Medicinteknikdagarna Göteborg, oktober, 2014 SAMMANFATTNINGAR

Transkript

1 Medicinteknikdagarna Göteborg, oktober, 2014 SAMMANFATTNINGAR

2 SAMMANFATTNINGAR Neuroteknik Session A Moderator: Anders Eklund och Karin Wårdell 2

3 3 A-1 Human stem cell neuronal cultures and activity - from 2D to 3D Jari Hyttinen Department of Electronics and Communication Engineering, Tampere University of Technology, Tampere, Finland BioMediTech ( Tampere, Finland Stem cell derived human cells have potential applications as personalized phenotype models for personalized medicine and disease models. Human embryonic (hesc) and recently human induced pluripotent stem cells (hipsc) provide means to produce most human cell types such as neuronal cells. hipsc, that can be derived from patient own cells such as skin cells, provide us means to produce patient own cells in dish for in vitro disease models and for drug testing - thus they offer a highly potential novel method for future personalized medicine. To unleash this potential in addition to the patient specific stem cell based neuronal cells a number of engineering technologies need to developed or optimized. The list of technologies needed include novel biomaterials to grow the cells, automated culturing and microfluidic environment to procide nutrients and drug adminstration, imaging and measurement system to analyze the cell function and finally computational tools to model the functions of the derived cells. Current state of the art in analyzing stem cell derived neuronal system use planar multielectrode arrays (MEA) as a platform to analyze the network responses. In future emerging technology (FET) EU project 3DNeuroN ( we aim to construct an in vitro model of 3D neuronal network with biomaterial and multitype neural structure derived from human stem cells while stimulating and closely monitoring the evolution of cells and their connections in 3D microelectrode array. The project basis on combination a number of engineering and biological systems; novel stem cell and biomimetic technology provides us a way to grow different human neural cell types for 3D neuronal networks. Further, novel hydrogel biomaterials are used for 3D culturing environment, microelectronics are developed to interact with the neurons, and computational modeling of the network behavior is developed to provide the control and analysis power to analyze the functional dynamics of the constructs. The computational modelling has its role on understanding the causes of behavior and for pre-screening of compounds e.g. for drug optimization. The project results include so far 3D electrode arrays, hydrogel 3D neuronal cultures. Also we have developed network analysis methods suitable for the evolving networks formed by stem cell derived neuronal precursors and simulation environment for 2D and 3D neuronal networks as well as simulations of networks with astrocytes to model multitude neuronal cultures. The project is an example of the integration of various engineering expertise that is needed for future of stem cell technology for personalized medicine a novel application of biomedical engineering.

4 4 A-2 PHOTODIAGNOSTICS IN BRAIN TUMOR SURGERY Neda Haj-Hosseini 1, Johan Richter 1,2, Karin Wårdell 1 1 Department of Biomedical Engineering, Linköping University, Linköping, Sweden. 2 Department of Neurosurgery, Linköping University Hospital, County Council of Östergötland, Sweden. Since getting approved for clinical application in neurosurgery 5-aminolevulinic acid (ALA), that is a fluorescence contrast agent, has attracted the interest of many neurosurgical clinics to implement it in their surgical routine. ALA naturally exists in the body and the external administration of the substance induces accumulation of a fluorophore known as protoporphyrin IX (PpIX) in the malignant cells due to a broken blood brain barrier and the altered enzyme levels in the brain tumor. The detection and visualization of PpIX in the clinical routine is conventionally performed using a modified neurosurgical microscope. As a complementary technique for detection of ALA-induced fluorescence and to perform objective and quantitative measurements, our group has developed a spectroscopy system adapted to the equipment in the operating room. The system includes a hand-held fiber optic probe which can be integrated in the neuronavigation and stereotactic systems. The main advantages of the system are the ease of use, high sensitivity, quantitative fluorescence detection and the possibility of applying a low dose of fluorescence contrast agent while obtaining equally reliable results as with the high dose. In this contribution we present our experience, gains and challenges from implementation of the system during brain tumor surgery in forty adult patients. The methods and systems are currently being adapted for implementation during operations of pediatric brain tumors.

5 5 A-5 PAXON: THE PHYSICAL AXON MODEL Malcolm A. Latorre 1, Adrian D.C. Chan 2, Karin Wårdell 1 1 University of Linköping, Linköping, Sweden. 2 Carleton University, Ottawa ON, Canada 1. Introduction Electrode comparison using biological sources[1, 2] is difficult due to the lack of knowledge of the absolute source signals, as well as physical location relative to the nerve or nerve bundle being used as the source. Mathematical and electromechanical models exist [3-7] but are often limited due to design choices. The Paxon was developed to meet the need for a stable repeatable and programmable action potential generator. This physical source also mimics the physical displacement of the nodes of Ranvier found on myelinated nerves, specifically, a 20 µμm diameter myelinated axon. Software models are good for prediction, but fail to allow coupling to physical electrodes. 2. Method An epoxy resin (EPOTek 301) test well with 20 µμm diameter gold wires embedded through the bottom was constructed. Wires were spaced at 2 mm for a total of 40 nodes in a straight line. Each wire represents one node of Ranvier from a myelinated axon. The configuration results in an equivalent to an axon of diameter 20 µμm[8]. The other end of each wire was connected to a driver controlled by a microcontroller (ATxmega64A1). The drive amplitude and number of active nodes is programmable with test configuration settings of Vdrive = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 2.8 V and active nodes (n) = 1, 2, 5, 10, 15. ECG electrodes (4831Q, Unomedical) with and without the gel were connected to a NI-USB6251 for data acquisition. 0.9% NaCl buffered solution covered the suspended electrodes 10 mm above the well base. An action potentiallike propagation was initiated by the data acquisition system, and the action potential was recorded. 3. Results The data was analysed for stability and repeatability. With a drive of 1 V the recorded signal was amplitude stable to 1500 ± 55 µμv and first peak timing stability was ± 0.06 ms over 50 consecutive runs. With variations in V-drive and active nodes, a set of points were collected. A surface plot was constructed based on these points for determination of a programming equation for set-up of the system Figure 1. Based on this plot and a desired expected detection potential, the configuration parameters (V-drive, and Active Nodes) could be chosen. 4. Discussion The PAXON is working with promising early results. A larger dataset with a variety of ECG electrodes (manufacturers and configurations) is planned to demonstrate the viability of the Paxon as a testing platform. The stability and repeatability of the Paxon are limited to that of the microprocessor driving the device with a calculable error tolerance. Variations from these limits would therefore be contributions from the electrode itself. Future applications of this model with other electrodes (needle, cuff, deep brain stimulation) is possible and should result in a better understanding of the artefacts contributed by the electrode outside of the theoretical simulation environments currently used. References [1] N. Meziane, J. G. Webster, M. Attari, and A. J. Nimunkar, "Dry electrodes for electrocardiography," Physiol Meas, vol. 34, pp. R47-69, Sep [2] B. J. Schijvenaars, G. van Herpen, and J. A. Kors, "Intraindividual variability in electrocardiograms," J Electrocardiol, vol. 41, pp , May-Jun [3] A. L. Hodgkin and A. F. Huxley, "A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve," J Physiol, vol. 117, pp , Aug [4] E. R. Lewis, "An electronic model of neuroelectric point processes," Kybernetik, vol. 5, pp , Jul [5] G. Roy, "A simple electronic analog of the squid axon membrane: the NEUROFET," IEEE Trans Biomed Eng, vol. 19, pp. 60-3, Jan [6] N. T. Carnevale and M. L. Hines, The NEURON Book, 1 ed.: Cambridge University Press, [7] L. Andersson, "A nerve-model for experimental purposes," Medical and Biological Engineering and Computing, vol. 3, pp , [8] W. A. Rushton, "A theory of the effects of fibre size in medullated nerve," J Physiol, vol. 115, pp , Sep Figure 1: Expected detected signal from 21mm spacing ECG differential pair located 10mm above well bottom aligned axially to node segments.

6 SAMMANFATTNINGAR Medicinska bilder I Session B Moderator: Ewert Bengtsson och Tomas Jansson 6

7 7 B-7 QUANTITATIVE IMAGING OF OXYGEN PRESSURE AND OXIDATIVE STRESS Håkan Gustafsson 1, 2 1 Department of Medical Technology (MTÖ), Radiation Physics, Department of Medical and Health Sciences, Linköping University, Linköping, Sweden 2 Center for Medical Image Science and Visualization (CMIV), Linköping University, Linköping Sweden Abstract Low frequency EPR (< 1 GHz) (EPR electron paramagnetic resonance) has developed rapidly in recent years and this opens for a new field of research with fascinating medical applications. Examples are non-invasive true quantitative in vivo imaging of tissue oxygenation in cancer tumours and in vivo imaging of reactive oxygen species in atherosclerotic plaques. Initial attempts of in vivo EPR have been performed in human volunteers. The in vivo EPR and EPR imaging laboratory at Linköping University has recently showed the possibility of e.g. EPR imaging of oxidative stress in human ex vivo atherosclerotic plaques [1, 2] and the possibility of intrarenal EPR oximetry [3]. The forthcoming aim of this project is to continue the development of in vivo EPR and EPR oximetry towards clinical use. The specific aims are: (1) To develop novel methods for in vivo quantitative imaging of oxygen pressure. (2) In vivo imaging of reactive oxygen species. (3) To study the dependence of oxygen pressure and reactive oxygen species on prognosis and treatment outcome for e.g. cancer, atherosclerosis and diabetes in collaboration with research groups specialised in each of these subjects respectively. References [1] H. Gustafsson, M. Hallbeck, M. Lindgren, N. Kolbun, M. Jonson, M. Engström, E. de Muinck and H. Zachrisson, Magnetic Resonance in Medicine, In Press (2014). [2] K. Berg, M. Ericsson, M. Lindgren and H. Gustafsson, PLoS ONE, 9(3): e doi: /journal.pone (2013). [3] S. Franzén, L. Pihl, N. Khan, F. Palm and H. Gustafsson, Advances in Experimental Medicine and Biology, 812, (2014).

8 SAMMANFATTNINGAR Regelverk och säkerhet Session C Moderator: Björn-Erik Erlandsson och Jessica Ylvén 8

9 9 C-2 ANSVARSFÖRDELNING FÖR ANVÄNDNING OCH HANTERING AV MEDICINTEKNISKA PRODUKTER UTIFRÅN SOSFS 2008:1 PRAKTISK TILLÄMPNING VID TVÅ LANDSTING Salvatore Capizzello 1, Gustav Johnsson 2 1 Norrbottens läns landsting, Länsteknik, Luleå, Sweden. 2 Gustav Johnsson, Västerbottens läns landsting, CMTS, Umeå, Sweden Praktisk tillämpning vid två landsting - erfarenheter Socialstyrelsen har utfärdat föreskrifter som reglerar ansvar för användning och hantering av medicintekniska produkter i hälso- och sjukvård. Vårdgivaren ansvarar för att fördela ansvaret för uppgifterna i föreskriften SOSFS 2008:1 till verksamhetschefer samt aktivt följa upp processen. Inom regioner och landsting pågår arbete med implementering av ledningssystem för medicintekniska produkter och praktisk tillämpning varierar. Norrbottens läns landsting och Västerbottens läns landsting visar hur respektive vårdgivare har fördelat ansvar för användning och hantering av medicintekniska produkter som även inkluderar medicinska informationssystem samt hur medicintekniska verksamheter involveras och vilka hinder och möjligheter som finns.

10 10 C-3 VÄGLEDNING INFÖR VAL AV PRODUKT INOM HÄLSO OCH SJUKVÅRD. Jessica Ylvén, Peter Skoog Medicinsk Fysik och Teknik, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg, Sweden Inom vården är det viktigt att rätt produkt används till rätt tillämpning. Säkra och medicinskt ändamålsenliga medicintekniska produkter ska användas på patient till lämplig metod för att produkten ska vara säker för patient och personal. Vid vissa tillämpningar kan en produkt som inte är en medicinteknisk produkt användas. Eftersom det medicintekniska regelverket är omfattande kan det vara svårt för vården att välja rätt produkt. Den medicintekniska verksamheten får därför ofta frågor om vilken produkt som är lämplig att användas i olika sammanhang. Frågorna ställs ofta av vårdverksamheterna och inköpsorganisationen men även av andra aktörer. Ibland vill de veta om en specifik produkt går att använda eller mer generellt vilken typ av produkt som ska anskaffas. Det är ibland svårt att få förståelse för varför en medicintekniks produkt ska väljas eller avgöra vid vilken tillämpning en konsumentprodukt kan användas. Frågeställningen blir mer komplicerad när flera produkter ska kopplas ihop och användas i ett system. Medicinsk Fysik och Teknik, Sahlgrenska Universitetssjukhuset upplever idag att risken för att olämpliga produkter används i ett medicinskt syfte är stor och det finns därför ett stort behov av en enhetlig rutin inför anskaffning av en produkt. Medicinsk Fysik och Teknik arbetar med att ta fram en vägledning som tydliggör vilken typ av produkt som bör väljas i olika tillämpningar tillsammans med en risk- och kostnadsbedömning utifrån ett helhetsperspektiv. Vägledningen ska innehålla kortfattad beskrivning av regelverket och ett enkelt flödesschema med tillhörande frågeformulär och exempel samt även mallar för risk- och kostnadsbedömning utifrån ett helhetsperspektiv av olika alternativa lösningar.

11 11 C-4 PATIENTDATALAGEN I DEN KLINISKA VARDAGEN - Vilka krav ställs på medicinteknisk utrustning? Andersson K, Dahlberg J-O, Eriksson P, Frick M, Wiinberg S SI-Nätverket, LfMT 1. LfMT och SI-nätverket Ledningsnätverket för Medicinsk Teknik (LfMT) 1 är sjukvårdshuvudmännens gemensamma forum för samverkan, erfarenhetsutbyte och utveckling inom det medicintekniska området. I LfMT deltar sjukvårdshuvudmännens medicintekniska chefer eller motsvarande. SI-nätverket är en gruppering av utsedda representanter från medlemmar i LfMT. Denna grupp är skapad som ett forum för samverkan mellan landsting och regioner inom området Medicinteknisk IT i syfte att uppnå och driva en nationell samsyn i dessa frågor. 2. Bakgrund LfMT upplever idag en konflikt mellan dels gällande krav på Vårdgivaren avseende patientsekretess enligt Patientdatalagen 2, dels kraven på tillverkaren enligt Lagen om medicintekniska produkter 3. Svåra frågeställningar uppstår återkommande i den kliniska vardagen kring både möjligheter och begränsningar som dagens medicintekniska utrustningar och system erbjuder i samband med implementeringen av dessa krav. 3. Uppdrag LfMT gav därför SI-nätverket i uppdrag att tillsätta en arbetsgrupp med uppdrag att utreda dessa effekter, samt analysera och föreslå riktlinjer med avseende på hur gällande regelverk kan hanteras i den kliniska vardagen. Arbetsgruppens resultat redovisas under hösten 2014 i en rapport till LfMT. Arbetsgruppen avser att på MT-dagarna ge en sammanfattning av innehållet i denna rapport. 4. Ny lagstiftning? Under tiden detta arbete pågått lade Utredningen om rätt information i vård och omsorg 4 den 30 april i år fram sitt slutbetänkande på socialminister Göran Hägglunds bord. Uppdraget var att ge förslag till en mer sammanhållen och ändamålsenlig informationshantering inom och mellan hälso- och sjukvården och socialtjänsten. Utredningens förslag innebär i korthet att Patientdatalagen ersätts med två nya lagar; en Hälso- och sjukvårdsdatalag samt en Socialtjänstdatalag. Syftet är att minska tillämpningsproblemen med nuvarande lagstiftning, reducera de negativa konsekvenserna av regelverkets organisatoriska fokus, stärka integritetsskyddet och tydliggöra ansvaret för att rätt information finns på rätt plats i rätt tid. Arbetsgruppen har i sina slutsatser och förslag till arbetssätt även beaktat och analyserat dessa förslag på ett förnyat regelverk inom det aktuella området. 5. Resultat och Målgrupper Arbetsgruppens rapport vänder sig främst till vårdgivare men även till leverantörer av medicintekniska utrustningar och system. Den innehåller förslag på hantering av tekniskt genererad information (MT-data) från medicintekniska produkter, samt hur denna form av personuppgifter kan hanteras ändamålsenligt och balanserat för att tillgodose de båda perspektiven patientsäkerhet respektive skydd av patientens integritet. References [1] [2] Patientdatalag (2008:355) [3] Lag (1993:584) om medicintekniska produkter [4] SOU 2004:23

12 12 C-5 IHE, vad skall det vara bra för? Mikael Wintell Västra Götanalandsregionen/HSA, IHE och DICOM Konsulten 1. Introduktionsöversikt Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) är ett initiativ som skapar en ram för att kommunicera viktig hälsoinformation sömlöst-från program till program, system till system, och konfiguration till konfiguration - i hela sjukvårdsprocessen. Under ledning av HIMSS och Radiological Society of North America (RSNA), startade IHE i november 1998 som ett samarbete för att förbättra det sätt datorsystem inom sjukvården delar verksamhetskritisk information. IHE omfattar medicinska specialister och andra vårdgivare, administratörer, standardiseringsorganisationer, IT-personal och leverantörer. 2. Bakgrund Intressenter inom hälso- och sjukvården är överens om att tekniken kan möjliggöra ett elektroniskt informationsutbyte över organisationsgränserna men bara tekniken i sig räcker inte till! Det behövs informationsmodeller som är framtagna och förhandlade (mellan vårdens alla aktörer inklusive och leverantörer) så att informationsinnehållet och med den indirekta funktionalitet också transfereras. Görs inte detta så hindrar det informations/funktionalitetskompatibilitet inom de olika informationssystemen. Att bara nyttja standarder är inte tillräckligt för att skapa denna interaktion som behövs för att information/funktionalitet skall kunna flöda sömlöst i våra vårdsystem. IHE erbjuder en detaljerad ram för implementering av relevanta standarder och därmed fylla gapet vid en implementering mellan standarder och vårdsystem. IHE erbjuder en gemensam ram för att förstå och ta itu med behoven som är kritiska vid en integration, där fokus ligger på den dagliga verksamhet och rutiner som äger rum i vården. Leverantörer och vårdgivare använder IHE processen såväl i Europa, Asien och Nordamerika, vilket gör att det återfinns väldigt mycket beprövad erfarenhet. Samarbeten med American College of Cardiology och HL7 kommer att vara vägledande för genomförandet av IHE processen inom områden, som tex IT-infrastruktur, Kardiologi, Laboratoriemedicin, och Läkemedel. Framtida samarbeten kommer att ytterligare förbättra det elektroniska utbyte av hälsovårdsinformation genom att tillämpa beprövade IHE profiler som också skapar ett engagemang inom industrin. IHE:s leveranser består av tre huvudsakliga delar, Integrationsprofiler, Success stories, samt Connectathon (Live tester mellan olika leverantörer som sker 1g/år i Europa, USA samt Asien. 3. Sammanfattning Vårdgivare, leverantörer och forskare är alla överens om att ett konsekvent, allmänt vedertaget sätt att dela information mellan vårdaktörer kan övervinna hindren för att uppnå den elektroniska patientjournalen och ett sömlöst informationsutbyte gynsamt för patienterna. Med ett snabbt växande antal IHE integrationsprofiler, kommer sjukvården att ha ett viktigt verktyg för att använda informationsteknik till stöd för välgrundade medicinska beslut, minska riskerna för medicinska fel, och leverera effektivare och högre kvalitativ vård. References

13 13 C-6 RESERVKRAFT, CENTRALGAS, IT, - FUNKTIONSSÄKERHET NYHETER OCH BEPRÖVAD ERFARENHET I NYA KAROLINSKA SJUKHUSET Bo Höjdefors 1 1 Scandinavian Hospital Services AB, Linköping, Sweden. Abstract Syftet med presentationen är att visa på några lösningar för olika system nödvändiga för säker drift av den medicintekniska utrustningen på NKS, Nya Karolinska Sjukhuset, Solna, så att avsedd klinisk funktion och patientsäkerhet kan säkerställas dygnet runt. I första hand diskuteras elkraftförsörjningen men även kyla, centralgassystem och IT berörs. Sjukhuset har överlag försetts med system med hög funktionssäkerhet, hög redundans för ett flertal felfall så att en avbrottsfri och säker klinisk drift ska vara möjlig. Sjukhuset ska vara avancerat och effektivt och samtidigt ha stor robusthet mot sannolika liksom mindre sannolika, men allvarliga, störningar. Erfarenheter från andra sjukhus har beaktats men även andra komplexa system har studerats. Nyckelord: elkraftförsörjning, reservkraft, roterande UPS, robusthet, funktionssäkerhet, enstaka felfall 1. Introduktion En grundtanke är att patienten är I centrum. Patienten ska förflyttas så lite som möjligt, vilket medför att vård och behandling sker hos patienten, dvs mycket medicinsk teknik finns i sjukhuset och denna är också utspridd. System och lokaler ska även vara flexibla så framtida utveckling av teknologier, processer och behandlingar inte hämmas. Vi projekterar och bygger idag för teknik som inte alltid finns. Trender visar att teknikinnehåll, antal utrustningar och komplexitet ökar liksom datainsamling och önskemål om mer trådlös, mer mobil teknik som gör data tillgänglig dygnet runt överallt. Avbrott accepteras aldrig/sällan. Effektförbrukningen går ner men motverkas av att funktionaliteten hos utrustningarna ofta ökar. System kan bli lättare att använda då inbyggda beslutsstöd finns. Detta medför utmaningar på flera plan; något vi försöker möta med Worst case-projektering, infrastruktur med högt teknikinnehåll med marginaler, samt en beredskap att finjustera design/projektering den dag utrustning köps in eller bestäms av Stockholms läns landsting. NKS har 600 vårdplatser och en BTA om m2, som kommer att öppna 2016 och vara i full drift under Metod Säkerhetsanalyser/sårbarhetsanalyser liksom erfarenheter från svensk och internationell sjukvård liksom annan kritisk verksamhet har använts. Ledorden är Säkerhet genom Avbrottsfri försörjning och Redundans. Avbrottsfri elkraft: - Roterande UPS högvarvigt svänghjul kopplat till generator. 100%, dvs hela sjukhuset med dess förbrukare, drivs på UPS/reservkraft-systemet. 10st UPS/reservkrafts-enheter, platser finns för ytterligare enheter. Varje UPS-enhet diesel/motor/generator/svänghjul är på 2MW. 600V system med step-up transformatorer till 22kV. 22kV distribueras till varje huskropp med step-down transformatorer till 400V. Inga stora centrala UPS-batterier som behöver underhållas/bytas ut. Diskussioner pågår om några, lokala UPS för viss kritisk utrustning. Redundans: A och B-sida, transformatorer, ställverk, UPS-enheter, kabelförläggningar och ut i i vårdrummen. A eller B- sidan och respektive transformator kan ensamt ta hela lasten. Lokala statiska switchar finns för varje angiolab och ev kritisk CT. Försörjs med A och B-kraft och switchar utan avbrott, över till B-sidan. Detta för det fall då matningen lokalt bryts på A- sidan. Ett enstaka fel i elkraftsystemet ska inte påverka driften! Jämför Single fault condition för medicinteknisk utrustning enligt EN Försörjningskvalitet enligt EN Elsystem enligt TN-S. IT-system för kraft finns normalt inte. Lokalt kan små IT-system förekomma för tex endoskopistaplar. Skydd mot mikroshock sker som vanligt genom krav på patientanslutna delar hos den medicintekniska utrustningen; enligt EN Skyddsutjämning (potentialutjämning) är utbyggd enligt gällande standard för att eliminera spänningsskillnader till jord. Alla kabelstegar, rör, skåp etc som är galvaniskt ledande sammankopplas. Jordströmsövervakning sker centralt och lokalt ute i gruppcentraler och förbrukare. Jordfelsbrytare finns för en stor mängd enheter. Utlösta säkringar/skydd skickar larm till central övervakning. 3. Resultat Projektering, simuleringar och verifieringar har utförts under resans gång enligt fastlagda planer. Teknikhuset togs i drift och lämnades över i maj och alla system provas nu med/utan belastning och vid olika scenarier i de ringmatningar som är klara till de två första vårdbyggnaderna (med akuten, del av IVA, del av Op, förlossning, del av Bild och Funktion). Första inköpta medicintekniska produkter att installeras blir mediabryggor/pendlar som monteras i de två första vårdbyggnaderna med start september Referenser [1] Sweco ÅF AB, NKS Elkraftförsörjning, presentation (2014) [2] A. Eliasson, personlig kommunikation, ÅF AB, (2014) [3] Krisberedskapsmyndigheten, Det robusta sjukhuset, KBM Rekommenderar 2008:2 (2008) [4] SIS, SS-EN62040, Utrustning för avbrottsfri elförsörjning (UPS), Swedish Standards Institute (2012) [5] M. Bjellsäter, De medicinska gassystemen på NKS, PM, Skanska Healthcare AB (2013) [6] NKS, hemsida Nya Karolinska Solna, (2014)

