å utnytte de positive egenskapene til GaN-på-Si.

Millenniumgenerasjonen, generasjon Y, glasurgenerasjonen, Peter Pan-generasjonen, generasjon meg, curlinggenerasjonen – kjært barn har mange navn, selv om noen av navnene avslører en viss skepsis mot dagens unge.

Det er ulike meninger om hvem denne gruppa omfatter og hva vi skal kalle den, men her gjelder det dem født mellom 1980 og 1998.

Denne gangen har forskerne sett på hvordan disse unge voksne bruker mediene, både nett-, papir- og etermedier. De som ble med i spørreundersøkelsen i USA gjort tidligere i år var mellom 18 og 34 år.

• Les også: Peter Pan-generasjonen

Internett-barndom

De utgjør den første generasjonen som vokste opp med internett, men det er store forskjeller også innad i denne store aldersgruppa.

En som var på internett første gang da han var 15 år levde i en annen medievirkelighet enn en som hadde store deler av sitt sosiale liv på Facebook fra hun var 11.

Hvordan søker de ulike gruppene informasjon og hvordan bruker de nyheter? Det ville forskerne finne ut mer om.

De har delt inn de unge amerikanerne i fire typer mediebrukere.

Fire typer mediebrukere

• Den ubundne: 18-24 år, får informasjon ved å tilsynelatende dumpe tilfeldig borti den, ofte gjennom sosiale medier. De bruker nettet mest til å være sosiale og bli underholdt av spill og musikk, eller til skole og jobbsøk. Bare én av tre betaler for nyheter, og de er ikke særlig opptatt av å holde seg oppdatert. Likevel får halvparten med seg nyheter fra verden, og i sosiale medier utforsker mange av dem meninger som er annerledes enn deres egne.
   
• Utforskeren: 18-24 år, søker aktivt informasjon og nyheter. De er på nett hele tida, 97 prosent har smarttelefoner, og flertallet liker å snakke med andre om hva som skjer i verden. 85 prosent følger med på nyheter. I tillegg er de sosiale på nett og bruker nettet til å få med seg musikk og film.
   
• Den distraherte: 25-34 år, holder seg ikke like oppdatert. Disse har gjerne stiftet familie og er opptatt med barn eller karriere. De kommer over nyheter på sin vei, men bruker nettet mest til underholdning og kontakt med venner. De er enda mindre nyhetsorienterte enn de ubundne yngre brukerne, mest interesserte er de i informasjon som er direkte relevant for deres liv. De går sjeldnere online for å finne nyheter, åtte av ti ser derimot TV og film på nett.
   
• Aktivisten: 25-34 år, er langt mer interessert i nyheter og informasjon enn den distraherte. De bruker informasjonen til å gjøre noe med spørsmål de er opptatt av, og de mener at det er viktig å være informert for å være en god borger. De bruker nettet mye, men er ikke fullt så sosiale online som de andre gruppene.

Aldersforskjeller

Aktivisten og utforskeren er like målrettede når de oppsøker informasjon, og den ubundne og den distraherte ligner på hverandre fordi de har et mer tilfeldig forhold til nyheter.

Tre av ti ubundne og distraherte følger med på amerikansk politikk, mens seks av ti utforskere og aktivister gjør det.

Noen forskjeller er det likevel mellom aldersgruppene. De yngre er sjeldnere gift og etablert på arbeidsmarkedet, de fleste eldre har stiftet familie og er i jobb.

Den yngre ubundne kan interessere seg usystematisk for så mangt, også nyheter, mens den distraherte eldre hovedsakelig velger å bli informert om det som kan komme til nytte i egen hverdag, gjerne om barn og livsstil.

Mens den yngre utforskeren liker å snakke med venner og familie om informasjonen han finner, er den eldre aktivisten mer opptatt av å bruke nyhetene til å endre forhold i samfunnet.

• Les også: Generasjon Y klar til innsats

Få svar

Det er ikke så store forskjeller mellom gruppene på en del av områdene. For eksempel skriver forskerne at flertallet av aktivistene betaler for nyheter på nett eller papir, men det gjelder bare 51 prosent. 40 prosent av de distraherte betaler også for nyheter.

Undersøkelsen er gjort for amerikanske medieorganisasjoner, og forskerne gir tips om hvordan nyhetsleverandører kan rette seg mot de ulike mediebrukerne.

Den omfatter mer enn 1000 personer i USA, men det var svært få som svarte på undersøkelsen, bare 14 prosent av dem som ble spurt. Undersøkelsen sier dessuten ikke noe om medievanene til unge voksne i andre land.

Referanse:

American Press Institute og The Associated Press-NORC Center for Public Affairs Research: Breaking down the millennial generation: A typology of young news consumers. The Media Insight Project 2015.

2019 Przewalski-hester utgjør den samlede bestanden av villhester i verden. Genetikere fra Københavns Universitet har analysert genene deres.

Formålet var å undersøke hvordan 100 år i fangenskap har påvirket de mongolske villhestenes genom, og å finne ut hvordan bestandens tilstand er i dag, ti år etter at de ble sluppet ut i naturen igjen.

Det viser seg at hestene ikke er like genetisk rene som forskerne hadde håpet på. De har fått blandet inn gener fra tamhester, noe som er en skuffelse for entusiaster som har forsøkt å få etablert arten i sin opprinnelige form.

• Les også: Spør hestene om de fryser

Studien viser også at det fortsatt er en risiko for innavl. Hele bestanden stammer fra 12–15 individer fra ulike zoologiske hager.

Men det finnes også gode nyheter, forteller mannen bak den nye studien, førsteamanuensis Ludovic Orlando fra Center for Geogenetik på Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet:

– Bestanden holder på å komme seg, og den har fortsatt en viss genetisk variasjon. Bevaringsarbeidet har vært en suksess, og det gir håp for mange andre truede dyrearter, som står overfor lignende utfordringer, forteller han.

Forskernes arbeid er offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet Current Biology.

Viktig for å redde arten

Førsteamanuensis Janne Winther Christensen, fra institutt for husdyrvitenskap ved Aarhus Universitet, har også forsket på Przewalski-hester. Hun har blant annet studert forskjeller i atferd blant Przewalski-hester og tamhester i Ukraina.

• Les også: – Hesten temmet for 6000 år siden

Christensen har lest den nye studien, og hun synes at den er både spennende og relevant for andre hesteforskere. Blant annet er det viktig kunnskape for å bevare underarten i fremtiden.

– Det gir oss kunnskap om hvordan vi kan redde Przewalski-hestene og gjøre den genetisk renere, sier Christensen.

Skjerpet avlsstrategi

Forskerne fra Københavns Universitet analyserte og sammenlignet genomene fra seks nålevende Przewalski-hester, fem som døde for mer enn 100 år siden og 28 nålevende tamhester.

De fant foruroligende resultater:

• Bare en liten del av den opprinnelige genetiske variasjonen er bevart. Det gjør Przewalski-hestene mer sårbare overfor innavl og miljøendringer.
• Flere av Przewalski-hestene har gener fra tamhester. Noen er opp mot 25 prosent tamhest.
• De reneste dyrene lider av ulike arvelige sykdommer, blant annet fertilitetsproblemer.
• Noen av stamtavler er feil, det vil si at den enkelte hesten har andre foreldre enn det som er oppført.

Ludovic Orlando mener det vil være mulig å håndtere problemene – nå som forskerne kjenner til dem. Nå blir det mulig å matche de riktige genomene med hverandre for at få en så variert bestand som mulig.

– Med den nye kunnskapen kan vi nå lage bedre avlsprogrammer. Det viser seg at de reneste hestene ikke nødvendigvis er best egnet til avl. Derfor bør arbeidet med å gjøre bestanden renere vente, forklarer Orlando.

• Les også: Islandshester får hard medfart

Janne Winther Christensen er enig i at bevaringsarbeidet skal gå i den retningen.