14 14 C-7 Ledningssystem för egentillverkning tillgängligt för Sveriges sjukhus Jimmy Johansson 1, Per Nordqvist 2 Johan Drott 3, Ingmar Malm 4, Håkan Erlandsson 5 1,2 IT/MT Service SUS, Region Skåne, Skåne, Sweden. 3 Innovator Skåne AB, Lund, Sweden. 4,5 ÅF Technology, Lund, Sweden. Introduktion Ledningssystemet för egentillverkning som utvecklats av IT/MT Service SUS, Region Skåne, är nu tillgängligt för Sveriges sjukhus via ett innovativt samarbete med ÅF Technology. Genom samarbetet, som Innovator Skåne AB etablerat, ges ÅF Technology rätt att sälja och implementera det ledningssystem som utvecklats under flera år i Region Skåne. På detta sätt ges Sveriges sjukhus möjlighet att ta del av materialet och den kunskap som byggts upp samtidigt som Region Skåne får tillgång till framtida förbättringar som kontinuerligt återkopplas till grundmaterialet. Bakgrund Då vårdgivare på egen hand utvecklar en medicinteknisk produkt för klinisk användning inom sin egen verksamhet eller om en produkt används på ett annat sätt än den ursprungliga tillverkaren avsett betraktas den som egentillverkad. Inspektionen för vård och omsorg är tillsynsmyndighet för egentillverkade produkter. Vårdgivaren ansvarar för att det inte ställs lägre krav på de egentillverkade medicintekniska produkternas säkerhet och medicinska ändamålsenlighet än på CE-märkta produkter. Ledningssystemet som tagits fram i Region Skåne innehåller alla tillämpliga processer för utveckling och användning av medicintekniska produkter. Processen för användarvänlighet och utveckling av medicinteknisk programvara, enligt EN respektive EN 62304, har t.ex. använts kontinuerligt inom det VINNOVA-finansierade projektet IT-stöd för Avancerad Cancervård i Hemmet där stort fokus lagts på användarvänlighet med både vårdpersonal och patienter involverade. Det har även lagts stor vikt vid att skapa en effektiv riskhanteringsprocess enligt ISO som är lättillgänglig för medverkande sjukvårdspersonal. Möjligheten till tidig klinisk användning av medicinsktekniska produkter är även ett viktigt verktyg i innovationsarbetet. Att tidigt kunna använda produkter i begränsad omfattning ökar sannolikheten för att slutanvändarens behov styr utformningen av framtidens produkter. Positivt resultat från den begränsade kliniska användningen ger tydliga proof of concept och ökar produktens trovärdighet genom olika innovationssystem. Spridning av kunskap och fullständigt ledningssystem för egentillverkning Region Skånes utveckling av ledningssystemet för egentillverkning har följts med intresse från medicintekniska avdelningar vid sjukhus i Sverige, vilket föranlett initiativet till samarbetet med ÅF Technology och önskan att hitta ett konstruktivt och kontrollerat sätt att dela ledningssystemet för egentillverkning. Genom samarbetet mellan Region Skåne och ÅF Technology kan både den kunskap och de verktyg för egentillverkning som byggts upp spridas i Sverige samtidigt som Region Skåne frikopplas från implementering och support. IT/MT Service SUS, Region Skåne, kan på så sätt fortsätta fokusera på utveckling av produkter till sjukvårdsverksamheterna i Skåne men fortfarande ta del av de förbättringar som växer fram vid implementering och användning i andra landsting. ÅF Technology har lång erfarenhet av uppdrag inom det medicintekniska området och är ISO certifierade, vilket kvalitetssäkrar ledningssystemet ytterligare. ÅF Technology avser tillhandahålla utbildningsinsatser och stödja implementering i den grad det önskas. Slutsats Målet med detta initiativ är att öppna upp för fler sjukhus i Sverige att på ett patientsäkert och lagligt sätt utveckla medicintekniska produkter som verkar för en effektivare och bättre vård samtidigt som det underlättar steget till kommersialisering och nyttiggörande av resultat både nationellt och internationellt.

15 SAMMANFATTNINGAR Industrisymposium Session E Moderator: Henrik Mindedal 15

16 16 E-1 Ultrasound probes are a vital piece of the complete patient care system. As they become more and more complex, how can you move from reactive problem solving to a proactive probe care solution, ensuring patient safety, diagnostic quality, and protecting your investment?

17 E-3 JoR AB, Rubanksgatan 4, Knivsta, tel: , Fax: , e-post: Kjell-Erik Andersson, Björn Palm, Morgondagens medicinstyrning i obrutna distributionskedjor för ökad patientsäkerhet och lättare och säkrare hantering för vårdpersonalen Dagens medicindistribution, från apotek eller centralförråd och ut till patientens bädd, eller lokalisering i hem eller på olika former av institutioner, sker företrädelsevis genom manuell hantering. Rekvisitioner ska hanteras, packas, ompaketeras, fraktas och organiseras i central- eller närförråd, för att slutligen sedan doseras ut manuellt till patienten. Detta innebär ett stort mått av manuell hantering och betydande risker för missförstånd. Felräkning och svinn kan lätt inträffa. Och i värsta fall kan patienten få fel medicin, i felaktig dosering och kanske på fel tidpunkt. I dag finns kommersiellt tillgänglig teknologi för att inte bara garantera en obruten distributionskedja för medicinhanteringen utan också för att i stor omfattning kunna erbjuda standardiserade koncept för medicinhantering i samband med såväl logistikhantering av patientflödet, akututryckningar och/eller daglig hantering av vårdinsatser inom kirurgi, uppvak och eftervård. Genom att utnyttja modern IT teknologi kan distributionssystem för medicinhantering även knytas ihop med vad som i dag kallas bäddnära entertainment lösningar. Patienten ges tillgång till bäddnära lösningar för TV, film, privata informationsmängder som foton, musik etc. samtidigt som vården garanteras tillträde genom dubbla autentiseringssystem via ID-kort; ett kort för patientens lokala access och ett kort för vårdens access till sjukhusservern och medicinska data. Patienten kan på så sätt få daglig information om sin rekommenderade medicinering. JoR AB tillhandahåller marknadens mest omfattande koncept för säker medicindistribution i samband med övriga mobila och fasta system för vården. 17

18 SAMMANFATTNINGAR Medicinteknisk verksamhet och underhåll Session G Moderator: Jessica Ylvén 18

19 19 SAMARBETE MELLAN TEKNIK OCH VÅRD VID NORRLANDS UNIVERSITETSSJUKHUS GER MEDICINTEKNISKA INNOVATIONER G-1 Olof Lindahl, Anders Eklund, Christer Grönlund, Markus Lindqvist, Ronnie Lundström, Ann-Charlotte Stilldahl, Urban Wiklund, Fredrik Öhberg CMTS, avd MT-FoU, Norrlands Universitetssjukhus, Sweden. 1. Introduktion Forsknings- och utvecklingsavdelningen MT-FoU vid Norrlands universitetssjukhus är en del av Centrum för medicinsk teknik och strålningsfysik, CMTS. Avdelningen har som uppdrag att bedriva forskning och utveckling i nära samarbete med aktörer inom vård och omsorg samt universitet och högskolor. Placeringen som landstingsenhet inom universitetssjukhuset har fördelen att MT-FoU är en naturlig samtals- och samarbetspartner, dels vid utveckling av utrustning som kan effektivisera vården och omsorgen, och dels i forskningsprojekt som skall leda till utveckling av nya medicinska metoder. MT-FoU:s huvudsyfte är att genom omfattande teknisk kunskap stödja vårdpersonal att genomföra sina projektidéer i form av forsknings- och utvecklingsprojekt. En viktig uppgift är att medverka till kommersialisering av nya metoder och prototyper, vilket i sin tur bidrar till att utveckla länets näringsliv. Utöver landstingsfinansierade tjänster har MT-FoU doktorandtjänster och en betydande del externt finansierade tjänster som förstärker kompetensen inom fysik, programmering, elektronik, signalanalys, statistik och bioteknik. 2. Metod MT-FoU arbetar med tre kärnprocesser: Forskning, Utveckling och Utbildning. En fjärde kärnprocess är EU som är till del en stödprocess. Arbetet i processerna styrs av ett egenutvecklat processledningssystem som är baserat på ISO Inom forskning är målet att ta fram nya och bättre mät- och analysmetoder för vård och omsorg. Projekten drivs ofta genom nationella och internationella samarbeten. Det rör sig om både små och mer omfattande arbeten som pågår under flera år. Exempel på starka forskningsområden på MT-FoU är sensorutveckling, biomekanik samt biomedicinsk bild- och signalanalys. Inom utveckling är målet att ge stöd inom det medicintekniska området och här har MT-FoU ett långtgående och nära samarbete med ett flertal av sjukhusets basenheter. Projekten baseras på behov i vården och går oftast ut på att utveckla elektronik, mekanik samt programvaror för att mäta och analysera fysiologiska signaler. Syftet är att stödja både klinisk verksamhet och forskning. MT-FoU utvecklar också e-hälsasystem för vård på distans bland annat i samverkan med kommunala vårdgivare. 3. Resultat Forskningen har bland annat lett fram till metoder för att analysera hjärtfrekvensvariabilitet, muskelsignaler och kroppsrörelser. En av avdelningens forskningsinnovationer, infusionsutrustningen Celda, säljs idag av ett lokalt företag och används dagligen vid flera neurologiska avdelningar i Europa vid undersökningar av hjärnans hydrodynamik. I övrigt bedrivs forskning till exempel inom neurologi med MR-projekt mot stroke, hydrocefalus samt utveckling av metoder för gång-, rörelse- och balansanalys. Inom området hjärta-kärl bedriver vi forskning med ultraljud, MR och flödesmekanik för att karakterisera plackbildning i kärl, samt analyserar hjärtfrekvensvariabilitet för att indirekt mäta störningar i autonoma nervsystemet. Sensorutveckling för bättre metoder att detektera prostatacancer och ny mätteknik för att förstå grön starr är andra områden där MT-FoU är aktiva och som lett till innovationer för vården. Inom utveckling har MT-FoU byggt e-hälsasystem för att lyssna på hjärtljud på distans med ett digitalt stetoskop. Ett annat exempel är ett större mjukvaruprojekt kallat MIQA, ett kvalitetsregister för medicinska bilder inom cancerområdet som utvecklas i samarbete mellan MT-FoU och Strålningsfysik. MT-FoU driver utvecklings- och forskningsstöd inom fler än 20 större och mindre projekt. Flera projekt drivs inom Västerbottens läns landstings profilområden, exempelvis distorsionsmätning av stereotaktisk ram inom området funktionell neurokirurgi; inventering och behovsanalys inför vidareutveckling av webbverktyget Mina vårdkontakter ; mätning av hur för tidigt födda barn påverkas av buller- och vibration under flygtransport (NEOVIB); utveckling av bärbart rörelseanalyssystem för mätning och visualisering av kroppsrörelse inom bl.a. gånganalys och höftledsplastik (AnyMo). Flera av dessa projekt är, eller är på väg att bli vårdinnovationer. Förutom forskning och utveckling bedriver MT-FoU universitetsutbildning på uppdrag av Umeå universitet i medicinsk teknik samt också ett aktivt arbete för att etablera EU ramprogramprojekt. 4. Diskussion En av nyckelfaktorerna för framgångsrik FoU som leder till innovationer för vården är hur samarbetet teknik och vård lokaliseras och finansieras. Vid Västerbottens läns landsting och Norrlands universitetssjukhus har man valt att finansiera en FoU-avdelning med placering inom basenheten CMTS, dvs. direkt lokaliserad i vården. Genom nära samarbete med Umeå universitet, bland annat genom adjungerade professors- och lektorstjänster direktförankras verksamheten i vetenskapen. MT- FoU är således närvarande i den dagliga sjukvården och samtidigt i den internationella forskningens framkant. Det kan konstateras att konstruktionen av MT-FoU som en landstings- och universitetsgemensam organisation är mycket lyckosam för utveckling av innovationer för vården.

20 20 G-2 UTREDNING AV ÄGANDE OCH FÖRVALTNING AV MEDICINTEKNISKA PRODUKTER Karin Rydén Medicinsk Fysik och Teknik, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg, Sweden 1. Introduktion Medicintekniska produkter är en tillgång som måste förvaltas för att ge patienter och användare den prestanda som tillverkaren har utlovat under produktens hela planerade livstid. Idag finns brister i helhetssyn och ibland även effektivitet i hur medicintekniska produkter används och underhålls. På Sahlgrenska Universitetssjukhuset, och på de flesta andra sjukhus, ägs de medicintekniska produkterna av den verksamhet som nyttjar den och den förvaltas och/eller underhålls av de medicintekniska enheterna eller motsvarande funktioner. Medicinsk Fysik och Teknik (MFT) fick i uppdrag att utreda hur medicintekniska produkter kan ägas och förvaltas av MFT för att förbättra tillgängligheten och minska kostnaderna samtidigt som patientsäkerheten bibehålls. I uppdraget ingick även att ta fram ett förslag på en produktgrupp som lämpar sig som pilotprojekt för ägande och förvaltning av MFT. 2. Metod Intervjuer med verksamhetschefer på Sahlgrenska Universitetssjukhuset har genomförts för att få en bild av synen på frågor angående samlat ägande inom sjukhuset. En omvärldsbevakning har utförts för att ta del av erfarenheter från andra sjukhus. Regelverket har gåtts igenom för att identifiera eventuella formella hinder mot en förändring av ägandeskap och även för att se vilka åtgärder som måste genomföras inför en sådan förändring. Risk- och möjlighetsanalyser har genomförts, både ur ägandeperspektiv och ur perspektivet pilotprojekt. Ett antal produktgrupper har analyserats för att ta fram förslag på ett lämpligt pilotprojekt. 3. Resultat och diskussion I kundintervjuerna framgår det att vårdverksamheten ser fördelar med ett centralt ägande, särskilt för produkter som finns i stort antal och på flera avdelningar. Omvärldsbevakningen visar att inom vissa sjukhus/landsting står de medicintekniska enheterna redan som ägare för en del medicintekniska produkter. Det pågår även utredningar inom området på flera ställen. Fördelen om MFT äger de medicintekniska produkterna är att ansvaret för underhåll ligger på den enhet som har högst kompetens inom området. Det ger en mer anpassad servicenivå och effektivare hantering av medicintekniska produkter. För MFT innebär det en större möjlighet att planera den egna verksamheten. Detta ger förutsättningar för en lägre totalkostnad och en högre driftssäkerhet. Andra fördelar är möjlighet till samordning av serviceavtal och bättre styrning vid anskaffning.

21 21 G-3 VERKSAMHETSSTYRD STYR- OCH FÖRVALTNINGSMODELL FÖR IT- OCH MEDICINTEKNISKA SYSTEM Lars Olof Almquist 1, Mikael Frick 1, Henrik Fält Padoan 1 1 Medicinsk service, Region Skåne, Lund, Sweden 1. Bakgrund Förvaltningen Medicinsk Service bildades i Region Skåne den 15 juni Förvaltningsorganisationen innebär en total integration av IT och medicinsk teknik (MT). Den tidigare förvaltningsmodellen PM 3 har sedan införandet 2011 inte lyckats implementeras fullt ut för alla regiongemensamma system. Dessutom har det funnits en stor otydlighet kring hur de lokala applikationerna ska förvaltas. Den sammanslagna verksamheten IT och MT ställer andra krav på en ny styr- och förvaltningsmodell eftersom nuvarande modell enbart är inriktad på IT verksamhet. 2. Metod Utformningen av ny styr- och förvaltningsmodell för IT- och MT-system har i ett projekt gjorts i tät samverkan med sjukvårdsförvaltningarna. Arbetet har samordnats av Medicinsk service. Stor tonvikt har lagts vid förankring av modellen. 3. Idé och syfte Region Skåne har ett behov av ett enhetligt sätt att bedriva systemförvaltning på, avseende både IT- och medicintekniska system. Tydliga roller, ansvar, kontaktvägar och samarbetsforum har beskrivits för att kunna få en effektiv systemförvaltning. Arbetet görs gemensamt av vårdverksamheterna, stödverksamheter och Medicinsk service. Projektets syfte har varit att utarbeta och införa en fungerande styr- och förvaltningsmodell. Denna modell ska kunna användas för både IT- och MT-system. 4. Förväntat resultat Modellens förväntade resultat är: Effektivare vidareutveckling och förvaltning av system o Bättre samarbete och ökad samsyn o Strukturerat arbetssätt, klara processer och roller o Tydligt uppdrag för respektive roll o Enhetlighet och transparens i hur system förvaltas o Samordning av förvaltningarnas behov o Bättre möjlighet för förvaltningarna att påverka utveckling och förvaltning o Mindre sårbarhet och ökad stabilitet Ökat värde för kärnverksamheten o En tillämpad förvaltningsmodell bidrar till att systemen blir bättre och ger ett ökat värde till kärnverksamheten o Fler nöjda användare Effektivare resursanvändning o Mer effektiv användning av arbetstid och resurser o Möjlighet till ökad tillgänglighet i en gemensam supportfunktion Strategisk nivå Koncernråd Verksamhets- IT Taktisk nivå Styrgrupp Kärnverksamhet Styrgrupp Stödverksamhet Operativ nivå Verksamhets- nätverk Förvaltningsgrupp Verksamhetsansvarig Verksamhetsspecialist Styrning Ansvars- område Systemansvarig Systemspecialist System Leverantörs- nätverk Funktion Verksamheter Drift Driftorganisation

22 22 G-4 HAR VI GÅTT FÖR LÅNGT? IT-STANDARDISERING AV ETT PATIENTÖVERVAKNINGSSYSTEM Tomas Hedström 1 1 Medicinsk teknik, Västerbottens läns landsting Introduktion Patientövervakningssystem integreras idag i stor utsträckning till befintlig IT- infrastruktur, vilket ställer höga krav på landstingens IT- och MT- avdelningar att kunna samarbeta i dessa frågor. Den här utvecklingen innebär stora utmaningar, men även möjligheter för att uppnå ett patient- och driftsäkert system. Vården, IT-avdelningen och Medicinsk teknik har alla förväntningar, som måste infrias när de medicintekniska produkterna hamnar på virtuella servrar, och de trådlösa nätverken blir bärare av allt mer kritisk information. Hur långt kan man gå för att IT-standardisera ett patientövervakningssystem? Erfarenheter redovisas från projektet med att upphandla, föra in och förvalta ett nytt patientövervakningssystem i Västerbottens läns landsting, där obruten övervakningskedja, standardisering och tillgång till information varit ledord i processen. Resultat Patientövervakning är ofta system med hög komplexitet. Förhandlat upphandlingsförfarande användes därför som upphandlingsform vilket har inneburit produkter mer optimerade för den vård som ska bedrivas, och till lägre kostnad. Vid införandet har riskanalyser varit en viktig del i arbetet för att säkerställa ett patient- och driftsäkert system. Projektet har resulterat i en förändrad syn till hur Medicinsk teknik tillsammans med IT- avdelningen samarbetar, blir systemägare och förvaltar dessa landstingsövergripande system.