– Som atferdsforskere ser vi ofte på hestenes opprinnelige atferd for å finne ut hva som er naturlig atferd i tamhestene våre. Hvis villhestene har for mye tamhest i seg, kan det være vanskelig å se hva som er likheter og hva som er forskjeller. Derfor vil vi ha så rene bestander som mulig, og det kan denne studien forhåpentligvis hjelpe oss til å få, sier Christensen.

Gikk hver til sitt

Ved å sammenligne genomer fra villhester og tamhester kunne de også finne ut når de ulike slektslinjer gikk hver sin vei.

Det gjorde de ifølge resultatene allerede for 45 000 år siden – altså 40 000 år før mennesker begynte å temme hester. De to artene har imidlertid byttet gener siden den gang, viser analysen.

– Siden de forskjellige slektslinjene gikk hver til sitt, har de fått noen føll sammen, selv etter mennesker at begynte å temme hester for 5500 år siden. Det har vært mer bevegelse av gener fra Przewalski-hestene til tamhestene enn omvendt. Det har først og fremst Przewalski-hingster som har fått føll med tamhesthopper. For første gang får vi denne muligheten for å fortelle Przewalski-hestenes og tamhestenes evolusjonære historie og utviklingen i detalj, sier Ludovic Orlando.

Referanser:

Clio Der Sarkissian m.fl: Evolutionary Genomics and Conservation of the Endangered Przewalski’s Horse. Current Biology, september 2015. doi:10.1016/j.cub.2015.08.032. Sammendrag.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Også universiteter og høyskoler bruker Oria, og over 100 biblioteker står på listen over institusjoner som ikke krypterer data om brukere og utlån, skriver Universitas. Avisen påpeker at dette utgjør en sikkerhetsrisiko og at søk i den ukrypterte informasjonen kan avsløre hva ansatte i for eksempel Norges Bank eller i Forsvarets forskningsinstitutt jobber med.

– Det kan være enkelt å få tilgang til ubeskyttet informasjon av denne typen, forteller Atles Årnes, som er fagdirektør i teknologi i Datatilsynet. Han sier det er fare for at informasjonen kan misbrukes og mener det er åpenbart at den burde vært kryptert.

Asbjørn Risan, produktansvarlig for låneprogrammet Oria ved Bibsys i Trondheim, bekrefter at navn, lån og adresse sendes uten noen beskyttelse.

– Ingenting er kryptert. Bestillinger og hva man har lånt kan kobles til navn, sier han og bekrefter at alle kundene har samme system. Risan sier Bibsys jobber med et nytt system som skal rydde opp i problemet. Det skal være på plass i november.

Pasienten rulles inn og legges i narkose. Rundt operasjonsbordet står de grønnkledte. En av dem er verken kirurg, anestesisykepleier eller operasjonssykepleier.

Bak masken skjuler det seg en velpleiet bart og et skarpt sinn – en matematiker. Mathias Barra noterer hva som skjer i minste detalj.

På kontoret til Barra omformes notatene. Kyndig kirurgi kodes i programmeringsspråket R.

• Les også: Teknologene omformer sykehusene

Operasjonen er analysert. Verktøyet kalles operasjonsanalyse. Innlysende? Ikke helt.

Mer enn summen av delene

– Operasjonsanalyse handler ikke spesielt om operasjoner på sykehus, forklarer Barra.

Det som opereres i operasjonanalyse, er ikke blindtarmer og bukspyttkjertler. Operasjonene gjøres på komplekse systemer med matematiske metoder.

– Målet er å finne svar på spørsmålet: Hvordan kan vi operere så mange som mulig på en tryggest mulig måte med et begrenset antall operasjonsrom og fagpersoner, sier Barra.

Og redskapet er operasjonsanalysen. Hvordan virker den i praksis? Komplekse systemer oppfører seg annerledes enn summen av delene. Barra gir et eksempel.

Død, dop og prostitusjon

– Når jagerfly opererer ett og ett alene, overlever kanskje hver tiende pilot. Hvis de flyr sammen, overlever flere. En slik flyformasjon er et komplekst system. Operasjonanalysen beskriver hvordan dette kan skje, forklarer Barra.

Eksempelet er ikke tilfeldig valgt. Operasjonsanalyse ble et selvstendig fag under Andre verdenskrig.

– Død, dop og prostitusjon er dessverre gode drivere av innovasjon, sier Barra sørgmodig.

Fra håndvask til siste sting

Etter krigen var militæret fortsatt storforbruker av operasjonsanalyse. Datalegenden Kristen Nygaard brukte blant annet metoden i Forsvaret forskningsinstitutt på slutten av 1950-tallet.

Nygaard deltok i utmarsjer for å oppleve soldatslitet på egen kropp. Operasjon Løvsprett ble operasjonsanalysert ned til minste gnagsår.

Barra har fulgt samme strategi. Han har vært med kirurgene og de andre fagfolkene fra håndvask til siste sting. Han har målt tida for hvert gjøremål. Kartlagt hvem som gjør hva – og når.

Beregner det uberegnelige

– Så forsøker jeg å bygge en matematisk modell og programmerer den inn i datamaskinen. Modellen setter opp spilleregler for hvordan handlingene i operasjonssalen utfolder seg, forteller Barra.

Modellene er ikke deterministiske. De er stokastiske. Det vil si at de introduserer tilfeldigheter.

Slik simulerer de en virkelighet som ofte er uberegnelig, slik som Kristen Nygaard på 1960-tallet utviklet programmeringsspråket Simula, sammen med programmeringsgeniet Ole Johan Dahl.

Mange små skritt

Ole Johan Dahls sønn Fredrik Dahl leder gruppen for operasjonsanalyse der Barra arbeider. Verden er liten. Men kompleks.

– Ideelt skulle vi gjerne gjort eksperimenter med modellen på flere alternative virkeligheter i operasjonssalen. Det kan vi ikke, sier Barra.

Operasjonsanalytikerne må nøye seg med å studere den virkeligheten som faktisk åpner seg under operasjonskniven.

– Så må vi tilpasse modellen slik at den samsvarer bedre og bedre med det vi faktisk ser. Det er en gradvis tilnærmingsprosess, sier Barra.

• Les også: Kristen Nygaards mange virkeligheter

Hva om …

Når modellen er god nok, kommer neste skritt. Da kan modellen brukes til å simulere andre framgangsmåter.

Den kan svare på spørsmål av typen: Hva om vi ansetter en ekstra lege?

Eller: Hva om vi forskyver to operasjoner i tid, slik at en delt ressurs – anestesilegen – rekker å gå fra den ene operasjonen til den andre?

Et annet eksempel: Noen typer operasjoner varierer mye fra gang til gang. Andre er mer rutinepregede, like og forutsigbare.

– Vi kan legge operasjoner med liten variasjon i tidsbruk tettere i programmet, og spre de med store variasjoner. Slik forsøker vi å fordele usikkerheten, og det blir mindre sannsynlig at forsinkelser hoper seg opp, forklarer Barra.

Animerte datakirurger

Når han og kollegene skal foreslå endringer i framgangsmåter, trenger de å vise hva de mener for de som utfører operasjonene. Det nytter lite å komme ned til legene og sykepleierne med utskrifter av datakode.

– Vi bruker programmer som kan animere simuleringene. De ser nesten ut som dataspill, og viser en virtuell operasjonssal der animerte datafigurer beveger seg rundt, sier Barra.

Pasientflyt

Operasjoner er ikke det eneste Barra kan bruke verktøyene sine på. Forskergruppen for operasjonsanalyse har tidligere studert det som kalles pasientflyt.

– Hvordan fordeler du pasientene best mulig på delte ressurser som MR-skannere og senger? Hvordan hjelpe flest mulig slagpasienter gjennom behandling og rehabilitering?