23 23 G-5 HÅLLBART UNDERHÅLL SJUKHUS KAN LÄRA AV INDUSTRIN Jessica Ylvén, Matts Sjöberg, Karin Rydén, Johanna Knape Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg, Sweden 1. Introduktion Hållbarhet är ett begrepp som används i många sammanhang och om mycket. Ett sådant ord tenderar att tappa i betydelse då det betyder allt och ingenting. Inte förrän hållbarhet sätts i sitt sammanhang och integreras i den egna organisationen får ordet en faktisk innebörd. Även om hållbarhetsbegreppet ibland kan upplevas kapat av miljörörelsen vilar det enligt FN på tre grundpelare; ekologisk, ekonomisk och social hållbarhet [1]. Teknisk hållbarhet innebär att kunna nyttja tekniken och dess funktioner över dess livstid. För att åstadkomma detta måste den givetvis hålla för de krav som ställs initialt men även för framtidens krav. Här agerar idag inköpare och ekonomer ofta alltför kortsiktigt. Istället för att skapa rätt förutsättningar på lång sikt är det mer kortsiktiga krav och värderingar som råder, t.ex. lägsta pris. Medicinsk Fysik och Teknik (MFT) på Sahlgrenska Universitetssjukhuset har under de senaste åren varit engagerade i nätverket SMGC ett nätverk vars vision är att bidra till hållbara svenska företag och förvaltningar genom ett hållbart ekonomiskt och tekniskt tänkande och agerande. I dagsläget är över 40 svenska företag och förvaltningar engagerade och den gemensamma nämnaren är underhåll [2]. 2. Hållbarhet på sjukhus På Sahlgrenska Universitetssjukhuset finns kompetensen att utföra de allra mest avancerade behandlingar och ingrepp som dagens medicinska utveckling tillåter. Samtidigt är omtanken och omvårdnaden om patienten främsta fokus. Hållbarhet på sjukhus handlar i mångt och mycket om social hållbarhet, men även ekologisk hållbarhet genom ett ständigt pågående arbete med att minska negativ miljöpåverkan samt ekonomisk hållbarhet genom förvaltning av de gemensamma medlen. För oss som arbetar med medicintekniska produkter handlar det först och främst om teknisk hållbarhet. Att våra produkter är säkra och kan underhållas på ett effektivt sätt och som dessutom är både ekonomiskt och ekologiskt hållbart ur ett helhetsperspektiv. 3. Hållbarhet inom medicinsk teknik Medlemmarna i nätverket SMGC utbyter erfarenheter och tar tillsammans fram verktyg och stöd för att öka förståelsen för underhållets betydelse för tekniken i ett hållbarhetsperspektiv. Detta innebär att skifta fokus från kortsiktighet till långsiktighet och att sätta tekniken i allmänhet och underhåll i synnerhet i ett större sammanhang. MFT har inom ramarna för arbetet i SMGC gjort ett case för att utvärdera vilket beslutsunderlag som kan användas i olika situationer. I caset användes en ekonomimodell, kallad hållbarhetsräkning [3], för att jämföra två alternativ. I hållbarhetsräkningen inkluderades, utöver de verifierbara posterna som vanligtvis tas med, även potentiella kostnader och förlorade intäkter samt kostnader som drabbar samhället. Exempel på potentiella poster är kostnad för inkallad extra personal, extra vårddygn och förlorad effektivitet som följd av ett potentiellt driftstopp. När det gäller kostnader som drabbar samhället handlar det om t.ex. längre sjukskrivningar och miljöpåverkan. Resultatet visade på en något annorlunda kostnadsbild än förväntat och visar vikten av att ha modeller för att kunna basera beslut på fakta istället för magkänsla. References [1] 2005 World Summit Outcome, A/RES/60/1, [2] [3] A. Källström, Håller det?, Aplared, DOLA förlag, 2014

24 24 G-6 MED RÄTT MÅTT MÄTT KVALITETSSÄKRAD MÄTTEKNIK Jan Johansson 1 1 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Borås, Sweden. Dagligen görs mätningar på alla möjliga olika mätstorheter. Men vad säger resultaten av mätningarna egentligen, är de tillförlitliga? För att få bättre kvalitet på sina mätningar behöver man kännedom om vad kalibrering, spårbarhet och mätosäkerhet innebär. På SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut är begreppen en del av vardagen och vi vill gärna dela med oss av våra kunskaper och erfarenheter inom mätteknik.

25 SAMMANFATTNINGAR Sensorer och smarta textiler Session H Moderator: Kerstin Ramser och Leif Sandsjö 25

26 26 H-1 First study on freshly operated prostate tissue using a combination of Raman spectroscopy and tactile resonance senor technology Morgan Nyberg 1,2, Ville Jalkanen 2,3, Kerstin Ramser 1,2, Börje Ljungberg 3, Anders Berg 3, Olof Lindahl 1,2,3 1 Luleå University of Technology, Sweden. 2 CMTF Umeå and Luleå, Sweden, 3 Umeå University, Sweden 1. Introduction Prostate cancer (PCa) is the most commonly diagnosed form of cancer in Europe with an estimate of new cases reported in 2012 [Ferlay2013]. The most prevalent curative treatment for PCa is radical prostatectomy (RP). In 2000, RP made up 59 % of the curative treatments in Europe [Djavan2007]. After and sometimes during surgery, frozen section analysis is used to histologically examine tissue biopsies. It has been shown that the method has low sensitivity during surgery [Tsuboi2005]. Obviously, new methods are sought after to ensure that no cancerous tissue is left behind. Here we present the first clinical study on a dual-modality probe that combines Raman spectroscopy and tactile resonance technology. Raman spectroscopy, a laser based method, gives precise information about the molecular content of samples while the tactile resonance technique measures tissue stiffness gently by a piezoelectric tip that oscillates at a resonance frequency. It has been shown, that different tissue types can be identified with the tactile resonance technique, but, It cannot distinguish between different tissue types of similar stiffness, i.e. PCa, stroma, prostate stones [Jalkanen 2006]. When combined, the shortcoming of each method, i.e. laser induced damage of the tissue or misinterpretation of harder tissue types, can be overcome. 2. Method The dual modality probe presented here consists of a fiber optical Raman spectroscopy probe that is physically embedded inside a hollow stiffness sensor for details see, [Nyberg2013]. The probe, attached to a programmable xyz- stage, can be guided to predestined positions on the sample. The study investigated the potential of the dual-modality probe to differentiate between different prostate tissue types. Four prostates were donated, with written consent, by radical prostatectomy patients at the University hospital in Umeå (Ethical approval Dnr , Dnr M). The prostates were investigated during one hour directly after surgery after being marked with a tissue color dye and cut into 5-6 mm thick pieces. The prostate tissue slices were mounted onto the xyz stage. Around 9 positions were carefully chosen and the probe was moved to the points were first a tactile resonance sensor measurements was performed, thereafter a Raman spectra was taken before moving to the next position. 3. Results and Discussion Measurements showed that the tactile resonance modality was able to discern soft and hard tissue (p < 0.05), but did not separate all epithelial tissue from stroma as significantly stiffer (sensitivity of 100 % and 36 % specificity). The Raman spectra revealed a high amount of tissue autofluorescence. The amount of fluorescence was evaluated as a diagnostic tool and yielded 82% sensitivity and 64% specificity using the median intensity as threshold. The tissue information from both the Raman spectroscopic modality and the resonance sensor modality were classified by hierarchical cluster analysis and compared to histological analysis of the prostate tissue. The combination of the two modalities raised the specificity for discerning stroma and epithelia from 36% for the stiffness modality alone and 84% for the Raman modality to 88% for the combination. The sensitivity was lowered from 100% for the stiffness modality while the sensitivity remained at 73% for the Raman modality and the combination. The results are promising; however, more measurements are necessary to guarantee the best measurement protocol and to enhance the statistical value of the data. 4. Acknowlegements The authors would like to acknowledge the Kempe foundation and the EU structural fund Norra Norrland Objective II. The authors wish to express their gratitude to Kerstin Almroth, research assistant at the Department of Surgical and Perioperative sciences in Umeå, Pernilla Andersson, research assistant, and W Wang, pathologist at the Department of Medical Bioscience in Umeå. References [Ferlay2013] J. Ferlay, E. Steliarova-Foucher, J. Lortet-Tieulent, S. Rosso, J.W.W. Coebergh, H. Comber, D. Forman, and F. Bray, European Journal of Cancer, vol. 49, pp , 2013 [Djavan2007] B. Djavan, V. Ravery, B. Rocco, A. Zlotta, M. Brausi, M. Margreiter, P. Hammerer, A. Kaisary, T. Anagnostou, I. Romics, P. Dobronski, O. De Cobelli, and M. Marberger, , BJU International, vol. 100, pp. 22 5, [Online]. Available: [Tsuboi2005] T. Tsuboi, M. Ohori, K. Kuroiwa, V. E. Reuter, M. W. Kattan, J. A. Eastham, and P. T. Scardino, Urology, vol. 66, no. 6, pp , [Online]. Available: [Nyberg2013] M. Nyberg, K. Ramser and O. A. Lindahl, Analyst, vol.138 pp , 2013 [Jalkanen2006] V. Jalkanen, B. Andersson, A. Bergh, B. Ljungberg, O.A. Lindahl, Physiological Measurement, vol. 27, pp

27 27 H-2 I-TEX, INTELLIGENT USE OF INNOVATIVE TEXTILES Ulla Elofsson 1, Jesper Hedin 1, Philip Gillgard 2 1 SP Technical Research Institute of Sweden, Stockholm, Sweden. 2 Swerea-IVF, Göteborg, Sweden 1. Background Almost every week problems related to Hospital acquired infections (HAI) is highlighted in media, and the awareness in the society has recently increased significantly. Efforts to reduce the spreading of infections has mainly been focused on hand hygiene, however, the proportion of patients with HAI is consistently high (about 9%) [SKF]. Local initiatives to reduce the prevalence of HAI have shown effects, but there has been no major improvement at the national level. In Örebro new cleaning procedures reduced the number of C. difficile infections by over 50% [Läkart. 2014; 111: CIIL]. At Capio St. Göran's Hospital, where cleaning is a prioritized area, is the prevalence of HAI significantly lower than both nationally and in Stockholm City Council (SLL). An ongoing UDI project Innovation against infection, have pointed out problems with routines in the healthcare and have noticed that seen that these are not always followed, which may increase the risk of infection. Second to contact transmission via hands is the most significant infection transmission route through clothing. The spread of the trace particles and bacteria between hospital rooms is about 50 times higher via healthcare staff clothing than through the air, and in a study from 2011 it was found that over 60% of the staff's clothes were colonized with pathogenic bacteria [Weiner-Well, AJIC, 39]. Spread of infection between patients may also occur via skin particles transported by staff clothing. Particularly, staff uniforms have been shown to cause the spread of MRSA [Osawa, JIC, 2003]. It has also been shown that effective cleaning has a major effect on the HAI [Dancer, EJoCMIC, 30,12,1473]. I-tex is a new project within the VINNOVA program Challenge Driven Innovation (UDI). The project aims to decrease HAI through modifying textile materials with environmentally sustainable bacterial inhibition technologies and innovative probiotic technology combined with expertise in health care systems. By adding good bacteria to different environments, pathogenic bacteria can be outcompeted and the local environment will be healthier [Falagas et.al., J of Hosp Inf, 2009,71,301]. Where and how such techniques can be used will be a key issue for the project. Textiles represent about 90% of the contact areas in close vicinity of the patient, thus, the cleanness of these surfaces plays an important role for patient recovery. One of the key questions is therefore: can we reduce the spread of infection and bacterial burden, particularly for vulnerable populations such as children in neonatal units, burn victims and patients with compromised immune systems, by applying innovative textiles? We believe that a broader approach, including both development of innovative materials and behavioral knowledge, may be what is needed. 2. Objectives and methodolgy The problem with HAI increases with the growing antibiotic resistance and it is a pronounced goal on international level to reduce the use of antibiotics. Within I-tex, we want to provide a locally clean environment through a concept in which knowledge and functional textile materials are used together. Depending on the situation and environment the material shall be absorbing bacteria, regulate growth or spread good bacteria in order to outcompete pathogenic bacteria. The goal of this project is to create new patient near textiles and products for cleaning in combination with knowledge in how to use them, and thus, to create an overall solution where the right product is used in the right place. For this to be possible we need to map the bacterial environment, identify possible bacterial reservoirs, and analyze the cleaning routines from a system perspective, which includes the personal mistakes and organizational / technical defects. There are already anti-bacterial technologies and textiles but to our knowledge these are exclusively using nanoparticles of silver, which is doubtful with respect to the development of resistant bacteria and the environment [Kemikalieinsp. 2011]. By using environmentally sustainable technologies such as bacteria inhibiting cationic polymers, and innovative probiotic technology combined with expertise in health care systems, we can use less chemicals and get cleaner hospitals and environment. To ensure that the developed concepts are sustainable, products and their use will be developed with an optimized LCA perspective in relation to patient safety 3. Approach and implementation The project will have two main focus areas: The development of various materials and a broader area around the various systems and behaviors. An overall goal of the project is to influence and enhance the level of awareness about issues such as contamination, cleaning quality and bacterial influence in the hospital and healthcare environment in the community. We expect to deliver a basis for new guidelines regarding cleaning in health care and to influence the specifications in procurement documents for cleaning. The width of the project participants, where the whole chain from producers to end users are represented, enable the right things are done with the right purpose, and that a user-focus and the community benefit will always be present. The project will conduct independent research on new materials and technologies to ensure the performance and impact in a real environment, this type of testbed and collaboration platform is something lacking today and is in demand from both the public sector and industry. 4. Constellation 14 project partners take part in I-tex (Figur 1), Academia and institute (Högskolan i Borås, SIK, SP (koordinator), Swerea IVF), industry (SCA, Borregaard, FOV, Innu-Science, COOR, Textilia, Kwintet), as well as public sector (Södersjukhuset, Capio S:t Görans Sjukhus). The entire value chain from material producers (cellulose, bacteria), process industries (textile materials, cleaning products), and users (cleaning company) to specifiers (health sector) are represented. Figur 1. I-tex project partners.

28 H-3 A3834 Knitted mathematical solutions to three vascular surgery problems Torbjörn Lundh 1 1 Chalmers University of Technology and University of Gothenburg Knitted mathematical solutions to three vascular surgery problems We will discuss three different vascular surgery problems thatshare the feature that they were: formulated by professor ErneyMattsson of St. Olaf s Hospital in Trondheim, were solved using mathematical reasoning (in three very different meanings) and that these solutions are now all materialized in collaboration withsmarttextiles and the Knitting Lab at The Swedish School of Textiles in Borås. The three medical problems are: i) How to minimize scar tissue formation in by-pass-grafts? ii) How to remove a stent? iii) How to apply a compression bandage to give a precise pressure?

29 29 H-4 SOLFAMN-PHOTOTERAPEUTIC TEXTIL SYSTEM FOR CRIGLER-NAJJAR DISEASE Nils-Krister Persson 1,2, Elisabeth Södergren 1, Hanna Torell 1 1 Textilhögskolan vid Högskolan i Borås, Sweden. 2 Smart Textiles Högskolan i Borås, Borås, Sweden 1. Abstract En ljusbehandlingsfilt för behandling av sjukdomen Crigler- Najjar har utvecklats. Patienter med Crigler- Najjars sjukdom saknar förmåga att bryta ner ämnet bilirubin - en nedbrytningssubstans i naturliga omsättningen av röda blodkroppar. Höga bilirubinhalter leder inte bara till att huden och ögonvitorna antar en gulaktig ton, alltför höga halter av ämnet kan orsaka hjärnskador; dövhet, oförmåga att koordinera kroppsrörelser, krampanfall, muskelspänningar och döden [1]. För att hålla bilirubinet på en acceptabel nivå sker ljusbehandling h per dygn. Ljus av en specifik våglängd och irradians krävs. Dagens behandlingsmetod består av starka lampor placerade över en säng ca en meter från huden. Detta medför att patienten blir låst vid sin säng under hela behandlingstiden. En textil lösning är utvecklad som möjliggör portabilitet och förbättrad komfort. En spektral irradians på ca 90 W/cm 2 /nm, nås, vilket klarar kravet på 30 W/cm 2 /nm som AAP, American Academy of Pediatrics [2]ställer. Fig 1 Det textila systemet References [1]Shapiro, S. (2010). Chronic bilirubin encephalopathy: diagnosis and outcome. Seminars in Fetal & Neontal Medicine, 15, ss [2] Bhutani, V. (2011). Phototherapy to prevent severe neonatal hyperbilirubinemia in the newborn infant 35 or more weeks of gestation. Pediatrics, 128(4), ss

30 30 H-5 REGISTRERING AV FOTNEDSÄTTNING BASERAT PÅ PIEZOELEKTRISKA FIBRER Karin Rundqvist 1, Leif Sandsjö 1, Anja Lund 1, Nils-Krister Persson 1, Erik Nilsson 2,3 och Bengt Hagström 2,3 1 Högskolan i Borås, Borås, Sweden. 2 Swerea IVF,Textile and plastic Department,Möndal, Sweden. 3 Chalmers tekniska högskola, Göteborg, Sweden. 1. Introduktion Under lång tid har Högskolan i Borås, Swerea IVF och Chalmers samarbetat kring att ta fram piezoelektriska bikomponentfibrer tillverkade genom smältspinning. Fibern har en ledande kärna med ett hölje av polyvinyldifluorid (PVDF), som ger de piezoelektriska egenskaperna [1,2]. Ordet piezo kommer från det grekiska ordet för trycka eller pressa [3]. När ett piezoelektriskt material blir mekaniskt deformerat genom att det sträcks eller komprimeras uppkommer en elektrisk spänningsförändring som kan registreras. Sensorisk funktionalitet är eftertraktat inom medicinska tillämpningar men också på sportområdet för att kunna optimera användarens prestation. De framtagna piezoelektriska fibrerna har egenskaper likvärdiga sedvanliga textilfibrer vilket gör det möjligt att integrera dessa sensorer i klädesplagg utan att påverka plaggets komfortegenskaper. I denna studie integrerades piezoelektriska fibrer i en strumpa för registrering av fotnedsättning av häl respektive främre fotsula. Detta för att undersöka möjligheten att utveckla en portabel sensorplattform för fotnedsättning tänkt för träning och rehabilitering. 2. Metod PVDF fibrer integrerades under hälen och under framfoten i en befintlig strumpa. Då elektriska signal från fibern bara kan registreras tillsammans med en yttre elektrod tvinnades ett elektriskt ledande garn runt PVDF fibern bara på de ytor under foten där registeringen önskades. PVDF fiberns inre och yttre elektrod kopplades sedan till en elektrisk spänning på 2,5 kv under 10 s vid 70 C för att fibern ska ges de piezoelektriska egenskaperna. Tester utfördes genom att en försöksperson trampade/ gå på samma ställe och hoppade med strumpan på foten och signalerna registrerades i ett PC-oscilloskop. 3. Resultat Användartester visar att de piezoelektriska fibrer som användes i strumpan är så tunna att de inte är märkbara vid långvarig användning. Det enkla tramp- och hopptestet visade att det är möjligt att se isättning av häl och fram fot. Figur 1 visar skillnaden mellan signalerna när testpersonen trampar respektive hoppar på samma ställe. Vid tillverkning av piezoelektriska strumpor är det möjligt att definiera från vilka delar av fotsulan som registrering ska göras genom placeringen av den yttre elektroden. 4. Diskussion Med dessa strumpor är det möjligt att mäta tidsskillnaden mellan isättning av häl och framfot, vilket ger en indikation på hur placeringen av foten ser ut vid isättning. Nästa utvecklingssteg är en miniatyriserad blåtandsenhet som kan anslutas till de piezoelektriska fibrerna och skicka signalen till en mottagare, så som en smartphone eller liknande för loggning och visning av de registrerade signalerna. Figur 1: Trampning (vänster), resp. hoppning på samma ställe (höger). Nedre kurva är hälen, övre kurva är framfoten. Referenser [1] Lund, A.; Jonasson, C.; Johansson, C.; Haagensen, D.; & Hagström, B.: Piezoelectric polymeric bicomponent fibers produced by melt spinning, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 126, (2012) [2] Nilsson, E.; Lund, A.; Jonasson, C.; Johansson, C.; & Hagström, B.: Poling and characterization of piezoelectric polymer fibers for use in textile sensors, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 201, (2013) [3] Kutz M. (ed), Handbook of Materials Selection, John Wiley & Sons, Inc., New York (2002)

31 SAMMANFATTNINGAR Diagnos och behandling Session J Moderator: Stefan Candefjord och Andreas Fhager 31

32 J-1 FRÅN AMBULANS DIREKT TILL RÄTT VÅRDNIVÅ FÖR PATIENTER MED STROKE Carita Gelang 1, Jan-Erik Karlsson 2 1 Verksamhetsutvecklare, Ambulans- och prehospital Akutsjukvård, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg 2 Vårdenhetsöverläkare, Strokeenheten, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg 1. Introduktion För patienter med akut stroke är tid till propplösande behandling avgörande för att minimera skadans utbredning i hjärnan och därigenom minska risken för handikapp eller död. Det är därför väldigt viktigt att snabbt få patienten till röntgen för att kunna diagnostisera stroke och snabbt ge behandling. Behandlingen ska sättas in inom 4,5 h efter symtomdebut för att kunna ge resultat. Tyvärr kommer 90% av strokepatienterna in efter den tidsgränsen, pga symtomen inte tas på allvar, men även för dessa patienter är det viktigt att snabbt komma till en strokeavdelning för vård på rätt vårdnivå direkt. Denna grupp fick tidigare i genomsnitt vänta närmare 5, 5 h på akutmottagningen innan de kom till avdelningen. Väntetider på mer än 4 h på en akutmottagning ökar risken för komplikationer och mortalitet. 2. Metod Då ambulanssjuksköterskan identifierat en patient med misstänkt stroke avgör tiden och symtomen om det kan vara aktuellt med akut behandling med propplösande medel. Ambulanssjuksköterskan tar då direktkontakt med neurologläkare som avgör om det kan vara aktuellt med akut behandling, och i så fall utlöser strokelarm på sjukhuset. Röntgen personalen förbereder för att ta emot patienten direkt och läkare och strokesjuksköterska tar sig till röntgen för att eventuellt snabbt kunna starta behandlingen. Ambulansen kör med blåljus till sjukhuset och går raka vägen till röntgen med patienten. Visar röntgen en propp kan propplösande medicin ges till patienten direkt i blodet. Detta är vårdkedjan Rädda Hjärnan. Om patienten med strokesymtom inte inkluderas till Rädda Hjärnan, ska den ändock till en strokeavdelning direkt, förutsatt att patientens tillstånd är relativt stabilt. Ambulanssjuksköterskan följer en checklista för inklusion- och exklusionskriterier och ringer en koordinator, ansvarig för alla strokeplatser på Sahlgrenska Universitetssjukhusets tre stora sjukhuskroppar, som meddelar ambulansen på vilket sjukhus och avdelning dom kan direktinlägga patienten. Kontakt med läkare behöver inte tas. Detta är vårdkedjan Hjärnvägen. 3. Resultat För Rädda Hjärnan patienter kan vi påvisa tidsresultat från det patienten kommit till sjukhus tills propplösande behandling satts in på 25 min, vilket är bäst i Sverige. Detta ökar markant patientens möjlighet att komma tillbaka till ett normalt, eller nästintill normalt, liv. En mätning (Modified Ranking Score) gjord 2010 visade att 31% av patienterna som gavs akut behandling vid stroke kunde återgå till ett helt normalt liv. För att ytterligare öka den procentsatsen gjordes en förändring att påskynda processen genom att ambulanssjuksköterskan tog direktkontakt med neurologläkare och under 2011 var samma siffra 44%. För Hjärnvägen patienter innebär detta att från det att ambulansen fått larmet till patienten kommit i en säng på avdelningen har det i genomsnitt gått bara 55 minuter, och dessa patienter får träffa en läkare efter i genomsnitt 20 minuter på avdelningen. Detta minskar risken för komplikationer och mortalitet. Åtgärder, rehabilitering och vårdplanering kan starta tidigt vilket kan minska antalet vårddygn. Träffsäkerheten för ambulanssjuksköterskorna att identifiera dessa patienter är samma som läkarnas på akutmottagningen, vilket gör Hjärnvägen medicinskt säker. Förutom att vårdkedjorna gynnar patienternas möjligheter till tillfrisknande så innebär även detta minskade kostnader för samhället. Både gällande förkortade vårdtider, men även i efterförloppet med rehabilitering och möjligheter att återgå till ett fullt arbetsfört liv. I Göteborg under 2013 lades 378 patienter in direkt på Hjärnvägen och 220 patienter inkluderades i Rädda Hjärnan. Kostnaden för ambulansen är tiden som ökar för varje uppdrag med 20 minuter 4. Diskussion Både Rädda Hjärnan och Hjärnvägen har fungerat i flera år i Göteborg, och är föregångare till liknande vårdkedjor nationellt. Ständiga förbättringsåtgärder görs för att minska ledtider och därigenom öka patienternas möjligheter till ökad livskvalité efter en stroke. 32