Uten slike analyser ville det kanskje vært enda flere korridorpasienter enn i dag, sier Barra.

Flyt av skip

Simuleringene til Barra er som et moderne ekko av hvordan programmeringsspråket Simula først ble brukt på 1960-tallet.

Den gangen var det ikke pasientforløp gjennom sykehuset, men skipsanløp til en havn som ble simulert og effektivisert. Sykehuset er på sett og vis også en slags helsehavn.

– Tross omsorg og møter mellom mennesker er et sykehus også som en fabrikk. Det er som et stort, komplisert maskineri, sier Barra.

Mer helse for hver krone

Han er nøye med å understreke at han ikke ser på seg selv som en pengesparer.

– Hvor mye penger som bevilges til helse, er et politisk spørsmål. Det vi gjør, hjelper til med å få mest og best mulige tjenester ut av hver helsekrone, understreker han.

Medisinsk-matematisk revolusjon

Hvor vanlig er det å ansette matematikere på et sykehus? Ikke så uvanlig som man skulle tro, ifølge matematiker Jo Røislien, kjent fra NRK-programmet Siffer.

• Les også: Abstrakt matematikk mot brystkreft

– De er bare litt mindre synlige. Oslo universitetssykehus har en egen biostatistikkavdeling der jeg selv jobbet for en stund siden, skriver han i en e-post til forskning.no.

– De ansatte er i hovedsak folk med matematiske utdannelser. Arbeidsoppgavene er å regne på alle deler av dette med kropp og helse, alt fra enkle statistiske analyser til tung matematisk modellering, forteller han.

– Den medisinske revolusjonen vi står midt oppe i er i hovedsak en matematisk revolusjon; medisin har de siste tiårene gått fra å være et fag nært humaniora til å bli et tungt statistikkdrevet fagfelt, skriver Røislien.

Ti prosent av dagens hjerte-kar-operasjoner mislykkes, og leger ønsker derfor tilgang til teknologi og verktøy som kan redusere denne risikoen.  Klinikere ved Haukeland Universitetssykehus, Rikshospitalet, St. Olavs Hospital og Universitetssykehuset i Nord-Norge jobber i disse dager tett med forskere fra SINTEF.

Forsker Sigrid Kaarstad Dahl og kollegene hennes gjenskaper nemlig pasientens hjerte på skjermen – bevegelig og pulserende – og simulerer den helt spesifikke blodstrømningen i hvert enkelt hjerte. Slik kan de forutsi effekten av et inngrep.  

– Dette betyr at vi kan teste ut operasjonen på forhånd og si noe om hvilke tiltak som gir best resultat for den enkelte pasient, sier overlege og kardiolog Stig Urheim som jobber ved Haukeland Universitetssykehus og Rikshospitalet.

Feil med hjerteklaff

Hjerte- og karsykdommer er per i dag den hyppigste dødsårsaken i vestlige land, og den lidelsen som koster samfunnet mest. Antall pasienter med hjerte- og karsykdommer er i tillegg ventet å øke betydelig i årene som kommer.

En av årsakene til at hjertet svikter, er klaffefeil. Dagens behandling går ut på enten å reparere klaffen eller å sette inn en kunstig ventil.

Ingen vet sikkert hvilke av de mange ulike teknikkene for å behandle en syk hjerteklaff som gir best resultat for den enkelte pasient. Siden mange av reparasjonene ikke lykkes og legene må operere på nytt, betyr dette flere innleggelser, økt medisinering, redusert livskvalitet og økt dødelighet for pasientene. For det offentlige vil det si økte utgifter og lengre ventelister.

Blodstrømmen varierer

Sigrid Kaarstad Dahl syntes denne problematikken var interessant og tok doktorgraden sin ved NTNU/Simula på simulering av blodstrømning i hjerte. Da hun startet i jobb ved SINTEF, forsatte hun på samme tema, med finansiering av instituttet. I dag samarbeider en stor gruppe forskere, ingeniører og klinikere fra hele Norge på prosjektet.