33 33 J-2 The Emergence of Electrical Bioimpedance Monitoring for Prompt Detection of Stroke Damage Seyed-Reza Atefi 1, Fernando Seoane 1,2 1 KTH-School of Technology and Health, Huddinge, Sweden. 2 University of Borås, Borås, Sweden 1. Introduction Stroke is the third cause of death world-wide. In diagnosis and treatment of stroke time is brain. Most treatments for stroke such as recombinant tissue plasminogen activator rt-pa have a time window of hours before risks of treatment outweighs its benefits. Currently Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Compute Tomography (CT) is the mainstay of stroke diagnosis. Unfortunately MRI and CT are not available until patient reaches the hospital, even for those who make it to the hospital on time it takes them a median time of 105 minutes before they receive their scan results [1]. Therefore a noninvasive portable stroke detection device that can fit in an ambulance would be quite advantageous. 2. Electrical Bioimpedance and Stroke Electrical Bioimpedance (EBI) noninvasively measures passive dielectric properties of tissue i.e. impedance by applying an electrical stimulus in the form of current to the tissue and sensing the response in the form of voltages from the skin surface. The dielectric properties of tissue depend upon its structure and composition. Stroke damage, well in its ischemic or haemorrhagic version modifies both the structure and composition of brain. In haemorrhagic stroke where a blood vessel ruptures and blood flows into brain parenchyma measured impedance will decrease as blood is more conductive compared to surrounding tissue[2]. On the contrary ischemic stroke caused by occlusion of a vessel supplying blood to the brain will result in increased brain impedance. [2]. EBI has the capability to detect those changes and consequently EBI could potentially be used for prompt stroke detection if such changes could be detected in the early stages of stroke onset 3. Current approaches of Electrical Bioimpedance for Stroke detection In order to obtain the EBI of the brain it is possible to excite brain through a pair of electrodes either at a single frequency, multiple frequencies or a wide spectrum of frequencies. The measurement of surface voltages can be done by either a single pair of electrodes i.e single channel or via multiple pairs of electrodes known as multiple channels. Low frequency EBI analysis of EBI measurements performed in patients suffering acute stroke has been performed at Massachusetts General Hospital and have reported encouraging results. Such results suggest that changes in electrical properties of tissue in patients with acute stroke is significantly different from healthy subjects [3] Bioimpedance Spectroscopy analysis of transcephalic EBI measurements in the frequency range khz performed by the authors at Karolinska University Hospital on acute stroke patients within the first 12 hours has shown that differences between measurement channels symmetrically located from the mid-sagittal plane are remarkable in the magnitude of the spectrum, especially when compared with the EBI spectrum obtained with the same measurement channels in healthy volunteers [4] Electrical Bioimpedance Tomography has been also investigated for years by Holder s group by simulations [5] but recently Jieshi et al. have also reported changes in electrical properties of infarcted and haemorrhagic brain tissue using EIT and interhemispheric similarities of healthy brain impedance, confirming previous and their own simulation work.[2] 4. Discussion The use of EBI for assessment of brain damage has been investigated from the 1950 s. and during the last 2 decades different authors have proposed EBI as non-invasive method for cerebral monitoring however the progress in developing EBI as noninvasive stroke detection tool has been slow. This has been in part due to lack of an EBI spectrometer designed for cerebral monitoring purposes that meets the requirements for brain EBI studies. On the other hand most patients with acute stroke are potentially so vulnerable and not having a proper EBI spectrometer for intensive care unit has made it very difficult to obtain EBI from a large cohort of patients. However encouraging results have been reported in the last year giving hope for witnessing a significant breakthrough in the near future. References [1].Katzan, I.L., et al., Cuyahoga County Operation Stroke speed of emergency department evaluation and compliance with National Institutes of Neurological Disorders and Stroke time targets. Stroke, (4): p [2].Ma, J., et al., Exploratory Study on the Methodology of Fast Imaging of Unilateral Stroke Lesions by Electrical Impedance Asymmetry in Human Heads. The Scientific World Journal, : p. 18. [3].Kamalian, S., Bonmassar, G, Borgie, R, Schwamm, L, ERosenthal, E, Lev, M. An EKG for the Brain : Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) Can Non-invasively and Portably Distinguish Subacute Infarction from Acute and Subacute Intracranial Hemorrhage. in Radiological Society of North America 2012 Scientific Assembly and Annual Meeting Chicago IL. [4].Fernando Seoane, R.A., Jens Tomner, Konstantinos Kostulas and Kaj Lindecrantz, Electrical Bioimpedance Spectroscopy on Acute Unilateral Stroke Patients. Initial Observations Regarding Differences Between Sides. Unpublished. [5].Holder, D.S., Feasibility of developing a method of imaging neuronal activity in the human brain: a theoretical review. Med Biol Eng Comput, (1): p

34 34 J-3 STROKE DIAGNOSIS WITH A MICROWAVE-BASED SYSTEM Mikael Persson 1,4, Andreas Fhager 1,4, Hana Dobsıcek Trefna 1,4, Yinan Yu 1, Tomas McKelvey 1, Göran Pegenius 2, Jan-Erik Karlsson 3, Mikael Elam 2,3,4 1 Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden 2 Sahlgrenska Academy, Göteborg University, Sweden. 3 Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden 4 MedTech West, Göteborg, Sweden Abstract Microwave based diagnosis of stroke is investigated. Results from the development and two clinical tests are presented. Keywords: microwave system, stroke diagnosis 1. Introduction The fundamental problem in stroke health care today is to give treatment to the patients as soon as possible after the occurrence of the stroke in order to increase the likelihood of a good treatment result. The inherent challenge in reaching this goal is that approximately 85% of all strokes are ischemic (blood clot induced) and 15% hemorrhagic (bleeding) strokes. Thrombolysis (blood clot resolving medication), has been shown to significantly improve the outcome from ischemic stroke, if given within four and a half hours from the onset of the stroke. Giving thrombolysis to a patient with hemorrhagic stroke must be avoided; it would worsen the bleeding and could be directly fatal. Unfortunately less than 5% of the patients with a clot-induced stroke, who could benefit from thrombolytic treatment, are presently receiving it in time, [1]. The reason is at least partly due to the limited time windows for treatment, and delays in the diagnosis of the stroke. Thus a quicker procedure between stroke and diagnosis than today is desired. 2. Theory For the purpose of stroke detection research a prototype system has been built. Clinical trials have been performed on healthy humans and on stroke patients. The analysis has been made with algorithms based on classification and a statistical treatment of the data. So far the results are encouraging and most importantly all patients with a bleeding stroke has been correctly diagnosed. The results have been published, [2]. With the microwave based system the head is surrounded by a number of transmitting and receiving antennas mounted on a helmet. In the measurements each antenna is operated as a transmitter as well as a receiver for every possible combination of antennas. The statistical algorithm is trained on measurements on patients with a known diagnosis. 4. Results In this paper we will present the development of the system and results from two clinical studies showing proof of concept. 5. Conclusions A microwave based system for diagnosis of stroke can have a huge impact on the stroke care, and would result in a substantial increase of patients reaching a stroke diagnosis in time for introduction of thrombolytic treatment. This would lead to decreased suffering for individual patients, as the treatment result will improve, and to huge socioeconomic savings for the society. References [1] Albers, G.W., Olivot, J.M. Intravenous alteplase for ischaemic stroke. Lancet 369, , (2007). [2] Persson, M., Fhager, A, Dobsicek Trefna, H., Yu, Y, McKelvey, T., Pegenius, G., Karlsson, J-E, Elam, M. Microwavebased stroke diagnosis making global pre-hospital thrombolytic treatment possible. Accepted for publication in IEEE TBME. DOI /TBME , (2014).

35 35 J-4 HYPERTHERMIA TREATMENT OF CHILDREN WITH BRAIN CANCER Hana Dobšíěek Trefná 1, Joel Wanemark 1, Jonathan Jonsson 1, Pegah Takook 1, Johanna Gellermann 2, Mikael Persson 1 1 Chalmers University of Technology, Sweden. 2 University Hospital Tubingen Approximately 300 children annually develop a malignancy in Sweden and one third of these are brain tumors. Modern therapy cures 75% of all children struck with cancer [1]. However, the tough therapy, including radiotherapy, has both acute and long-lasting effects. Even low doses of ionizing radiation to the brain can cause intellectual impairment as well as perturbed growth and puberty [1], [2]. Hyperthermia has gained a reputation of effective radio- and chemo-sensitizer, which has minimal side effects. Our hypothesis is that the focused microwave hyperthermia will allow a reduced radiation dose with maintained treatment outcome and no added toxicity. In this paper, a novel antenna applicator for microwave hyperthermia allowing treatment of deep brain tumors is proposed. The applicator consists of up to 16 antennas placed around the head in a helmet-like set-up and operates at a frequency range of MHz. The self-grounded bow-tie antennas are housed in a molded plastic enclosure with the shape of a truncated cone. The inner space of the enclosure is filled with distilled water. The antennas are attached to a perimetric water bolus with a thickness of 2 cm and aligned with the head shape. The focusing ability of the applicator was investigated on a homogeneous SAM model and on a model of a 13-year old patient containing a spherical tumor of 2 cm radius. Two different tumor positions were investigated: the right frontal lobe and the central brain. The obtained SAR distributions are favorable, although a relatively high level of energy is also absorbed on the surface of the body. This heating is however not expected to cause problems as it can be cooled by blood perfusion and water bolus. Our results show that focused microwave heating in the brain is feasible and warrants further verification on phantoms. References [1] Gustafsson, G., Heyman, M., and Vernby, Å., Childhood Cancer Incidence and Survival in Sweden , Karolinska Institutet, Stockholm, [2] Lannering, B., Marky, I., Lundberg, A. et al. Long-term sequelae after pediatric brain tumors, Medical and pediatric oncology vol. 18, pp , 1990.

36 36 J-5 DESIGN OF A MICROWAVE DEVICE FOR PREHOSPITAL STROKE DIAGNOSIS Tobias Olsson 1, Samuel Lunde 1, Stefan Candefjord 1, 2 1 Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden. 2 MedTech West, Göteborg, Sweden 1. Introduction Medfield Diagnostics AB are currently developing a device for stroke diagnosis using microwave technology that can differentiate a haemorrhagic stroke from an ischemic stroke [1]. The aim of thus study was to create a concept product for how this technology could be implemented in prehospital care with focus on usability, functionality, and flexibility in order to enable use in ambulances. 2. Method The development of the concept product was an iterative process. It started with a study of anthropometric data in order to set the span of the head sizes the device needed to be adapted for. This was followed by user studies where several paramedics from different counties and other stakeholders were interviewed and observed in order to explore the needs set by the user and the use environment. The gathered information resulted in four concept ideas which were evaluated from a user perspective by revisits to the paramedics. The paramedics were shown the different concepts and gave their input and opinions regarding ease of use, possible user errors, and functionality. This was the foundation for the choice of one of the four concepts to further develop. The chosen concept was further refined and developed by function and user tests with mock-ups. 3. Results & Discussion The final concept product (Figure 1) is a portable stroke diagnosis device designed to work for a vast majority of the Swedish population in terms of anthropometrics. It consists of eight antennas placed on the head that are adjusted to the patient with three adjustments wheels. It has clearly marked interaction areas (in blue) that enable an intuitive usage and the large and sturdy handle makes it easy to handle and carry. A quick-release button facilitates to release the patient from the device in emergency situations. The product has been designed to work in any of the rough environments where the paramedics operate and considerations have been taken in order to fit it into an ambulance. The end result is an intuitive and easy to use product which by prehospital implementation has the potential to save both lives and costs for the healthcare by reducing the time to treatment for stroke patients. References [1] Persson M, Fhager A, Trefna HD, Yu Y, McKelvey T, Pegenius G, Karlsson J and Elam M, Microwave-based stroke diagnosis making global pre-hospital thrombolytic treatment possible, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, DOI: /TBME (2014). Figure 1: CAD-model of the concept product.

37 SAMMANFATTNINGAR Benledningshörsel Session K Moderatorer: Sabine Reinfeldt 37

38 38 K-1 Bone conduction hearing projects at Chalmers Bo Håkansson, Professor Department of Signals and Systems, Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden Back in 1977 Professor Brånemark at Gothenburg University and Professor Tjellström at the ENT department at Sahlgrenska University hospital installed the first skin penetrating abutments in three patients with severe hearing loss due to chronic ear infections. These patients had previously needed conventional bone conduction hearing devices that was ugly to wear and that had a poor sound quality mainly due to the dampening effect of the skin they were regarded as a last resort only used if nothing else could help. The idea with the new device was that the skin penetrating abutment should improve the bone conduction transmission to the skull bone and improve the wearing comfort for these patients. These new device were early named, the Bone Anchored Hearing Aid (BAHA). This was the starting point for a long and intensive research at Department of Applied Electronics (later merged into Department of Signals and Systems) with the purpose to develop sound processors, transducers (speakers) and other related equipment necessary for the BAHA to become clinically available. In order to optimize these new hearing components we also soon realized that we need to have more basic understanding about bone conduction transmission phenomena as well as gain more knowledge about hearing physiology. A long this road and in close collaboration with the research group at the ENT department at Sahlgrenska University hospital, a number of important bone conduction findings has been presented. Today the BAHA has been successfully developed and is used by more than patients worldwide. Beside the BAHA system some other applications has been developed by the collaborating research groups including communication headsets, audiometric bone conductors (B81) and a transcutaneous Bone Conduction Implant (BCI). The BCI is a recent and promising development of the BAHA where the skin can be kept intact by implanting the transducer under the skin and transmitting the sound wirelessly. This presentation will include the most important technical developments from the start 1977 until today. Also the most important basic bone conduction physiology findings over these years will be presented.

39 39 K-2 The Electro-Acoustic Performance of the New Bone Vibrator Radioear B81 - a comparsion with the conventional Radioear B71 Karl-Johan Fredén Jansson 1, Bo Håkansson 1, Leif Johannsen 2, Tomas Tengstrand 3 1 Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden. 2 Ortofon A/S, Nakskov, Denmark,. 3 Göteborg University, Göteborg, Sweden. 1. Introduction The objective was to evaluate the electro-acoustic performance of a new audiometric bone vibrator, the Radioear B81 from Interacoustics A/S, Assens, Denmark, see Figure 1 and comparison was made with the present Radioear B71. Hearing investigations of patients with suspected hearing loss comprises air and bone conduction threshold testing. Bone conduction hearing testing is used for assessing the degree of nerve loss and has been performed using the Radioear B71 bone vibrator ever since the 1970 s. However, the B71 is well-known to give less accurate results at low frequencies due to distortion. Therefore the B71 has been rarely used in assessing hearing for frequencies below 500 Hz. In an attempt to improve the low frequency performance, a new transducer principle called the Balanced Electromagnetic Separation Transducer (BEST) was developed [1]. Using the BEST principle, the static forces are counterbalanced so that non-linear distortion forces are reduced and maximum output levels can be increased. In collaboration between Ortofon A/S, Nakskov, Denmak, and Chalmers University of Technology, Sweden, the BEST principle has been further optimized and the motor unit as well as casing and electrical contacts has been adapted for efficient serial production of the B81. Figure 1. The Radioear B Methods The total harmonic distortion, maximum output, frequency response and electrical impedance were measured for six devices of each type (B71 and B81) on an artificial mastoid Brüel & Kjær 4930 where the bone vibrators were attached with a static force of 5.4 N according to ISO Compensation for the transmission thru the pad of the artificial mastoid was made in post processing. 3. Results The frequency response of the B81 was designed to replicate the B71 and it was found that they were practically identical except for a small deviation at middle frequencies where B81 is more efficient. Total Harmonic Distortion was considerably lower for the B81 at low frequencies. Most importantly, it was found that the B81 has db higher maximum permissible output hearing levels than the B71 for frequencies up to 1 khz (measured at THD = 6 % or Vin = 6 V RMS whichever comes first). Above 1 khz, the two devices are more similar. At 250 Hz, B81 (median 53 db HL) met the IEC requirements (45 db HL) whereas B71 (31 db HL) failed [3,4]. 4. Conclusions It was obvious that distortion at low frequencies is a serious problem with B71 where improvements are called for. In summary: B81 has generally lower distortion and higher output than B71 at frequencies below 1 khz Inclusion of bone threshold testing at 250 Hz can now be recommended for routine diagnostics In future studies, the acoustically radiated noise from the bone vibrator casing, static force dependence and robustness will be investigated. References [1] B. Håkansson. The balanced electromagnetic separation transducer: A new bone conduction transducer. JASA, 113(2), (2003). [2] ISO Acoustics Reference zero for the calibration of audiometric equipment Part 3: Reference equivalent threshold force levels for pure tones and bone vibrators. Geneva: ISO; [3] IEC Sound system equipment Part 3: Amplifiers. Geneva: IEC; [4] IEC Electroacoustics Audiometric equipment Part 1: Equipment for pure-tone audiometry. Geneva: IEC;

40 40 K-3 BONE ANCHORED HEARING: CURRENT RESULTS AND FUTURE DIRECTIONS Marcus Holmberg Oticon Medical AB, Askim, Sweden 1. Introduction The area of bone anchored hearing systems is evolving quickly, with huge patient benefit improvements in just the past few years. New implant designs have enabled a surgical technique resulting in much improved cosmetics. New competition has brought state-of-the-art technology to bone anchored sound processors, enabling all the functions you would expect from a modern high-end hearing aid, including wireless possibilities. 2. Current results The talk will give a brief update on these topics, based on results from a number of ongoing or concluded research studies in Europe. Firstly, studies focused on the implant survival rates and stability of the wide Ponto implant [1,2] will be presented. Data shows a very stable implant already at implantation, with a rapid osseointegration indicated by an increase in implant stability. The more stable implants have opened the possibility of using longer abutments, which in turn has given surgeons the possibility to start installing bone anchored implants without skin thinning. The results with longer abutments and this minimally invasive technique, called tissue preservation technique, will be discussed based on e.g. [3,4]. The conclusion is that this simplification of the surgery has led to substantial patient benefits. This is a great example on how implant improvements and surgical developments go hand in hand and spur each other. In terms of sound processing and wireless technologies, we will briefly recap the results achieved with state-of-the-art wireless enabled sound processors [5]. Including wireless technologies, enabling hearing aids to act like e.g. mobile phone headsets, has increased patient satisfaction. 3. Future directions We will also briefly look into what we believe is the future of bone anchored hearing systems. Based on the physics on bone anchored hearing, we have come to the conclusion that an implanted transducer with direct contact to the bone is the longterm way forward for bone anchored hearing. References [1] R.C. Nelissen, C.A. den Besten, E.A.M. Mylanus, M.K.S. Hol. Poster at CI 2014, Munich, Germany (June 2014). [2] S. Foghsgaard & P. Caye-Thomasen. Otol & Neurotol (2014) [3] M. Hultcrantz. Otol & Neurotol (2014). [4] A. Banerjee, D. Whelan D, M. Pringle, J. Hanif. Poster at CI 2014, Munich, Germany (June 2014). [5] A.J. Bosman, M.K.S. Hol, A.F.M. Snik, E.A.M. Mylanus. AudiologyOnline (May, 2014)

41 K-4 TECHNICAL DESIGN AND DEVELOPMENT OF A NEW BONE CONDUCTION IMPLANT (BCI) Hamidreza Taghavi, Bo Håkansson, Sabine Reinfeldt, Karl-Johan Fredén Jansson, Måns Eeg-Olofsson 2 Department of Signals and Systems, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden. ENT Department, Sahlgrenska University Hospital, Department of Otorhinolaryngology, University of Gothenburg, Gothenburg, Sweden 1. Introduction Hearing-impaired patients with sensorineural hearing loss are generally rehabilitated by using air conduction (AC) hearing aids. However, in some patients with middle ear and ear canal disorders, AC devices are not sufficient or cannot be used and hence, a bone conduction device (BCD) is an alternative. In BCDs, the sound is converted to vibrations that are transmitted through the skull bone directly to the cochlea. Since the early 1980s, the Bone Anchored Hearing Aid (BAHA) has been the dominant BCD and today nearly 150,000 patients have been rehabilitated by BAHA. Even though the BAHA has been successful, the skin-penetrating implant site needs life-long daily care and skin complications may occur. A new Bone Conduction Implant (BCI) has been developed as an alternative to the percutaneous BAHA and implanted for long-term use in six patients. In a BCI the skin is kept intact and the sound is transmitted wirelessly via an inductive link [1,2]. 2. Method The BCI consists of an externally worn audio processor (AP) and an implanted unit called the Bridging Bone Conductor (BBC), as shown in Figure 1. The AP includes microphones, a hearing aid battery, a digital signal processor (DSP), and an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) that drives the tuned transmitter coil. The BBC comprises a tuned receiver coil, a demodulator unit, and the capsuled transducer. To transmit the sound to the transducer through the intact skin, an inductive link is used. The sound is amplitude modulated and transmitted wirelessly to the BBC. A retention magnet system is used to keep the AP in place and align the transmitter and receiver coils to optimize the signal transmission. The inductive link gain has been designed to be fairly robust for skin flap thickness variations of 2-8 mm. The output force level and total harmonic distortion of the BCI were measured on Skull simulator in an acoustic measurement set-up. To measure the efficiency of the BCI, the battery current consumption of the BCI was also measured based on American National Standards Institute standards. 3. Results It was found that the maximum output force (peak 107 db re 1 µnewton) of the BCI is robust for skin thickness range of 2-8 mm and that the total harmonic distortion is below 8 % in the speech frequency range for 70 db input sound pressure level. The maximum output of the BCI occurs at 5 mm skin flap thickness, which has been chosen as the optimal skin thickness for the inductive link design. The current consumption is 7.5 ma, which corresponds to 5-7 days use with a single battery. The battery cost is then at the most 1 USD/week that corresponds to 50 USD/year, which is considered as acceptable. 4. Conclusion The bone conduction implant has been designed and developed for long-term use in patients. Major advantage over percutaneous BAHA is that the BCI leaves the skin intact. In this study it was found that the BCI can generate high enough output force levels for indicated patients with a sufficiently low total harmonic distortion. Furthermore, it has an output power that is robust to skin flap thickness variations, and has a battery drain that is reasonably low and where the battery will last for 5-7 days based on the patient use. References [1] Taghavi H, Håkansson B, Reinfeldt S. Analysis and Design of RF Power and Data Link Using Amplitude Modulation of Class-E for a Novel Bone Conduction Implant. IEEE Trans. Biomed. Eng 2012;59: [2] Taghavi H, Håkansson B, Reinfeldt S, et al. Technical Design of a New Bone Conduction Implant (BCI) System. Submitted to Int J Audiol (a) (b) Figure 1: (a) Principal design of the full-scale BCI. The BCI system with an implanted and capsuled transducer using a flat surface contact to the temporal bone. The vibrations are transmitted to the cochlea by means of bone conduction. (b) The BCI device with the audio processor comprising directional microphones, battery, program selector, and volume control (opposite side of program selector, not visible here). The DSP, ASIC, transmitter coil and external retention magnet are located inside the housing. The implanted unit includes receiver coil, internal retention magnet, demodulator and the miniaturized transducer. The BBC is sealed and molded in medical implant grade silicon. 41

42 42 K-5 MRI Induced Torque and Demagnetization in Retention Magnets for a Bone Conduction Implant Karl-Johan Fredén Jansson 1, Bo Håkansson 1, Sabine Reinfeldt 1, Hamidreza Taghavi 1, Måns Eeg-Olofsson 2 1 Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden. 2 Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden 1. Introduction Performing Magnetic Resonance Imaging (MRI) examinations of patients using implantable medical devices involves safety risks both for the patient and the implant. Hearing implants often use two permanent magnets, one implanted and one external, for the retention of the external transmitter coil over the implanted receiver coil to achieve an optimal signal transmission, see Figure 1. The implanted magnet is subjected to a magnetic torque induced by the MRI scanner. In this paper, the degree of demagnetization and a comparison between measured and simulated induced torque is studied for the retention magnet used in the Bone Conduction Implant. 2. Methods The torque has been measured and simulated in a homogeneous static magnetic field of 1.5 Tesla. For the experiment, twelve same size permanent magnets with two different coercive fields were used. The magnetic field was generated by a dipole electromagnet to mimic the field of the MRI scanner. Demagnetization was measured at 1.5 Tesla by the loss in retention force. For the simulations the software COMSOL Multiphysics was used. Figure 1. Illustration of the transcutaneous BCI system. One retention magnet is positioned in the transmitter coil of the audio processor and one in the receiver coil of the implanted bridging bone conductor. 3. Results The maximum measured torque was in average 0.20 Nm for the magnets with highest coercive field. Almost all retention force was lost due to demagnetization (71.4%) for the magnets with the lowest coercive field and only 7.7 % for the magnets with the highest coercive field. 4. Conclusion The BCI implant is believed to be MR conditional up to 1.5-T MRI if a compression band is used around the skull to avoid implant dislocation. This is so far not approved and requires further investigations. The demagnetization results suggest that a magnet with highest possible coercive field should be used. It was found that MRI induced torque of retention magnets can be investigated by a simulation model, but a minor correction might be needed at higher fields [1]. References [1] K-J. Fredén Jansson, B. Håkansson, H. Taghavi, S. Reinfeldt and M. Eeg-Olofsson. MRI Induced Torque and Demagnetization in Retention Magnets for a Bone Conduction Implant, IEEE Trans. Biomed. Eng. 61(6), (2014).

43 43 K-6 CLINICAL RESULTS OF A NEW BONE CONDUCTION IMPLANT Sabine Reinfeldt 1, Bo Håkansson 1, Hamidreza Taghavi 1, Karl-Johan Fredén Jansson 1, Cristina Rigato1, Måns Eeg-Olofsson 2 1 Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, Sweden. 2 Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg, Sweden 1. Introduction A bone conduction device called Bone Conduction Implant (BCI) has been developed by researcher groups at Chalmers University of Technology and Sahlgrenska University Hospital in Göteborg, Sweden. The BCI was approved for a clinical study 2012, and has so far been implanted in six patients with conductive or mixed hearing loss. The BCI consists of an external audio processor and an implanted unit called Bridging Bone Conductor. The skin is intact and the audio processor is attached with magnets. The implanted unit contains retention magnet, signal demodulator unit and a transducer providing the vibrations directly into the bone. The transducer is attached via a flat surface contact close to the bony ear-canal opening in the temporal bone. The external audio processor uses advanced signal processing and the signals are transmitted to the implanted unit via an inductive link. The objectives are that the surgical procedure should be safe and simple, that the BCI should give a significant rehabilitation effect (similar or better than a bone conduction device on headband), and finally that the BCI performance should be stable over time. 2. Method Six patients have got the BCI so far and they have been followed for 6-12 months with tone and speech audiometry, cone beam CT and implant functionality tests. The BCI audiometric performance has been compared to a Ponto Pro Power (Oticon Medical) on a headband. This presentation will focus on the audiometric results to illustrate the hearing rehabilitation of the patients. 3. Results The BCI offers a significant audiometric improvement over unaided condition and is also superior or similar to the reference device. The surgical procedure has been found easy and safe for the patients, and the transmission and attachment properties of the implanted unit were found to be stable over time. 4. Discussion The BCI offers a competitive rehabilitation for patients with conductive or mixed hearing losses for a number of reasons. The clinical results show that the BCI provide significant hearing rehabilitation, which is similar or better compared to a conventional bone conduction device. The BCI allows the skin to be intact. Furthermore, the audio processor is closer to the head and gives less wind noise. Another advantage is that the distance between the speaker (transducer) and the microphone is longer than in some alternative bone conduction devices, providing less feedback. The lower feedback makes it possible to wear a soft headwear. Also, the surgical procedure is simple and safe. The BCI patients in this study are satisfied. The BCI offers significant hearing rehabilitation with an intact skin solution.

44 SAMMANFATTNINGAR Nya Karolinska Sjukhuset, planering och upphandling av medicinteknisk utrustning Session L Moderator: Lars Carlsson 44

45 45 L-1 NYA KAROLINSKA SJUKHUSET, PLANERING OCH UPPHANDLING AV MEDICINTEKNISK UTRUSTNING Lars Carlsson 1, Linda Andersson 2, Alexander Rannaleet 3, Charlotta Palmgren 4, Joakim Stjernlöf 5, Peter Håkansson 6, Git Eliasson Karolinska Universitetssjukhuset 1. Introduktion Lars Carlsson, Programledare för MT och IKT-försörjningen till NKS och NKH inleder sessionen med en presentation av den övergripande strategin för NKS och ger en översikt över MT/IKT-programmet. 2. Innovationsupphandling som verktyg för att skapa världens bästa universitetssjukhus MT/IKT-programmet presenterar hur Karolinska Universitetssjukhusets använder innovationsupphandling som ett strategiskt verktyg för att skapa nya lösningar och säkra mer vård för pengarna i upphandlingsarbetet. Vidare introduceras innovationspartnerskapen samverkansformen där Karolinska Universitetssjukhuset skapar långsiktiga samarbeten med MTleverantörerna för att säkra kontinuerlig utveckling och innovation över hela livscykeln. Dessutom presenteras hur Karolinska Universitetssjukhuset arbetar med erfarenhetsdokumentation i programmet och projekten med fokus på lansering av flera Metodböcker för att stödja den egna organisationens och andra offentliga aktörers förmåga att använda innovationsupphandling. 3. Case 1: Bild och Funktion som stöd för optimering av vårdflöden Upphandlingsprojektet "Bild- och funktionsförsörjning till NKS som stöd för optimering av vårdflöden" är en s.k. innovationsvänlig upphandling och innefattar förbättring av resultatet i de tre vårdflödena "Akut hjärtsjukdom", "Stroke inklusive interventionsbehandling" samt "Avancerad cancer i bäckenet". Genom utvecklingen av en revolutionerande betalningsmodell och implementeringen av långsiktiga innovationspartnerskap engageras leverantörerna i förbättringsarbetet avseende hela vårdflödet och ersätts baserat på resultatet av detta. 4. Case 2: Sjukhusövergripande MT-system och informationshantering kan dessa rädda liv? Karolinska Universitetssjukhuset bedriver ett omfattande arbete med att samordna upphandlingarna av Sjukhusövergripande MT-system till NKS. Projektet berör system från patientmonitorering till ventilatorer och det sjukhusövergripande angreppsättet ställer särskilda krav på innovation och nya lösningar inte bara med avseende på slutprodukten utan även upphandlingsarbetet. Därutöver har ett omfattande arbete initierats för att finna nya lösningar för hantering av all den sjukhusövergripande data som produceras av systemen. 5. Case 3: Vård på distans Git Eliasson Tillsammans med 13 parter från näringsliv och akademi tar Karolinska Universitetssjukhuset ett gemensamt grepp för att möta behoven i framtidens hälso- och sjukvård. Målet är en nationell central knutpunkt en så kallad hubb som ska samordna lösningar och goda exempel. Inom denna hubb ska näringslivet få inspiration att möta vårdens behov av nya produkter, tjänster och metoder.

46 SAMMANFATTNINGAR Medicinska bilder II Session M Moderator: Ewert Bengtsson och Matilda Larsson 46

47 47 M-1 IN VIVO CAROTID ARTERY PLAQUE STRAIN ESTIMATION Erik Widman 1, Kenneth Caidahl 2, Matilda Larsson 1 1 Department of Medical Engineering, School of Technology and Health, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden 2 Department of Molecular Medicine and Surgery, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden 1. Introduction Carotid Artery (CA) plaque characterization is critical for the prevention of ischemic events. In clinical practice, ultrasound (US) based methods for plaque characterization are limited to visual assessment of morphological and echogenic properties. Since plaque stiffness has shown to correlate with plaque vulnerability, quantification of plaque strain throughout the cardiac cycle would be useful. Previously, we have developed and validated a 2D speckle tracking (ST) algorithm to evaluate plaque stiffness by measuring strain in CA plaque phantoms in vitro. The objective of this study was to demonstrate the feasibility of in vivo plaque strain measurements in atherosclerotic plaque patients, with the hypothesis that echolucent plaques with a large lipid or intraplaque hemorrhage core would exhibit larger strain compared to more echogenic fibrous plaques. 2. Method Long-axis US cineloops were collected in the CA from 7 patients (77 ± 6 years) on a GE Vivid E9 US machine at 10 MHz, 3.5 cm depth, 42 Hz, with two focal points on the arterial walls. Prior to ST analysis, the cineloops were visually analyzed and scored using 4 different measures by two experienced physiologists. The plaques were scored: 1) heterogeneous versus homogeneous; 2) smooth versus rough surface; 3) on the Gray-Weale (G-W) scale; 4) based on their Gray Scale Median pixel value. The cineloops were analysed by the in-house ST algorithm (kernel size 4x2 λ) with a region of interest placed in the plaque. The Pulse-Pressure (PP) adjusted peak negative radial and peak positive longitudinal strain from two cardiac cycles was averaged for each plaque and compared to the plaques G-W score. 3. Results Fig. 1a shows a sample echolucent plaque located in the CA bulb. Corresponding sample radial and longitudinal strain curves are shown in Fig. 1b. The absolute value of PP adjusted means and standard deviations for radial and longitudinal strain for in vivo plaques sorted by G-W classification (1, 2 correspond to echolucent plaques and 3 corresponds to echogenic plaque) can be seen in Fig. 1c. The results show increased radial and longitudinal strain in echolucent plaques compared to echogenic plaques indicating the possibility of characterizing plaque vulnerability based on strain. Figure 1 a) In vivo B-mode ultrasound image of an echolucent plaque located in the left carotid artery bulb of a 78 year-old man. The physicians outline of the plaque and the regions of interest for speckle tracking analysis are shown. b) Corresponding radial and longitudinal strain for 2 cardiac cycles. The patient s ECG curve is displayed for reference as a dotted line. c) The absolute value of Pulse-Pressure (PP) adjusted means and standard deviations for radial and longitudinal strain for in vivo plaques sorted by Gray-Weale classification.

48 48 M-2 SHEAR WAVE ELASTOGRAPHY FOR CAROTID PLAQUE CHARACTERIZATION IN VITRO PHANTOM STUDY Erik Widman 1, Elira Matsuki 1, David Larsson 1, Kenneth Caidahl 2, Matthew Urban 3, Matilda Larsson 1 1 Department of Medical Engineering, School of Technology and Health, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden 2 Department of Molecular Medicine and Surgery, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden 3 Ultrasound Research Laboratory Department of Physiology and Biomedical Engineering, Mayo Clinic College of Medicine, Rochester, MN, USA 1. Introduction Carotid artery (CA) plaque characterization is critical for the prevention of ischemic events. Plaque stiffness has been suggested for plaque characterization because elastic properties of plaques have shown to correlate with plaque vulnerability. Shear wave elastography (SWE) has previously been applied in arterial applications but assessment in plaques is challenging, due to geometry and inhomogeneity causing complex wave propagation. The aim of this study was to test the feasibility of SWE plaque characterization in an in vitro setup using mechanical testing (MT) as a reference. 2. Method Three CA phantoms (length: 100 mm, wall thickness: 3 mm, inner diameter: 6 mm, 10% PVA) were constructed with a soft plaque inclusion (phantom walls/plaques: 1/3 freeze-thaw cycles). The phantoms were placed in a fixture submerged in water with the plaques located in the anterior phantom wall. Radiation force generation and plane-wave imaging (8 khz) was performed in the plaque and wall using an Aixplorer system (Supersonic Imagine). The axial particle velocity of the propagating waves was tracked using a 2D auto-correlation approach (Figs. 1 a-b). Fourier analysis was applied to calculate phase velocity (ct) as a function of frequency. Shear modulus, µ, for the wall and plaque was obtained by fitting the ct curve to a thin plate model. Three data acquisition were made in each phantom in both the plaque and the vessel wall and thereafter averaged together. The shear modulus from SWE was then compared with shear modulus obtained from axial tensile displacement testing. 3. Results SWE estimations based on phase velocity detected lower shear moduli in the soft plaque inclusions than in the stiffer wall (Fig. 1c) and good agreement in shear moduli estimation was found between SWE and MT for both the plaque and vessel wall. Furthermore, there was little variation between repeated SWE estimations resulting in a low standard deviation, thus proving reproducibility for the method in the developed setup. The agreement between the vastly different experimental setups indicates the potential of the method to noninvasively characterize plaques and assessing vessel stiffness. Although the initial results are promising, it must be taken into consideration that the experimental setup was static and the phantoms where not pressurized. The method must be tested in a dynamic setup and to show the capability of stiffness estimation throughout the cardiac cycle prior to future ex-vivo and in-vivo studies. Figure 1: Axial displacement (µm) map of a shear wave propagating in a phantom soft plaque inclusion (a) and vessel wall (b). c) Average shear modulus (µ) of both left and right propagating shear waves for all phantoms and measurements for soft plaque inclusions and vessel walls estimated by shear wave elastograpgy (SWE) and mechanical testing (MT). d) Longitudinal B-mode image of a vessel phantom with a region of interest placed over the soft plaque inclusion during data acquisition.

49 49 M-3 Cardiac Fusion Imaging of Computed Tomography Angiography and 3D-Echocardiography for Improved Risk Stratification of Coronary Artery Disease Tim Nordenfur 1, Aleksandar Babic 2,3,4, Ivana Bulatovic 5, Anders Giesecke 5, Jonaz Ripsweden 5, Eigil Samset 2,3,4, Reidar Winter 1,5, Matilda Larsson 1 1 Department of Medical Engineering, School of Technology and Health, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden. 2 GE Vingmed Ultrasound, Oslo, Norway. 3 Cardiological Innovation Center, Oslo, Norway. 4 University of Oslo, Oslo, Norway. 5 Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden. 1. Background Coronary artery disease, the most common cause of death in the world, is caused by stenosis (plaque build-up) in the coronary arteries. The choice of treatment strategy is often based on: 1) anatomical information on stenosis locations, and 2) functional information on their haemodynamic relevance, e.g. myocardial deformation or perfusion. Inspecting a single fused image containing both anatomical and functional information, as opposed to viewing separate images side-by-side, facilitates this treatment choice and could reduce the number of patients exposed to the risks of invasive treatment [1]. The aim of this study is to develop a novel cardiac fusion imaging technique to combine 3D-echocardiography (functional information) with coronary computed tomography angiography (CCTA) (anatomical information). 2. Method 3D+time echocardiography (Vivid E9, GE Healthcare) and 3D CCTA (Light Speed VCT XT, GE Healthcare) data sets were been obtained from 20 patients with suspected coronary artery disease. The coronary artery tree was segmented from the CCTA images as part of the clinical image acquisition routine. A semi-automatic fusion algorithm was developed to perform the following steps: The left ventricle (LV) contour was detected in the CCTA image (Real-time Contour Tracking Library, GE Vingmed) and in the echocardiography images (4D Auto-LV Quantification, EchoPAC, GE Vingmed). The CCTA LV surface was coarsely aligned with the corresponding echocardiography LV surface through Procrustes analysis of automatically identified landmarks and further refined by the iterative closest-point algorithm. With the transform between the two imaging modalities known, the moving echocardiography LV surface was visualized along with the detailed CCTA coronary arteries. Myocardial strain values were estimated and visualized by colour-coding on the LV surface. 3. Results Preliminary fusion results from images of one patient have been obtained. Figure 1 shows the segmented LV endocardium from the echocardiography images aligned with the coronary artery tree from the CCTA image. Figure 2 shows instantaneous longitudinal strain colour-coded on the LV surface aligned with the coronary artery tree from the CCTA image. Figure 1: Fused image of coronary artery tree from CCTA and segmented endocardium surface from echocardiography during a) end-systole, b) mid-diastole, c) end-diastole. 4. Discussion Preliminary results show that fusion of CCTA and 3Dechocardiography images is feasible. However, the algorithm needs to be further developed to increase automation and include other functional parameters, such as myocardial perfusion. Moreover, a validation study to assess algorithm performance on multiple patients as well as diagnostic value will be performed. Figure 2: Fused image of CCTA coronary artery tree and echocardiography LV with colour-coded instantaneous nominal longitudinal strain. References [1] M. Namdar, T. F. Hany, P. Koepfli, P. T. Siegrist, C. Burger, C. A. Wyss, T. F. Luscher, G. K. von Schulthess and P. A. Kaufmann. "Integrated PET/CT for the assessment of coronary artery disease: a feasibility study." J. Nucl. Med. 46, no. 6: (2005).

50 50 M-4 ON DIFFERENT PHASES OF LONGITUDINAL MOVEMENT OF THE CAROTID ARTERY WALL IN HEALTHY HUMANS Magnus Cinthio 1, John Albinsson 1, Tobias Nilsson 1, Hans W Persson 1, Kjell Lindström 1, Åsa Rydén Ahlgren 2 1 Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, Lund University, Lund, Sweden 2 Clinical Physiology and Nuclear Medicine Unit, Department of Clinical Sciences, Malmö, Lund University, Lund, Sweden Using in-house developed ultrasonic methods on large arteries in healthy humans, we have shown that there is a longitudinal multi-phasic displacement of the intima-media complex during the cardiac cycle of the same magnitude as the well-known diameter change [1]. We have also shown that the outer part of the vessel wall, the adventitial region, in these vessels show the same basic pattern of longitudinal movement, but the magnitude of displacement is smaller than that of the intima-media complex, demonstrating shear strain intramurally [1]. The longitudinal movement of the arterial wall has recently gained increasing interest. Figure 1 shows the longitudinal movement (-) and the diameter change (----) of the common carotid artery in A) a 31year-old male, B) a 42 year-old female, and C) a 53 year-old male in supine position. The ECG is shown below as a reference. In healthy humans we have, so far, described three distinct phases of longitudinal movement of the carotid wall during the cardiac cycle (see figure); I) an antegrade movement in early systole, which later in systole is followed by II) a retrograde movement and in diastole III) a second antegrade longitudinal movement before the vessel wall returns to its initial position at end-diastole. We have also shown that the pattern of movement can differ between individuals of the same age and that the pattern is stable over a four-month-period [2]. In this presentation we now present two possible additional phases of longitudinal movement of the human carotid artery wall; one retrograde movement occurring just before the first antegrade movement (see figure 1, solid circle) and one antegrade movement/retardation (see figure 1, dashed circle) occurring just before the dicrotic notch seen in the diameter change curve. Both phases seem to be more or less distinct in different subjects and seem to change with age. Further studies on the longitudinal displacement of the arterial wall are needed to elucidate the underlying mechanisms, the physiological, pathophysiological and clinical implications of this phenomenon including its potential role as a novel biomarker for cardiovascular diseases. Longitudinal Movement (mm) A I III II Time (s) Diameter (mm) Longitudinal Movement (mm) B 31 year old male 42 year old female 53 year old male I II III Time (s) Diameter (mm) Longitudinal Movement (mm) C I II III Time (s) Diameter (mm) Figure 1: The longitudinal movement (-) and the diameter change (----) of the common carotid artery in A) a 31year-old male, B) a 42 year-old female, and C) a 53 year-old male in supine position. The ECG is shown below as a reference. Note I) an antegrade movement in early systole, which later in systole is followed by II) a retrograde movement and in diastole III) a second antegrade longitudinal movement before the vessel wall returns to its initial position at end-diastole. Note also one retrograde movement occurring just before the first antegrade movement (solid circle) and one antegrade movement/retardation (dashed circle) occurring just before the dicrotic notch seen in the diameter change curve. The latter two phases seem to be more or less distinct in different subjects and seem to change with age. References [1] Cinthio M, Rydén Ahlgren Å, Bergkvist J, Jansson T, Persson HW, Lindström K. Longitudinal movements and resulting shear strain of the arterial wall. Am J Physiol Heart Circ Physiol 291: H394-H402 (2006). [2] Rydén Ahlgren Å, Cinthio M, Persson HW, Lindström K. Different patterns of longitudinal displacement of the carotid artery wall in healthy humans are reproducible over a four-month-period. Ultrasound Med Biol. 38(6): (2012).