En av disse er Stig Urheim. Han forteller at anatomien er spesifikk for hver enkel pasient.

– Vi ser via forskningen at blodstrømmen over klaffen mellom forkammer og hjertekammer varierer fra individ til individ, avhengig av hvor lungevenene tømmer seg i forkammeret. Når vi setter inn en kunstig klaff, kan dette ha betydning for utfallet av operasjonen, sier han.

Reservedel kan endre blodstrømmen

Med utgangspunkt i ultralyd- eller MR-bilder som er tatt av den enkelte pasient, gjenskaper forskerne derfor hvert enkelt pasienthjerte.

Med sitt eget pulserende hjerte som utgangspunkt på dataskjermen, viser Sigrid Kaarstad Dahl oss hva hun snakker om.

– Når vi får hjertet opp på skjermen, gir simuleringer en mulighet til å ta hensyn til pasientforskjeller når nye reservedeler skal settes inn.

Hun viser oss noen av simuleringene som illustrerer blodstrømningen gjennom hjertet.

– Hjerteklaffen blir sydd fast der den syke klaffen satt. Når den settes inn, kan du se hvordan strømningsmønsteret endrer seg, avhengig av hvordan den settes inn og anatomien i det spesielle hjertet.

Hun tar fram et skjermbilde med et tverrsnitt tatt rett over hjerteklaffen.

– Om jeg for eksempel endrer litt på venene som går inn i hjertekammeret og samtidig plasserer klaffen slik, sier forskeren mens hun tar tak i blodårene med markøren på skjermen. Hun flytter dem litt opp og ned i høyden, før hun fortsetter:

– Så vil du se at hastighetsprofilen over hjerteklaffen endrer seg, og det oppstår uheldige strømninger. Dette kan muligens forklare hvorfor noen pasienter får blodproppdannelse i hjerteventilen – en tilstand som er livstruende.

Detaljert plan for operasjon

Funn som dette har ført til at forskerne ser for seg et mer strukturert behandlingsløp der legene – i tillegg til den informasjon de i dag får fra ultralydundersøkelser, også kan få resultater fra 3D-simuleringer av blodstrømningen i hjertet før og etter et planlagt inngrep.

– Skal en klaff repareres, vil et simuleringsverktøy kunne gi nyttig informasjon til legene, sier Sigrid Kaarstad Dahl.

– Denne type informasjon har ikke vært tilgjengelig før, og den kan hindre uheldige strømningsmønstre som på sikt kan føre til nye sykdommer og skader.

Bevegelige vegger i Norge

SINTEF-forskeren forteller at strømningssimuleringer med ulike geometrier er et «hot» tema internasjonalt, og at flere miljø jobber med det samme som dem.  Fortsatt befinner alle seg på forskningsstadiet, men forskerne i Trondheim ligger langt framme.

– Mens noen internasjonale miljø jobber med «stivt hjerte» uten dynamikk i hjerteveggen, har vi et hjerte med bevegelige vegger. Og vi bruker ultralyd – mens mange bruker MR og CT som er mer tid- og kostnadskrevende. Vi er også heldige som har svært gode leger med i prosjektet som gjør at vi hele tiden sikrer klinisk relevans.

Nå jobbes det intenst med modeller av hjerter og klaffer i tett samarbeid med Stig Urheim og professor Bjørn Skallerud på NTNU. I disse dager etableres det også et forskningssamarbeid med Northwestern University i Chicago, som er blant de fremste klaffesentrene i USA.

– Vi har noen konkrete metoder som vi holder på med nå, forteller Dahl, – men programvaren må bli mer strømlinjeformet slik at det blir lettere å innarbeide metoden. Dette vil først skje i kliniske studier, deretter i klinisk praksis.

Finalen fant sted på Byscenen i Trondheim der åtte deltakerne fikk fire minutter hver til å formidle sin forskning til publikum. De tre som ble stemt videre fikk nye seks minutter til å utdype sitt tema, skriver Forskningsrådet i en pressemelding.