51 M-5 ENHANCEMENT OF ARTERIAL BLOOD-TISSUE CONTRAST USING EULERIAN VIDEO MAGNIFICATION ON ULTRASOUND IMAGE SEQUENCES A FEASIBILITY STUDY Kadkhodaee A 1, Vanoli D 2, Nyman E 2, Elias Johansson 3, Näslund U 2, Lindqvist P 2, Grönlund C 1 1 Dept Biomedical engineering R&D, Radiation sciences, Umeå University, Umeå, Sweden. 2 Dept public health and clinical medicine, Umeå University, Umeå, Sweden. 3 Dept pharmacology and clinical neuroscience, Umeå University, Umeå, Sweden. 1. Introduction One inherent limitation in ultrasound imaging is that the acoustic impedance of soft tissues are similar, resulting in low softtissue contrast. For vascular applications, it is of particular interest to obtain a high contrast between arterial blood and tissue for segmentation of hypo-echoic arterial plaques. The backscattered energy from the blood is usually very low and is periodically modulated by the cardiac cycle, because of the pulsative blood flow [1]. Eulerian Video Magnification, EVM [2] is a method to detect subtle and hidden motion in video sequences, and has gained a lot of interest in the last years. While the demonstrated applications have been video data, only a few reports on its feasibility on medical imaging sequences exist. The aim of this work was to assess the feasibility of using the EVM method to enhance arterial blood-tissue contrast in ultrasound image sequences. 2. Method Ten healthy subjects (33-41y) participated in this study. Longitudinal carotid exams were performed using a SonixTouch Research ultrasound system equipped with the L12-4 linear transducer (Analogic Ultrasound, Boston, US). B-mode image sequences over consecutive cardiac cycles were recorded at 100Hz frame rate. Eulerian Video Magnification, EVM, [2] was applied on the B-mode image sequences. The EVM method comprises spatial decomposition and temporal band-pass filtering to increase SNR of subtle changes of periodic events. In this work, 6 levels of decomposition was used and the bandpass filter was set +/- 0.5 Hz around the heart rate frequency. Enhancement of dynamic variation in blood echogenecity over the cardiac cycle was calculated as the ratio between the standard deviation of the blood signal to the standard deviation of a subcutaneous tissue signal. 3. Results and Discussion Figure 1 shows an example of the effect of EVM on an ultrasound image sequence. In general, complex patterns of intensity enhancement was seen. However, a consistent finding was that the blood region turned black during the systolic phase. The dynamic variation of the blood region was magnified on average 2.6 (+/- 0.7), range 1.5 to 4.1. The EVM method is similar to methods used in MRI for vessel segmentation [3] using bandpass filters around heart rate and thresholding of pixels. However, in the present case, the dynamic variations present very low SNR, and the spatial pooling is important. Tests on three carotid arterial plaques (results not shown here), indicated that method may be useful for plaque border segmentation. The EVM method was feasible to use for the enhancement of blood regions in ultrasound image sequences. M-mode Depth, a.u EVM M-mode [log] Peak systoli Peak diastoli Late diastoli Frames Figure 1: An example of a common carotid artery B-mode image sequence (top) and its corresponding EVM versions (bottom). References [1] Yeom, E. and Lee, SJ. Clin Hemorheol Microcirc. (2013) [2] Wu, HY. Rubinstein, M. Shih, E. Guttag, J. Durand, F. Freeman, W. ACM trans on graphics, 31 (2012) [3] Balédent, O. Henry-Feurgeas, MC. Idy-Peretti, I. Investigative radiology, 36, (2001) 51

52 M-6 TISSUE DISPLACEMENT IN MAGNETOMOTIVE ULTRASOUND IMAGING - SIMULATIONS AND EXPERIMENTS Tomas Jansson1,2, Maria Evertsson3, Esayas Atile3, Roger Andersson3, Sarah Fredriksson4, 1 Hans W Persson3, Ingrid Svensson3, Magnus Cinthio3 1 2 Clinical Sciences Lund, Biomedical Engineering, Lund University, Lund, Sweden, Medical Services, Skåne University Hospital, Lund, Sweden, 3Biomedical Engineering, Faculty of Engineering LTH at Lund University, Lund, Sweden, 4Geccodots AB, Lund, Sweden 1. Introduction Magnetomotive ultrasound (MMUS) imaging is a method that enables the use of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIO NP) as an ultrasound contrast agent [1,2]. The contrast is achieved by virtue of a time-varying external magnetic field whereby particles are set in motion. Since the material in which the particles are lodged, is also set in motion, this can be detected by ultrasound. We have in previous studies noted an induced displacement occurring outside nanoparticle-laden regions [2]. However, we have also found that these have opposite phase, and can thus be filtered out. It has been suggested that these opposite phase displacements are a result of a diamagnetic response of tissue or material free from iron oxide NPs [3], while we hypothesize that it is caused by mechanical coupling from SPIO NP laden regions. This study aims to compare experimental data to a simulation of generated displacements in response to a magnetic field. 2. Materials and Methods The situation was modeled in COMSOL as identical to the experimental: a solenoid with a cone-shaped iron core, and a phantom made from PVA with 5mm diameter inserts of added SPIO-NP at 0.4, 0.3, and 0.5 mg Fe/ml concentrations, contained in a container of acrylic plastic (inner dimensions 25x10x10 mm) positioned above the iron core tip. First the magnetic field extending from the iron core tip was simulated. From this the force on the magnetic material was calculated, and input to the second, structural mechanics, part where the force was applied to the NP-laden areas as a body load by a magnitude corresponding to the NP concentration. The insert and the surrounding material had identical properties in terms of Young s modulus, Poisson s ratio, and densit. Boundaries were modeled as fixed, but with a slip condition tangentially to the surface. 3. Results and Discussion In Fig 1, Panel A shows the experimental MMUS image, while panel B is the simulation (cut to show same field of view as panel A). Color is scaled according to the absolute value of the vertical displacement. Movement in-between inserts can be seen, of opposed direction. Panel C shows both displacement magnitude and direction as arrows, with trajectories that explain the opposed motion as a result of mechanical coupling. The tilt of the NP areas in panel A reflects attraction to the tip, while in the simulation lateral forces dominate. We suggest that this is due to the simulated slip condition at the boundary, which in reality presumably is a combination of slip and non-slip due to friction. References [1] [2] [3] J. Oh, M. D. Feldman, J. Kim, C. Condit, S. Y. Emelianov, and T. E. Milner, Detection of magnetic nanoparticles in tissue using magneto-motive ultrasound, Nanotechnology vol. 17: pp , 2006 M. Evertsson, M. Cinthio, S. Fredriksson, F. Olsson, H. W. Persson, and T. Jansson, Frequency- and Phase-Sensitive Magnetomotive Ultrasound Imaging of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles, IEEE Trans. UFFC, vol. 60, pp , A. L. Oldenburg, V. Crecea, S. A. Rinne, S. A. Boppart, Phase-resolved magnetomotive OCT for imaging nanomolar concentrations of magnetic nanoparticles in tissues, Opt. Express, vol. 16, pp , Figure 1: Experimental magnetomotive response (A), simulated (B and C). 52

53 SAMMANFATTNINGAR Avvikelsehantering Session N Moderator: Björn-Erika Erlandsson och Jessica Ylvén 53

54 N-2 OLYCKOR OCH TILLBUD INOM VÅRDEN ERFARENHETER FÖR EN SÄKRARE VÅRD Björn-Erik Erlandsson 1, Anders Waldenström 1 1 KTH Skolan för Teknik och Hälsa, Stockholm, Sweden 1. Introduktion I oktober 2010 en patient dog vid enheten för hjärtintensivvård vid Karolinska Universitetssjukhuset i Stockholm. Statens Haverikommission (SHK) beslutade att för första gången någonsin att utreda en negativ händelse som inträffade inom vården. 2. Statens Haverikommission SHK: s olycksundersökningar svarar i allmänhet på tre frågor: Vad hände? Varför hände det? Hur kan man undvika en liknande händelse? 3. Utredningen Patienten hade svår hjärtsjukdom vid inläggningen på sjukhuset för operation av en mekanisk hjärtklaff. Under operationen fick patienten en extern pacemaker för stimulering av hjärtrytmen. Efter operationen fick patienten behandlas på intensivvårdsavdelningen vid Thoraxkliniken. Fyra dagar efter operationen var det brist på sängar vid kliniken. Patienten flyttades då till hjärtintensiven, avdelningen för kardiologi (N25), som " satellit patient". Detta innebar att patienten efter flytten formellt fortfarande var under ansvar av läkarna på avdelningen för thoraxkirurgi men behandlades även vid N25 - avdelningen och medan sjuksköterskorna på denna klinik hade ansvar för omvårdnaden. Patienten var kopplad till en telemetrienhet för övervakning av hjärtaktiviteten. Dock infördes inte i telemetrienhet information om att patienten också hade en extern pacemaker. Pacemaker impulser kan felaktigt tolkas som patientens hjärtslag av övervakningsutrustning. I fall av hjärtstillestånd kan vissa arytmier kanske inte detekteras av systemet och därför ges inget larm. Under natten hittades patienten livlös i sängen utan påtaglig puls och andning. Åtgärderna för återupplivning gav inget positivt resultat, och patienten förklarades död. 4. Resultat Utredningen som utfördes under ledning av SHK, med deltagande av kompetenta experter, visade allvarliga brister som rör förvaltning, säkerhetshantering, tekniska och mänskliga faktorer, inklusive användbarhetsaspekter. Ett annat resultat som beskrives i rapporten var bristande efterlevnad av regler och bestämmelser som tillsynsmyndigheter i Sverige utfärdat. 5. Summering Resultaten diskuteras och förslag finns för hur man kan förbättra säkerheten. Problemet är både stort och komplex. Ur slutsatserna i SHK rapport förväntas att strukturen för ledning ska genomföras på ett effektivare sätt och leda till en vård med inbyggda och mer tillförlitliga säkerhetssystem. Detta skulle minska lidandet i vården, minska kostnaderna för skador i vården, och leda till minskade behov av insatser för att rätta till felen, och därmed till minskade kostnader Referenser [1] Statens Haverikommission, Slutrapport RO 2013:02, Dödsfall på hjärtklinikens hjärtintensivavdelning N25vid Karolinska Universitetssjukhuset i Solna, Stockholms län, den 17 oktober 2010, Dnr O-01/11, [2] SOSFS 2011:9 Ledningssystem för systematiskt kvalitetsarbete. [3] Handbok för Ledningssystem för systematiskt kvalitetsarbete. Socialstyrelsen. [4] SOSFS 2008:9 Användnigen av medicintekniska produkter i hälso- och sjukvården. 54

55 55 N-3 AVVIKELSEHANTERING VID MEDICINTEKNISKA ENHETER I SVERIGE OCH FÖRSLAG TILL RIKTLINJER Kjell Brännström 1, Mattias Holmgren 2, Caroline Hagström 3, Magnus Stridsman 4, Jessica Ylvén 5, Ingrid Selin 6, Mikael Rehnström 7 1 Ekonomistaben VLL. 2 MT Akademiska. 3 MT Örebro 4 MT Linköping. 5 MFT Sahlgrenska. 6 MT Danderyd. 7 Ordf. SAMTIT. 1. Introduktion Vid de medicintekniska chefernas konferens, 2012, fick reidarmtp:s ( arbetsgrupp i uppdrag att via enkät eller intervjuer sammanställa de medicintekniska chefernas (MTC) inställning till avvikelsehantering samt att analysera resultaten. Bakgrunden till uppdraget var att antalet avvikelser gällande Medicintekniska produkter rapporterade i Reidar hade blivit färre och LfMT ville undersöka orsaken till det och varför landstingen rapporterar som de gör. De goda exempel som arbetsgruppen Reidar fann utgör förslag till riktlinjer för avvikelsehantering vid de svenska medicintekniska enheterna. 2. Metod En webbaserad enkät med 25st frågor skickades till alla MTC i landet som vid tidpunkten var registrerade på ledningsnätverket för medicinsk tekniks (LfMT) akutlista ( En förkortad enkät skickades även till samtliga certifierade rapportörer i reidarmtp (CR) och ett urval av representanter från svensk användarförening för medicinsk teknik och it (SAMTIT, Sammanställningen av enkätsvaren bygger främst på den enkät som gick ut till alla MTC, men arbetsgruppen valde även att göra reflektioner mot de enkätsvar som inkommit från CR och SAMTIT. 3. Resultat Arbetsgruppens rekommendation utifrån enkätresultatens analys är att en säkerhetssamordnare bör finnas på alla medicintekniska avdelningar. Denna person bör arbeta med avvikelsehantering, riskanalyser och medicinteknisk säkerhet i största allmänhet. Samordnaren bör ha definierad tid avsatt för detta arbete. För universitetssjukhus och större länssjukhus är det inte orimligt att detta är ett heltidsarbete. Medicin teknik bör ta ansvaret för en fungerande avvikelseprocess inom det medicintekniska området. För att få tillräckligt mandat för att genomdriva och vidmakthålla rutiner bör uppdraget komma från landstingsdirektör eller chefläkare. Avvikelseprocessen måste dokumenteras tydligt liksom tillhörande rutinbeskrivningar och kommuniceras ut till vården, allra helst ända ut till enskilda medarbetare. Medicin teknik bör skapa sig nätverk av medicintekniska sköterskor, inköpare/upphandlare och varuförsörjning/materialkonsulenter. Det är av vikt att vårdens personal känner till den eller de personer inom medicinsk teknik som är ansvariga för avvikelseutredningar. I den mån patientsäkerhetsforum finns inom organisationen bör medicin teknik kräva en ordinarie plats i detta sammanhang. Saknas detta forum bör medicin teknik aktivt arbeta för att ett sådant skapas. Medicin teknik bör skapa sig en position i de datorbaserade avvikelsesystemens systemförvaltning så att medicinsk tekniks specifika sakkunskap tas till vara. 4. Diskussion Av de enkätsvar som registrerats framkom att medicinsk teknik vanligen ansvarar för avvikelser som rör medicinteknisk utrustning. En mindre del av svaren visar att medicinsk teknik ansvarar för alla medicintekniska produkter. Arbetsgruppen gör bedömningen att det krävs en relativt stor avvikelseorganisation om medicin teknik skall hantera alla avvikelser som rör medicintekniska produkter. Detta gäller i synnerhet om medicinsk teknik har ansvaret för hela landstinget eller om det är ett universitetssjukhus. Vi föreslår en uppdelning enligt nedan - Avvikelser inom hjälpmedelsområdet hanteras av den hjälpmedelstekniska organisationen. - Avvikelser inom IT-området hanteras av IT organisationen. Inom detta område kommer troligen komplexitetsgraden att öka markant de närmsta åren då många av dagens programvaror i vården kommer att omklassas till medicintekniska produkter. Här kommer således ett mycket gott samarbetet mellan IT- och MT organisationen att krävas. - Avvikelser med engångsmaterial hanteras av eller i samråd med varuförsörjning/materialkonsulenter.

56 56 N-4 AKTUELL MARKNADSKONTROLL FRÅN LÄKEMEDELSVERKET Brita Liljestrand Enheten för Medicinteknik, Läkemedelsverket, Sweden. Läkemedelsverkets tillsynsansvar över medicintekniska produkter innefattar kontroll av företagens hantering av produktsäkerheten, uppföljning av olyckor och tillbud med medicintekniska utrustningar, inspektioner av tillverkare samt granskning av planerade kliniska prövningar inom området.

57 SAMMANFATTNINGAR Akademiska utmaningar runt Göteborgs nya bild och interventionshus BOIC Session O Moderator: Jan Sternby 57

58 58 O-1 RÄTT PLATS FÖR MEDICINSK FYSIK OCH TEKNIK I ETT STORT BYGGPROJEKT Jonny Hansson, Boel Ahlmark Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg, Sweden. På Sahlgrenska Universitetssjukhuset, SU, i Göteborg pågår sedan närmare 10 år ett stort projekt där lokaler anpassade för den mest avancerade bild- och interventionsutrustningen ska byggas. Radiologi, nuklearmedicin med cyklotron, intervention och hybridoperation inklusive sterilcentral kommer att inhysas i Bild- och interventionscentrum, BoIC. Sedan starten har sjukhusets medicintekniska ingenjörer och sjukhusfysiker varit engagerade i planeringen och genomförandet av projektet. Den mellanposition vi som interna experter har inom sjukhuset är en position som ständigt måste vara följsam och proaktiv för att fånga upp viktiga frågor sjukhuset har att lösa. Detta blir särskilt viktigt i projekt med installation av så mycket avancerad medicinteknisk utrustning som kräver att rätt säkerhets- och kvalitetsval görs i varje moment. Sjukhusledning, berörda verksamheter, byggherre, projekteringskonsulter och byggentreprenörer är intressenter som driver sin del i projektet mot en förhoppningsvis gemensam målbild. Förändringar under projektets gång gör dock lätt att viktiga ställningstaganden glöms bort eller hoppas över när nya avväganden blir prioriterade. Medicinsk fysik och teknik på SU har under projektet haft huvudfokus på de kärnfrågor vi anser är vår uppgift att lösa och som vi vet att vi kommer att få stå till svars för när huset är klart och verksamheten är igång. Arbetet har på så sätt förändrats från att ta fram stödjande dokument i uppstarten via verksamhetsstöd och konsulthjälp i projekteringsprocessen till direkt projektledning av de mest avancerade medicintekniska installationerna. Presentationen kommer att belysa det strategiska upplägget för arbetet och vilka viktiga hållpunkter som bedömts mest kritiska under projektet.

59 SAMMANFATTNINGAR Ehälsa/IKT Session R Moderator: Leif Sandsjö och Bengt Arne Sjöqvist 59

60 R-2 itacih - Verksamhetsstöd för sjukvård i hemmet. Boris Magnusson 1, Jimmy Johanson 2, Hlin Thorgeirsson 2 1 Lunds Tekniska Högskola, Lund, Sweden. 2 Region Skåne 1. Introduktion Vård i hemmet blir allt vanligare. Läkarledd avancerad sjukvård i hemmet, asih, är en vårdform som ökar kraftigt. Ökad livslängd ger ökad förekomst av cancer och andra kroniska sjukdomar och bättre behandlingar leder till att patienten lever längre med sin sjukdom. Vård i hemmet blir ett attraktivt alternativ för patienter som då kan välja att vårdas hemma istället för på sjukhus. Kraven det ställer på ökat stöd, speciellt genom it-lösningar, är utgångspunkten för detta projekt som finansieras genom VINNOVAs program Utmanings-Driven Innovation. Projektet har under sina två första år studerat olika behov och implementerat och provat lösningar, för att nu under en andra fas fokusera på integration med verksamhetsstöd. 2. Bakgrund och behov Vård i hemmet ställer många nya krav på stödsystem. Från ett patientperspektiv är trygghet en förutsättning och från vårdens sida är effektivitet i en uppskalad verksamhet nödvändig. Dessa krav har vi försökt möta på olika sätt. Trygghet har vi främst med it-stöd, försökt möta genom förbättrad kommunikation patient-personal, och genom att studera olika lösningar för att koppla upp de, ibland livsuppehållande, apparater som finns i hemmet till kliniken så att de kan både monitoreras och styras på avstånd. På så sätt slipper patienten vara ensam med en avancerad apparat som konstruerats för att hanteras av utbildad personal på en klinik. Dessa delar har vi hittills huvudsakligen studerat under reglerad former, i lab och hemliknande former på kliniken. Effektivitet i hemvården begränsas dels av långa transporter (jämfört med på en avdelning) och dels av begränsningar i informationshantering utanför sjukhuset. Uppkopplade apparater tjänar även till effektivare vård då problem kan lösas och inställningar justeras på avstånd och ett oönskat besök med lång transporttid kan undvikas. Problemen med informationshanteringen har minst två sidor, dels begränsningar i tillgången till de it-system som finns på sjukhuset och dels att de är otillräckliga för mobil personal som har en mycket speciell arbetssituation. Information som t ex finns i pappersform, pärmar, etc på en avdelning är uppenbarligen inte tillgängliga i hemmet och vise versa. Den mobila arbetssituationen, i patientens hem, eller även i en stillastående bil, gör att lösningar baserade på t ex en bärbar dator blir opraktiska. En fragmentarisk arbetssituation som kräver många korta moment (anteckna, läsa instruktion etc) kräver smidig tillgång för att vara användbar. Lösa papper, kopiatorer, faxar, pärmar och telefoner är de i realiteten till buds stående medlen. 3. Ansats I denna del har vi arbetat med en lösning där den mobila sköterskan arbetar med en pekplatta där information kan registreras direkt t ex skattningar av olika slag, anteckningar, bilder kan tas, mätvärden kan registeras, och som erbjuder just den information som sköterskan behöver på fältet, adresser, kartor, instruktioner, checklistor etc. Dessa plattor är ständigt uppkopplade mot en server till vilken även datorer på avdelningen kan kopplas för att i realtid dela informationen åt bägge hållen. En sköterska i hemmet kan t ex i dialog med en läkare på avdelningen ta en bild, t ex på en hudförändring, som då omedelbart är tillgänglig för läkaren. Systemet har varit i bruk/utvärdering sedan mycket tidigt i projektet och det står klart att den form av interaktion en pekplatta erbjuder, och den integration av relevant information denna arkitektur erbjuder, är mycket värdefull i en mobil verksamhet. Mycket dubbelarbete och pappershantering kan på detta vis undvikas. Detta system utvidgas ständigt och funktioner som journalföring i LCP, tillgång till den interna läkemedelslistan (detta är ju "inlagda" patienter), samt videokommunikation står på tur att integreras via pekplattan. Behovet av kommunikation mellan personalen sköts idag ofta via telefon, med störningar (hos den som svarar) eller frustration (hos den uppringande vid uteblivet svar) som resultat. Här ser vi en ytterligare potential för effektivisering genom ett integrerat meddelandesystem när inte svar behövs omedelbart. I projektets andra fas tar vi nu in ytterligare verksamheter - njursviktspatienter, där utrustningen i hemmet består av personvåg, blodtrycksmätare där uppkoppling ger hopp om att kunna bidra med bättre avstämd uppföljning - och dialyspatienter där uppkopplad dialysapparat kan ge ökad trygghet och bättre uppföljning. På liknande sätt ser vi vad liknande insatser kan innebära för tidigt födda barn. I samverkan med en kommun tittar vi på det då än besvärligare informationsflödet kan stödjas. 4. Utveckling Komna så långt i projektet stod det klart att planering av personalens insatser var ett stort problem. Besök och andra aktiviteter är ofta repetitiva (t ex varje vecka) behöver kommas ihåg, planeras, bemannas etc. Insatserna vid besöken behöver beslutas och kommuniceras till sköterskor eller annan personal. All denna informationshantering sköts traditionellt via en tidbok på papper, resp sporadiska anteckningar. Alla är ständigt stressade av oro över att missa något viktigt. Detta behov möter vi nu med en digital planeringskalender integrerad med de andra funktioners. Detta verksamhetsstöd har visat sig fylla ett stort behov och har på kort tid blivit närmast omistligt. En viktig faktor för att få ett verkligt användbart system har varit vårt arbetssätt med mycket nära kontakt mellan personal/ användare och it-utvecklare, och extremt korta iterationer. Under denna fas har vi haft gemensamma möten varje vecka där den existerande funktionen har utvärderats, och ny funktionalitet har efterfrågats och prioriterats. Allt i små steg och ständiga iterationer i enlighet med idéerna från Agil utveckling. Detta är helt omistligt för att skapa it-system som är effektiva och smidiga att använda i en specifik arbetssituation, vilket ju är helt avgörande för ett verksamhetstöds värde. Detta står i stark kontrast till den traditionella modell för utveckling med omfattade insamling av krav innan utveckling och långa utvecklingstider, vilket tyvärr inte alltid leder till uppskattade resultat. References [1] Henrik Kniberg: Lean from the Trenches: Managing Large-Scale Projects with Kanban - Managing Large-scale Projects with Kanban. THE PRAGMATIC BOOKSHELF. [2] Jonas Söderström et. al.:

61 61 R-2 INTERAKTIV DISTANSLÖSNING FÖR MOTORISK TRÄNING AV PATIENTER MED STROKE I HEMMILJÖ Maria Ehn 1, Pär Hansson 2, Marie Sjölinder 2, Inga-Lill Boman 3, Mia Folke 1, Disa Sommerfeld 3, Jörgen Borg 3 1 Robotdalen, Mälardalens Högskola, Sweden. 2 SICS Swedish ICT, Stockholm, Sweden. 3 Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden 1. Introduktion Varje år drabbas ca personer i Sverige av stroke. För många av de drabbade orsakar sjukdomen långvariga, komplexa funktionshinder som innebär mångåriga behov av rehabiliteringsmedicinska insatser för att förbättra och bibehålla funktion, självständighet och livskvalitet. Sjukvårdens organisation för att möta rehabiliteringsbehoven efter stroke varierar över landet och omfattar ofta flera nivåer. Generellt finns ett uppmärksammat behov av tydligare ansvarsfördelning och samarbete mellan aktörer på de olika nivåerna. Modern sensor- och kommunikationsteknik ger möjlighet till kontinuerlig interaktion mellan terapeut och patient liksom mellan professionella handläggare i vårdkedjans olika faser. Dessa tekniker kan erbjuda lösningar på problem i vårdkedjan och har potential att öka kostnadseffektiviteten i sjukvårdens insatser. Detta projekt syftar till att utveckla ett tekniskt stöd för träning av motoriken efter stroke när patienten är i hemmiljö. Målet har varit att utveckla teknik som är användbar och svarar mot verkliga behov formulerade av patienter, närstående och rehabiliteringspersonal. För att uppnå detta har representanter för olika användargrupper involverats i hela utvecklingsprocessen. 2. Metod Utgångspunkten för arbetet har varit att utveckla en interaktiv teknisk lösning för motorisk träning i hemmiljö för tre olika grupper av patienter med stroke: (i) patienter nyligen utskrivna från sjukhusvård; (ii) patienter under utfasning av vård från neuroteam; (iii) patienter med stroke i kroniskt skede. Det övergripande behovet har varit ett stöd för regelbunden motorisk träning som patienten kan (och vill) använda både på egen hand och tillsammans med terapeut som finns på distans. För varje grupp, (i)-(iii), finns även andra diagnosgrupper av patienter, med liknande funktionshinder, för vilka träningsmöjligheterna skulle stärkas av en fungerande applikation. Metoden för framtagning av tekniken [Sjolinder, 2014] har haft följande faser: 1. Fördjupad behovs- och kravinventering genom workshops med användargrupper 2. Prioritering bland insamlade behov och framtagning av systemöversikt 3. Utveckling av datorstödda träningsprogram i nära samarbete med fysioterapeuter specialiserade inom neurorehabilitering 4. Teknisk integration av träningsprogram i system innehållande mjukvara för video-kommunikation samt verktyg för planering och uppföljning av träning 5. Insamling av användarfeedback på utvecklade prototyper (främst träningsprogram) från patienter och rehabiliteringspersonal I steg (1) och (5) deltog patientrepresentanter (rekryterades från Rehabiliteringsmedicinska Universitetskliniken, Danderyds sjukhus och Danderydsgeriatriken), representanter för rehabiliteringspersonal (arbetsterapeuter och fysioterapeuter från rehabiliteringsverksamhet inom slutenvård, öppenvård, primärvård och kommunal rehabilitering från Landstinget Västmanland, Västerås Stad, Örebro Läns Landsting, Örebro Kommun) samt närstående till patienter med stroke (rekryterades från Rehabiliteringsmedicinska Universitetskliniken, Danderyds sjukhus och Danderydsgeriatriken). Den utvecklade tekniken kommer i slutet av projektet att testas på patienter i en explorativ genomförbarhetsstudie. Patienter i genomförbarhetsstudien ingår i grupperna (i)-(ii) och rekryteras inom Stockholms Läns Landsting. 3. Resultat Vid de inledande workshopparna med användarna diskuterades olika behov hos patienter och personal samt övergripande i vårdkedjan. Exempel på befintlig teknik demonstrerades och diskussioner fördes kring produkternas användbarhet och olika krav på detta. Resultat från workshopparna var ett antal träningstillämpningar, som ansågs ha relevans för ett stort antal patienter med stroke som ansågs och vara lämpliga för teknikträning i hemmiljö. Vidare identifierades förslag på teknisk funktionalitet (inklusive krav på denna) som skulle kunna utgöra tekniskt stöd i dessa träningstillämpningar. En prioritering gjordes bland önskad funktionalitet. Resultatet av prioriteringen blev en tekniklösning baserat på detektion av patientens rörelse i hemmet samt video-kommunikation mellan patientens hem och terapeut på vårdinstans. Tekniken syftar till att patienten ska kunna utföra motorisk träning med stöd av en applikation med rörelseföljning. Patienten kan antingen träna själv eller med rehabiliteringspersonal på distans (via video). Applikationen innehåller datorprogram, som stöttar övningar som är relevanta inom motorisk träning för personer med stroke. Övningarna har olika svårighetsgrad där grundläggande nivå stöttar inlärning av rörelse och svårare nivåer innehåller motivationshöjande spelupplägg, som stöttar fortsatt träning av inlärd rörelse. För att instruktioner och feedback ska vara tydliga för den som tränar har applikationen utformats med avskalad grafik och en mindre mängd intryck. 4. Diskussion Utgångspunkten i arbetet har varit att utveckla teknik, som stöttar motorisk träning för patienter med stroke i hemmiljö. Tester av tekniken tillsammans med användare indikerar att lösningens tekniska funktionalitet anses värdefull och anpassad till sjukvårdens krav på distanslösningar och att de utvecklade träningsapplikationerna upplevs som träningsmotiverande av individen. Den pågående genomförbarhetsstudien kommer ytterligare undersöka teknikens användbarhet med avseende på de tre olika patientgrupperna och förväntas ge värdefulla resultat för vidare utveckling och utvärdering av teknikkonceptet. References [1] M. Sjolinder, M. Ehn, I-L. Boman, M. Folke, P. Hansson, D. Sommerfeld, S. Nylander, J. Borg. The HCI International 2014 Conference Proceedings, in press (2014).

62 62 R-3 DIGITAL STORYTELLING AS A TOOL FOR CONVEYING CANCER DIAGNOSES TO CHILDREN Maiken Beate Fjellanger University of Bergen, Norway 1. Introduction The experience of receiving a diagnosis of a life-threatening illness will be difficult for many, especially for children as they often have inadequate knowledge and understanding of what this entails (Fottland, 2004). It is therefore important that they receive thorough and accurate information about the disease together with the diagnosis, and that this information is presented in a child-friendly way. This is the essence of this project. The type of diagnosis chosen for this project is cancer, as research shows that this diagnosis evokes difficult emotions for many children (Fottland, 2004). According to Fottland (2004) many children have the perception that cancer implies death. The project goal is to create a digital storytelling tool that presents a story of a child that gets a cancer diagnosis and how the story main character experiences it, as well as what is happening in the body as the treatment develops. This way children will learn about the emotional as well as the medical aspects of the disease. The project has two focus areas; a psychological to facilitate the story-telling in a child-friendly learning way, as well as a technical with focus on interaction design. 2. Method Prior to the development various information holders (such as cancer doctors and child psychologists) will be interviewed to form a knowledge base that can help form the story. Focus groups with parents of children with cancer will also be held. A story will be designed, drawings will be made and a web application will be developed on this basis. Children will then be observed once they will have the prototype ready for them to test. This will help inquiring data about the interaction design. In addition, the children will be interviewed to extract qualitative information about their experience of using the prototype and learning from it. 3. The prototype and the expected results The prototype will be a responsive website that can be used on different devices (mobile, tablet, computer etc.). The application will function like an e-book, where different elements / characters in the story will be interactive to make the characters in the story more vivid. Conveying emotion will be emphasized in order to make the children aware that it is natural to go through different stages of emotions when faced with a cancer diagnosis. However this is still a proposal that will be discussed in interviews with child psychologists. Figure 1 shows a couple of suggestions for the main character in the story. Figure 1: Suggestions of the main character in the story The project is expected to provide an indication of whether digital storytelling would work well as a knowledge source for children with cancer diagnoses. The feedback from the user testing will be used to improve the interaction design of the prototype. A list of items most important for development of digital storytelling tools will be formulated. 4. Conclusion This project could contribute to the thought processes around child-friendly informing regarding the cancer diagnosis, and possibly how information technology can be utilized in this context. Cancer diagnoses could be presented differently from their treating doctors. With such a tool, the children will receive the diagnosis in a manner that is carefully customized for them. Hopefully, this research could open up new mind-sets in relation to children and diagnostics in general. References [1] Fottland, H. (2004) Kommer jeg til å dø? Kreftsyke barns betraktninger om døden. Barn, 2004 (3),

63 63 R-4 Hand-held Navigation Aid for Visually Impaired Using Haptic Feedback Daniel Innala Ahlmark 1, Jan van Deventer 1, Kalevi Hyyppä 1 1 Dept. of Computer Science, Electrical and Space Engineering, Luleå University of Technology, Luleå, Sweden The white cane is used by many visually impaired individuals as the primary aid for avoiding obstacles. In this it is unparalleled, but it cannot provide a large-scale view of the surroundings the way vision does. This makes navigating independently a challenge for the visually impaired. We are developing the Virtual White Cane (VWC), a device that uses sensors and haptic technologies to complement the limited view of the cane. Sensors makes it possible to probe obstacles far beyond the range of the white cane, and haptic feedback is familiar to users of the regular cane. The purpose of this device is to act as a complement to the standard cane, providing information about the surroundings that are beyond the cane's reach. This kind of extended view not only helps in anticipating obstacles, but also to navigate. The presentation will focus on the hardware of the currently developed prototype, in addition to some initial user experiences.

64 64 R-5 UTMANINGAR FÖR UTVECKLING OCH DESIGN AV NY TEKNIK FÖR KOMMUNIKATION OCH SAMARBETE INOM PREHOSPITAL AKUTSJUKVÅRD Hanna Maurin Söderholm Högskolan i Borås, Borås, Sweden 1. Introduktion Presentationen fokuserar på utmaningar relaterade till design, utveckling och implementering av ny teknik för prehospital akutsjukvård. Den baseras på forskningsprojektet Emergency Visualized: Exploring Visual Technology for Paramedic- Physician Collaboration in Emergency Care [1] med syfte att utforska potentialen hos visuell informations- och kommunikationsteknik (IKT) för samarbete mellan ambulanspersonal och läkare i akutsituationer. Projektet tar sin utgångspunkt i en jämförelse av 2D och 3D video, och utmynnar i en övergripande bild av olika typer av utmaningar för teknikutveckling inom prehospital akutsjukvård. 2. Metod Projektet grundas på två empiriska studier: dels en experimentell utvärdering som undersöker potentiell påverkan av visuell kommunikationsteknik (2D och 3D video) på en konkret vårdsituation [2][3], och dels en framåtblickande intervjustudie som undersöker olika (bl a akutläkare, ambulanspersonal, sjukhusledning) aktörers uppfattningar om visuell teknik i förhållande till sin egen och sin organisations nuvarande och framtida praktik och arbetssätt [4][5]. 3. Resultat Tillsammans ger studierna en bred bild av potentiella fördelar, risker och konsekvenser av att använda visuella tekniker för samarbete och kommunikation i akutsituationer. Fördelar kan ses både för vård och kommunikation i en omedelbar vårdsituation, och i ett större perspektiv, till exempel vid koordinering och samordning av transporter och resurser och bättre samarbete och förståelse mellan olika aktörer. Samarbetet mellan läkare och ambulanspersonal påverkas dock av att deras respektive arbetsmetoder är situerade i olika fysiska, professionella och organisatoriska sammanhang. Att lägga en visuell dimension till detta samarbete medför unika utmaningar för arbetet med att designa, utveckla, och implementera denna typ av teknik. Vidare tycks den visuella dimensionen i sig påverka hur akutsjukvård bedrivs och tillhandahålls, både på formellt och informellt plan, vilket i sin tur innebär en rad nya utmaningar i teknikutvecklingssammanhang. 4. Diskussion Sammantaget visar projektet på komplexiteten som uppstår när ny teknik, i synnerhet visuell sådan, införs för samarbete mellan olika yrkesgrupper inom prehospital akutsjukvård. De potentiella konsekvenserna av detta måste beaktas under hela design- och utvecklingsprocessen: när det gäller såväl tidiga stadier av konceptuell design, som i den faktiska utformningen av interface och teknik, och förberedelser och utbildning inför introduktion och implementering i de sammanhang där tekniken kommer att användas. Det är således centralt att både inkludera individuella intressenter och användare i utvecklingsarbetet, och att också förstå den komplexa övergripande bild som den prehospitala kontexten innebär något som i teknikutvecklingssammanhang ofta ignoreras eller underskattas. Detta är direkt avgörande vid utveckling och introduktion av ny teknik som ska vara rättfärdigad i ett större sammanhang och samtidigt användbar och meningsfull för den enskilde användaren. Referenser [1] H.M. Söderholm, Emergency Visualized: Exploring Visual Technology for Paramedic-Physician Collaboration in Emergency Care.Valfrid (2013) [2] D.S. Sonnenwald, H.M. Söderholm, J.E. Manning, B.Cairns, G.F. Welch, H. Fuchs, Exploring the potential of video technologies for collaboration in emergency medical care: Part I. Information sharing. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 59(14), (2008) [3] H.M. Söderholm, D.S. Sonnenwald, J.E. Manning, B.Cairns, G.F. Welch, H. Fuchs, Exploring the potential of video technologies for collaboration in emergency medical care: Part II. Task performance. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 59(14), (2008) [4] H.M. Söderholm, D.S. Sonnenwald, Visioning future emergency healthcare collaboration: Perspectives from large and small medical centers. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 61(9), (2010) [5] D.S. Sonnenwald, H.M. Söderholm, G.F. Welch, B.Cairns, J.E. Manning, Illuminating collaboration in emergency health care situations: paramedic-physician collaboration and 3D telepresence technology. Information Research 19(2) (2014)

65 SAMMANFATTNINGAR Posters P1-P20 65

66 66 P1 UTVÄRDERING AV EN STEGRÄKNARAPPLIKATION; MÄTNOGGRANNHET I OLIKA MÄTMILJÖER OCH POSITIONER Anna Åkerberg 1, Anne Söderlund 2, Maria Lindén 1 1 Mälardalens Högskola, Akademin för Innovation, Design och Teknik, Västerås, Sweden 2 Mälardalens Högskola, Akademin för Hälsa, Vård och Välfärd, Västerås, Sweden 1. Bakgrund Det är känt att fysisk aktivitet har positiv påverkan på kroppen och hälsan [1-3], dock finns det svårigheter med att mäta fysisk aktivitet på ett objektivt och tillförlitligt sätt. Den vanligaste metoden att mäta fysisk aktivitet är med stegräknare, vilka idag kan vara integrerade i andra produkter, som t.ex. mobiltelefoner. Det finns dock ett behov av att vetenskapligt utvärdera integrerade stegräknare gällande mätnoggrannhet och vilken position som är mest lämplig att använda när den används som stegräknare. I arbetet att uppmuntra befolkningen att öka sin nivå av fysisk aktivitet, vilket kan påverka folkhälsan positivt, är det viktigt att använda validerade metoder. Syftet med studien var att utvärdera en stegräknarapplikation gällande mätnoggrannhet i sex olika mätmiljöer och två olika positioner, jämfört med manuell stegmätning. 2. Metod Tjugo slumpvis utvalda testpersoner (9 män/11 kvinnor, medelålder 40 år, medel-bmi 25,4), promenerade i sin normala gånghastighet med samma stegräknarapplikation i två olika positioner. Testpersonerna promenerade på i förhand utvalda mätmiljöer enligt följande; Uppförsbacke, Nedförsbacke, Rak väg, Plant gräs, Uppför i trappor och Nedför i trappor. Samtliga mätmiljöer utgjorde 150 meter med undantag för trapporna som bestod av två våningar. Följande positioner användes i studien; höger bröstficka (Bröstficka) och vänstra nedre fickan (Byxficka) på en mätväst testpersonerna bar under mätningen. Stegen räknades även manuellt (M) med en mekanisk handräknare. Utrustning; iphone 4S (Apple Inc., Kalifornien, USA), med treaxlig accelerometer, mjukvara ios6.1.3, och stegräknarapplikationen Pedometer FREE GPS+ (Sport.com., Minsk, Vitryssland), v. 14. Studien är godkänd av Etiska nämnden, Uppsala (Ref; 2013/072). 3. Resultat Positionerna i Bröst- och Byxfickan utförde rimligt noggranna mätningar med likvärdig SD på plana underlag och i lutning (t.ex. Uppförsbacke: 190±13 (M), 178±12 (Bröstficka), 188±14 (Byxficka), Rak väg: 188±14 (M), 189±22 (Bröstficka), 196±21 (Byxficka) and Uppför i trappor: 59±2 (M), 55±10 (Bröstficka), 59±16 (Byxficka)). Repeated Measures ANOVA för både Uppförsbacke och Nedförsbacke var signifikant. Parvisa jämförelser för Uppförsbacke påvisade att positionen i Bröstfickan skiljer signifikant från M (p=0,002), och för Nedförsbacke skiljer positionen i Byxfickan signifikant (p=0,001) från M. ANOVA påvisade även signifikanta skillnader för Plant gräs, då jämförelser visade att positionen i Bröstfickan skiljer från M (p=0,048). Även Nedför i trappor påvisade signifikanta skillnader, dock var inte parvisa jämförelsen signifikant. Inga signifikanta skillnader påvisades vad gäller Rak väg eller Uppför i trappor. 4. Diskussion Denna studie har vetenskapligt utvärderat en stegräknarapplikation för iphone för att säkerställa dess tillförlitlighet i olika mätmiljöer och positioner. Studien visar att den utvalda stegräknarapplikationen klarade att utföra rimligt noggranna mätningar. Deskriptiv statistik visar att den utvalda stegräknarapplikationen mäter kontinuerligt något för låga mätvärden gällande fyra av sex mätmiljöer. Sammanfattningsvis påvisar denna studie att den utvärderade stegräknarapplikationen mäter med något högre noggrannhet på plana underlag jämfört med i lutning. Båda positionerna (Bröst- och Byxfickan), utförde noggranna mätningar på Rak väg och Uppför i trappor, dock varierade resultaten för de övriga mätmiljöerna, vilket gör att slutsats därmed inte kan dras gällande vilken position som var mest lämplig att använda. Denna utvärdering av en befintlig integrerad stegräknare bidrar till att ge befolkningen möjlighet att använda validerade metoder för att självmonitorera fysiskt aktivitetsmönster, vilket i sin tur kan bidra till förbättrad folkhälsa. Referenser [1] WHO. Global Strategy on Diet, Physical Activity and Health. Available from: latest access on 2014; May 15 (2004) Retrieved May 15, 2014, (2004). [2] C. Hillman, K. Erickson & A. Kramer. Be smart, exercise your heart: exercise effects on brain and cognition. Nature Reviews Neuroscience, 9:58-65 (2008). [3] ISPAH (International Society for Physical Activity and Health). The Toronto Charter for Physical Activity and Health: A Global Call for Action. Available from: latest access on 2014; May 20 (2010). Financial supported by: NovaMedTech (EU Objective 2) och Embedded Sensor Systems for Health (ESS-H, finansierad av the Knowledge Foundation).