Vinneren snakket om hvordan hun bruker stamceller til å bygge nytt kjevebein.

– Vi hjelper folk som fordi de mangler tenner ikke tør smile, synge i kor eller takke ja til middagsinvitasjoner, sier Gjerde.

Det nye beinet blir solid base for tannimplantater som skrus på plass.

– Vi er de eneste i Europa som benytter denne metoden, sier doktorgradskandidaten, som fikk pokal, blomster og en reisegavesjekk på 20.000 kroner.

Dommerpanelet besto av rektor ved Universitetet i Oslo Ole Petter Ottersen, regissør Marit Moum Aune og sjefredaktør i Adresseavisen Tor Olav Mørseth.

Doktorgradsstipendiat Nhut M. Tran har kombinert bio- og nanoteknologi og dyrker frem såkalte nanorør. Disse brukes til å lage ørsmå nåler med en diameter på mellom 0,04 og 0,016 millimeter. 

Målet er at nålene skal revolusjonere måten vi tar prøver og analyserer kroppsvæsker og dermed hvordan vi i fremtiden kan oppdage alvorlige sykdommer som kreft og hjerteinfarkt. 

Onsdag 23. september forsvarte Tran doktorgraden ved Høgskolen i Buskerud og Vestfold. 

– Hele poenget er å redusere behovet for støtte fra fag- eller helsepersonell i forbindelse med prøvetakning og analyser av slike medisinske prøver, forteller Tran.

Smertefritt stikk i fingeren

Nanonålene inngår i en såkalt automatisert prøvetakningsenhet, som langt på vei minner om en lysbryter.

Du trykker på en knapp og nanonålene sikrer at det blir tatt en smertefri prøve i fingertuppen. Prøven mikses med de rette stoffene, umiddelbart og under optimale forhold inne i enheten, som raskt leverer en nøyaktig analyse.

I dag foregår fortsatt denne miksingen manuelt på sykehusene, noe som er både tidkrevende og tungvint. Den nye metoden gir derfor håp om en enklere og raskere metode. 

– Miksingsenhetene som er frambrakt i dette arbeidet er meget avanserte og nyskapende. De vil kunne øke følsomheten til mange diagnostiske systemer, sier professor Frank Karlsen ved HBV.

Kommersialisering på vei

Tran har gjort forskningen mens han har vært ansatt i en bedrift som del av en såkalt nærings-doktorgrad. 

Forskningen tar utgangspunkt i arbeidet til det norske teknologiselskapet Pretect (tidligere Norchip), som klarte å identifisere forstadiet til kreft.

En konsekvens av denne oppfinnelsen er et utstrakt behov for nasjonal screening. Denne jobben må i så fall flyttes ut fra kapasitetssprengte sykehus og inn på legekontor, sykehjem, velferdssenter og kanskje også i private hjem, noe som vil kreve et langt enklere og mer automatisert system. Et system som ikke bare tar blodprøver, men som også kan måle andre kroppsvæsker, hudprøver og liknende.

– Vi er strålende fornøyde med resultatet fra denne doktorgraden. Vi har hatt god dialog og fått det vi ba om: Teknologi og systemer for prøvetaking som viser at det er mulig å realisere det produktet vi ønsker, sier daglig leder i Pretect, Morten Hagen.

Han understreker at det fortsatt gjenstår mye arbeid før det vil være mulig å kommersialisere den nye prøvetakningsløsningen. Men Pretect jobber allerede med miljøet i Oslofjord Ressurspark på Campus Vestfold for å få dette til.

Kan brukes på fisk

Gjennom sin avhandling har Tran også vist at det er mulig å ta de samme biologiske prøvene fra fisk uten at det medfører vesentlig ubehag for dem.

Han håper nå å kunne jobbe videre med denne problemstillingen i videre studier. 

Referanse: 

Nhut M. Tran. Design and microfabrication of new automatic human blood sample collection and preparation devices, doktorgradsavhandling ved Høgskolen i Buskerud og Vestfold, september 2015.