67 67 A FUSION BASED SYSTEM FOR PHYSIOLOGICAL SENSOR SIGNAL CLASSIFICATION P2 Shahina Begum 1, Shaibal Barua 1, Mobyen Uddin Ahmed 1 and Peter Funk 1 1 Mälardalen University, Västerås, Sweden 1. Introduction Today, usage of physiological sensor signals is essential in medical applications for diagnoses and classification of diseases. Clinicians often rely on information collected from several physiological sensor signals to diagnose a patient. However, sensor signals are mostly non-stationary and noisy, and single sensor signal could easily be contaminated by uncertain noises and interferences that could cause miscalculation of measurements and reduce clinical usefulness. Therefore, an apparent choice is to use multiple sensor signals that could provide more robust and reliable decision. Therefore, a physiological signal classification approach is presented based on sensor signal fusion and case-based reasoning. To classify Stressed and Relaxed individuals from physiological signals, data level and decision level fusion are performed and case-based reasoning is applied as classification algorithm. Five physiological sensor signals i.e., Heart Rate (HR), Finger Temperature (FT), Respiration Rate (RR), Carbon dioxide (CO2) and Oxygen Saturation (SpO2) are collected during the data collection phase. Here, data level fusion is performed using Multivariate Multiscale Entropy (MMSE) and extracted features are then used to build a caselibrary. Decision level fusion is performed on the features extracted using traditional time and frequency domain analysis. Case-Based Reasoning (CBR) is applied for the classification of the signals. The experimental result shows that the proposed system could classify Stressed or Relaxed individual 87.5% accurately compare to an expert in the domain. So, it shows promising result in the psychophysiological domain and could be possible to adapt this approach to other relevant healthcare systems. 2. Method Signal classification approach has been done in two ways: 1) sensor signals classification using decision-level fusion and 2) sensor signals classification using data-level fusion. In the decision-level fusion, features are extracted from each sensor signal separately through the traditional feature extraction approaches i.e., considering time and frequency domains features. Five individual case-libraries have been constructed using extracted features from five signals. In the case retrieval step, it retrieves the most similar case from each case-library by matching each individual signal. Thus, the approach retrieves five classes for five signals and a weighted similarity function provides the final classification. In the data-level fusion, the signals are combined by means of a Multivariate Multiscale Entropy (MMSE) [3] algorithm where the algorithm provides us with a number of features. The features that are extracted then construct a new problem case and this new case is then feed into the CBR cycle. Here, the retrieval step retrieves the top most case and classifies the five-combined signal into Stressed or Relaxed class. A CBR [1,2][4,5] approach can work in a way close to human reasoning e.g. solves a new problem applying previous experiences, which is more common for doctors, clinicians or engineers. 3. Results In CBR, fuzzy similarity function is used for case matching, Leave-one-out approach i.e., one case is taken out at a time to match against the remaining cases in the case library and knn (K=2) is applied to retrieve similar cases. For the evaluation, two top most similar retrieved cases are considered; if both the query and one of the two retrieved cases belonging to a similar class then the number of correctly classified cases is counted as 1. Here, it is indispensable to mention that each case have been classified by an expert as Stressed or Relaxed. The achieved classification accuracy based on decision fusion is 100% for the Relaxed cases and 75% for the Stressed cases. For both Stressed and Relaxed cases, achieved accuracy is 87.5%. On the other hand, in the data level fusion based achieved classification accuracy is 100% for the Relaxed cases and 75% for the Stressed cases. In total, the achieved accuracy is 87.5%. Accuracy Considering Sensitivity i.e., percentage of cases that are identified as Stressed is 75% and specificity i.e., percentage of cases that are identified as Relaxed, is 100%. So, the overall obtained accuracy is 87% in both the cases i.e., data-level and decision-level fusion based classification. 4. Discussion In the proposed system, we have applied CBR since in CBR knowledge elicitation can be performed based on previous cases in a case library specially suitable for domains where domain knowledge is not clear such as in classification of sensor signals. We have in the proposed system applied MMSE for the data-level fusion and weighted average algorithm for the decision-level fusion. However, the data-level fusion based on features extracted through MMSE algorithm is more autonomous than the decision-level fusion based on features extracted using traditional approaches. So, such decision-level fusion is encouraged to use while necessary expert knowledge is available. An evaluation of the CBR system based on individual sensor signal has also been performed in this study. It can be seen that the classification accuracy using HR, RR, FT, CO2 and SPO2 are 75%, 87.5%, 75%, 81.25% and 75% respectively. These results imply that all individual parameters except the RR parameter provide less accuracy than both using the decision-level and data-level fusion. Moreover, sensor fusion provides us more reliable and information-rich judgment. Thus, the proposed fusion based approach could be of value to the systems where signals are coming from multiple sources. References [1] Aamodt, A. & Plaza, E., Case-based reasoning: Foundational issues, methodological variations, and system approaches. AICom - Artificial Intelligence Communications, 7(1), pp [2] Watson I., Applying Case-Based Reasoning: Techniques for Enterprise systems, (1997). [3] Ahmed, M. & Mandic, D., Multivariate multiscale entropy: A tool for complexity analysis of multichannel data. Physical Review E, 84(6), pp [4] Begum S., Barua S., Filla R., Ahmed M. U., Classification of physiological signals for wheel loader operators using Multi-scale Entropy analysis and case-based reasoning, Expert Systems with Applications, Volume 41, Issue 2, 1 February 2014, Pages , ISSN [5] Begum S., Ahmed M. U., Funk P., Xiong N., Folke M., Case-Based Reasoning Systems in the Health Sciences: A Survey on Recent Trends and Developments, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics--Part C: Applications and Reviews, 2010

68 68 P3 Automatic Segmentation Framework for MR Brain Images Abstract. This paper presents a novel fully automatic unsupervised framework for the segmentation of brain tissues in magnetic resonance (MR) images. The framework is a combination of our proposed Bayesian-based adaptive mean shift (BAMS), a priori spatial tissue probability maps and fuzzy c-means. BAMS is applied to cluster the tissues in the joint spatial-intensity feature space and then a fuzzy c-means algorithm is employed with initialization by a priori spatial tissue probability maps to assign the clusters into three tissue types; white matter (WM), gray matter (GM) and cerebrospinal fluid (CSF). The proposed framework is validated on multimodal synthetic as well as on single and multimodal real data with varying noise characteristics and spatial intensity inhomogeneity. The performance of the proposed framework is evaluated relative to our previous method BAMS and other existing adaptive mean shift framework. Both of these are based on the mode pruning and voxel weighted k-means algorithm for classifying the clusters into WM, GM and CSF. The experimental results demonstrate the robustness of the proposed framework to noise and spatial intensity inhomogeneity, and that it exhibits a higher degree of segmentation accuracy in segmenting both synthetic and real MR data compared to competing methods. Keywords: Magnetic resonance, brain segmentation, spatial tissue probability map, mean shift, fuzzy c-means.

69 69 P4 VALIDATING FREESURFER ANALYSIS OF LATERALLY TRUNCATED IMAGES Oscar Gustafsson 1,2, Maria Ljungberg 1,2, Lars Jönsson 3, Göran Starck 1,2 1 Division of Medical Physics and Medical Engineering, Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden. 2 Department of Radiation Physics, Göteborg University, Göteborg, Sweden. 3 Department of Radiology, Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden 1. Purpose/Introduction Anatomical MR-scans used for localizing the region of interest of an MR spectroscopy measurement do not necessarily include the entire brain. The use of automated morphometry on truncated images is not obvious, as most software is designed to analyze complete images. The aim of this study was to validate the use of morphometric results from the image analysis software FreeSurfer ( when laterally truncated images (fig. 1) are processed, i.e. to see if the morphometric results from non-truncated regions of the brain are affected by the truncation of the images. This would make automated morphometric analysis in retrospect possible also when the brain was not fully covered by the image scan. 2. Subjects and Methods T1-weighted 3D MR brain images of 12 healthy volunteers were acquired on a 1.5 T MR scanner with voxel size 1.17x1.17x1.25 mm to 37 sagittal slices were removed on either side of the image to simulate an anatomically equally large truncation for all subjects (fig. 1). The two sets of images, i.e. truncated and not truncated, were processed in FreeSurfer (v.5.1). The results of the main steps in the processing pipeline were visually inspected followed by manual corrections when errors affecting the final Figure 1: A truncated image output were present. FreeSurfer cortical thickness maps and volume measurements were analyzed pairwise. Differences in volume were tested with Wilcoxon signed-rank test, significance level p < 0.05 (False Discovery Rate-corrected, q < 0.05). To quantify the measurement error produced by the truncation the difference in morphometric measurement was calculated for each structure and at every vertex of the cortical sheet. The corresponding group means were then observed. 3. Results Only structures that were truncated proved to be affected significantly (table 1). The effect on the intra cranial volume was reduced by manual adjustments. No other processing step was found to be directly affected by the truncation. The average influence of the truncation on cortical thickness measurements was larger than 10 % only in the area of truncation (fig. 2). The mean absolute thickness difference, which is proportional to the standard deviation of the measurement error [1], was found to be comparable to was has been previously reported [1], i.e. about 5 %, when the truncated area was masked out (fig. 3). 4. Discussion/Conclusion Figure 2: Mean difference of the cortical The morphometric results from laterally truncated images processed by thickness between truncated and not truncated FreeSurfer v.5.1 can be used if they do not originate from the region of images on the left hemisphere smoothed with truncation. As the measurement error in the not truncated area was unaffected, Gaussian kernel (FWHM = 10 mm). The right the statistical power when studying cortical thickness differences should be hemisphere displayed similar results. unaffected. The results imply a possibility that images, which earlier may have been considered unusable for automatic morphometric analysis due to incomplete brain coverage, can be analyzed. References [1] X. Han et al. Reliability of MRI-derived measurements of human cerebral cortical thickness: The effects of field strength, scanner upgrade and manufacturer. NeuroImage 32, (2006). Table 1: Structures with a significant volume difference between truncated and not truncated images after manual adjustments Structure p-value Mean difference (%) Cortex volume (CV) Left hemisphere CV Right hemisphere CV Cortical WM volume (CWMV) Left hemisphere CWMV Right hemisphere CWMV Total gray matter volume Supra tentorial volume Intra cranial volume 0.06 a /0.006 b -2.7 a /-15,6 b a after manual adjustments on the Talairach transformation b before manual adjustments on the Talairach transformation Mean absolute thickness difference (mm) 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Left hemisphere Right hemisphere Masked Not masked Figure 3: Measurement error of the cortical thickness with and without masking the truncated area. The dashed/dotted lines represent intra/inter scanner errors from [2]. The bars indicate the mean and the vertical lines are one standard deviation.

70 70 P5 Postmarket Surveillance of Otrhopedic Implants using Web-technologies Ørjan Ertkjern 1 1 Department of Information Science and media Studies, University of Bergen, Bergen, Norway 1. Introduction In the European Union (EU) between 8-12 % of patients admitted to hospitals suffer harm from the healthcare they receive every year. There are many reasons for this, among others surgical errors, errors in diagnostics and medical device failures [1]. Currently there is no central system to log/archive failures of medical devices inside of Europe. Under the EU s medical device directive, surgeons are requested to report failures to the nation s relevant government department. In Norway the Helsedirektoratet has the responsibility for safety reporting under the Ministry of Health and Care Service [2]. In the US the Food and Drug Administration (FDA) has implemented such a web-based system called MAUDE (Manufacturer And User Facility Device Experience)[3]. The system has a search engine through which surgeons and even the general public can search information regarding all the failures collected within the system. At Haukeland University Hospital in Bergen, they are implementing an information system as a part of the failure retrieval centre where the goal is to support surgeons in the safety reporting which is done as a part of collecting explanted devices which are analysed by the Biomaterials laboratory in Bergen, so that they can be reported directly to the Helsedirektoratet. As the part of the effort to make reporting user friendly, the project has been launched together with the Department of Information Science and Media Studies to develop a system which is in the functionality and purpose similar to the MAUDE system. Ideally, this new system will be developed in the ways that will assist surgeons and potentially the general public to view all the failures collected and retrievable in a simple manner. Here presented project will therefore support integration of the data and creating a search engine like the MAUDE system. The work will be of national interest as the part of safety reporting, but integration into European systems and exchanges is already considered. 2. Introduction A web-based system is being developed as a proof of concept, with the goal of integrated resources in Bergen and beyond with the ultimate goal to enable the European Union framework for gathering and exchange of the information. During the research both qualitative and quantitative methods are simultaneously used. Elements that will be used from quantitative methods are surveys and quality interviews which will be used to acquire knowledge from the intended users of the system, which are mainly surgeons and to some extend representatives of the non-clinical users such as patients and their relatives. The aim of the survey in Norway is to understand the important user group s needs and get their feedback during the system development. The prototype will also be tested by using qualitative methods, as observation and interview, on some intended users to ensure that the system meets the usability requirements defined by Quesenbery [4], [5]. 3. Expected Results and Discussion The main goal of this research is to create a search engine and reporting system for medical device failure that should serve needs and interests of the main user groups as well as being complaint with the safety reporting regulations. For that purpose a couple of research questions that will be answered throughout this thesis: How could a web based-system be of service to the important user groups?, In what way, can reports about failed medical devices, be distributed as Open Linked Data in a secure way, without sharing any sensitive information and How database integration and systematic development of a web based system can have functionalities such as data integration and information extraction. The prototype will be tested and evaluated at the Haukeland University Hospital and taking into the consideration the Norwegian Arthroplasty Registry [6]. References [1] European Commission. (2014). Public Health: Patient safety. Retrieved March 27, 2014, from [2] Helsedirektoratet. (2014). Melding om svikt. Retrieved from [3] FDA. (2014). MAUDE - Manufacturer and User Facility Device Experience. Retrieved from [4] Quesenbery, W. (2003). The Five Dimensions of Usability. In UPA 2003 Conference. Retrieved from [5] Stone, D., Jarrett, C., Woodroffe, M., & Minocha, S. (2005). User Interface Design and Evaluation. Retrieved from [6] Helse Bergen HF, O. klinikk. (2014). Norwegian Arthroplasty Registry (Nasjonalt Register for Leddproteser). Retrieved June 06, 2014, from

71 71 BRAIN CONNECTIVITY ANALYSIS USING EEG DATA P6 Markus Johansson 1, Magnus Thordstein 2 1 MedTech West, Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden. 2 Department of Clinical Neurophysiology, Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden. 1. Introduction In order to increase the understanding of the information processing in the brain, it is of large interest to try to estimate the connectivities between different parts of the brain. Various methods for estimation of connectivity have been proposed in the scientific literature [1], but in this study the method Directed Transfer Function [1] is utilized. The method has previously been used for EEG data from sleeping adults and different connectivity patterns have been reported for wakefulness and different sleep stages [2]. Here, the application of the method to EEG signals from children is instead considered. 2. Method The Directed Transfer Function (DTF) describes influences of the different EEG channels on each other. In the calculation of DTF a multivariate autoregressive model is simultaneously fitted to all the EEG channels. A transfer matrix of the model can be obtained and the DTF can be calculated using that matrix. How this can be done in detail is discussed in [1]. 3. Results In this study EEG data from 20 healthy newborn children, registered with 21 EEG electrodes during four different stages of wakefulness and sleep, have been used. We intend to present results from estimations of connectivities between different parts of the brain, based on the EEG data. 4. Discussion The application of methods for connectivity estimation such as for example the DTF is not limited to sleep EEG for healthy brains. On the contrary, it seems likely that in the future the DTF and other similar methods, or possibly further developed versions of that kind of methods, for example may be useful for non-invasive investigation of brain function in children treated for brain tumours. Moreover, the DTF has already been used for several other applications, which is further discussed in [1]. References [1] K. J. Blinowska and J. Żygierewicz, Practical Biomedical Signal Analysis Using MATLAB, CRC Press, (2012). [2] M. Kamiński, K. Blinowska and W. Szelenberger, Electroencephalography and clinical Neurophysiology, 102, (1997).

72 72 P7 A PLAN FOR IMPLEMENTING AUTOMATIC LESION DETECTION IN BRAIN IMAGES ON THE BASIS OF MULTI-ATLAS BASED ANATOMICAL SEGMENTATION Agnes M. Tegen, Rolf A. Heckemann MedTech West at Sahlgrenska University Hospital, Institute of Neuroscience and Physiology, University of Gothenburg, Sweden 1. Introduction Anatomical segmentation in neuroimaging is a key step in extracting objective information from the images at hand. This step can, and is to a large extent, done manually by experts in the field. However, with the increasing importance of brain imaging in neuroscience and thus an increasing amount of imaging data, to only rely on analysis carried out manually is not always possible. Also, there is always a risk of bias when images are interpreted visually. A way to automate this process is atlas based segmentation. An atlas is an anatomical image paired with its corresponding manual labelling. Through image registration, we find a function that maps the voxels in the atlas space to the voxels in the target space, yielding an estimate of anatomical correspondence. This is then used to transfer the atlas labels to the target space. Using only a single atlas is inferior to manual labelling, but if multiple atlases are used, the accuracy of the target segmentation increases. The segmentations from multiple atlases can be consolidated to yield a single segmentation that contains fewer errors stemming from individual idiosyncrasies in the atlases or from random inaccuracies of the registration. The consolidation can be done in different ways, for example by taking the per-voxel modal value. Multi-atlas based segmentation has proved to be useful in many applications and is now a well-established method. An example implementation is MAPER (multi-atlas propagation with enhanced registration), a tool developed to segment magnetic resonance brain images [1,2]. Probability maps showing the occurrence of tissue classes generated are used in MAPER to increase robustness towards pathology in the targets. It is the state of the art in segmenting images of the human brain accurately and has shown its utility and validity in a number of applications [3]. 2. Problem description Since the method is based on the knowledge obtained through the atlas labels, a problem arises when a part of the target image displays a structure that is not represented by the atlas collection. This could be a lesion in the brain, for example tumours, bleeding, infarction, or focal inflammation. Not only are these not normally present in atlas brain images, but when they do occur, the visual features (shape, size, location) in the image are typically inconsistent. Automatically detecting and classifying lesions would be a very useful capability for diagnosis, therapy response assessment, and prognostication. 3. Possible solutions This problem can be attacked in multiple ways. Similar to existing atlases capturing normal anatomy, lesion atlases could be created. Since lesions vary in appearance more than normal anatomy, such atlases would have to be larger by a substantial factor, and algorithms would have to intelligently pre-select an appropriate subset for a given target. One could also use the symmetry of the brain as a starting point, where regions of asymmetry would indicate a possible lesion. Yet another solution is to estimate the likelihood for each voxel in the image of being out-of-atlas, i.e. belonging to a structure that is not represented in atlases. This approach was proposed by Asman et al. [4], who developed a model for detecting brain abnormalities in the context of multi-atlas segmentation. 4. Implementation plan We propose to implement out-of-atlas likelihood (OL) estimation as an extension to MAPER, enabling it to deal with lesions and increasing the range of its possible applications. The output would be a map of OL values for the target image. We are planning to generate OL maps for a broad variety of clinical images of brain images showing lesions. We will review the resulting OL map database visually and use data mining to discover correlations between OL presentations and lesion types. We expect to find that mathematical characteristics of the OL value distribution correlate with biological characteristics of the lesion. For instance, an isolated cluster of high OL values with distinct borders likely corresponds to a non-invasive tumour, while a cluster of high OL values with a less steep gradient towards the surroundings is more likely to correspond to a malignant tumour. Another approach involves using a sliding threshold of OL values: starting with the maximum value of OL found in the image and stepwise iterating towards zero, registering the shape characteristics of possible lesions at each step. Again, benign lesions will exhibit smooth boundaries through multiple iteration steps, while invasive will show up early as scattered regions with irregular boundaries. The information extracted from spatial OL analysis can be used to form masks that indicate potential lesions, which when applied onto the MR image make it possible to analyse intensity distributions within lesions. The histogram distribution of a non-invasive lesion will most likely be unimodal, but that of a malignant lesion will probably be multimodal. The process will be evaluated on records from real-life patients. If changes in visual descriptors can be found to correlate with the documented treatment outcome, the descriptors can be considered response markers. The validation will primarily focus on images displaying brain cancer. The novel applications could include monitoring progression of other diseases as well, for instance multiple sclerosis, and assessing response to treatment. It could also be used for monitoring recovery after traumatic brain injuries and as a decision aid in stroke management. In the context of brain surgery, it could aid in the supervision of post-surgical recovery and assessing radicality of tumour resection. In the long term we will extend the approach to other anatomical structures beside the brain. References [1] R. A. Heckemann, J.V. Hajnal, P. Aljabar, D. Rueckert and A. Hammers, NeuroImage, 33, (2006) [2] R. A. Heckemann, S. Keihaninejad, P. Aljabar, D. Rueckert, J.V. Hajnal and A. Hammers, NeuroImage, 51, (2010) [3] R. A. Heckemann, S. Keihaninejad, P. Aljabar, K. R. Gray, C. Nielsen, D. Rueckert, J.V. Hajnal, A. Hammers and The Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative, NeuroImage, 56, (2011) [4] A. J. Asman, L. B. Chambless, R. C. Thompson and B. A. Landman, Med. Phys., 40, (2013)

73 73 P8 Visual deviant stimuli produce mismatch responses in the amplitude dynamics of neuronal oscillations Sergei Tugin 1,2, Julio C. Hernandez-Pavon 1,2, Vadim V. Nikulin 3, Risto J. Ilmoniemi 1,2 1 Department of Biomedical Engineering and Computational Science, Aalto University School of Science, Espoo, Finland 2 BioMag Laboratory, HUS Medical Imaging Center, Helsinki University Central Hospital, Helsinki, Finland 3 Neurophysics Group, Department of Neurology, Campus Benjamin Franklin, Charité, University Medicine, Berlin, Germany 1. Introduction Neurons of the visual system at resting state produce strong alpha oscillations. The visual system is unique in this aspect. The visual Mismatch Negativity (vmmn) component of the evoked potentials (EP) is an indicator of automatic change detection [1]. Characteristics of the vmmn are well known for centrally presented stimuli [2], but have not been studied for peripheral stimulation. The common spatial pattern (CSP) is effective in studying multichannel data recorded from two classes or conditions [3]. Here, we use CSP to study oscillatory vmmn. 2. Method Eleven healthy subjects with normal vision were studied. Two screens were placed laterally from the medial head line (59 ). Two white rotating clockwise/counterclockwise stimuli on a black background were used. The duration of each trial was 1400 ms, about 800 trials were presented in an oddball paradigm, 100 deviants and 700 standards. Activities on the scalp were recorded with a 60- channel EEG system. The impedance of all electrodes was below 5 kω. Bad channels and epochs were removed. The data were filtered in alpha frequency band (8-12 Hz). Two classes were studied; pre-stimuli (-1000 to 0 ms) and post-stimuli (100 to 1000 ms) intervals for both standard and deviant data. The covariance matrices for pre and post stimuli data were computed. The generalized eigenvalue problem was solved to compute the spatial filters and spatial patterns maximizing the power difference between pre- and post-stimulus intervals [3]. The spatial filters were applied onto the preprocessed data and the event-related desynchronization /synchronization (ERD/S) were computed. 3. Results Oscillatory vmmn was found in all subjects. Peripheral stimulation produced ERD and ERS for both standard and deviant stimuli. ERD/ERS were statistically stronger for deviant than for standard stimuli p < The spatial patterns showed that ERD was located in central, parietal and occipital areas (Figure 1b), whereas ERS was primarily located in the occipital areas (Figure 1b). 4. Discussion CSP is an efficient method to study oscillations from peripheral stimulation. The detection of deviant stimuli is expressed both in desynchronization and synchronization of neuronal oscillations. ERD and ERS induced by deviant stimuli were stronger than the responses induced by standard data, which is in line with the traditional MMN in EP data. References [1] R. Näätänen, P. Paavilainen, T. Rinne, K. Alho. The mismatch negativity (MMN) in basic research of central auditory processing: a review. Clin. Neurophysiol. 118, (2007). [2] I. Czigler, L. Balázs, I. Winkler. Memory based detection of task-irrelevant visual change. Psychophysiology. 39, (2002). [3] B. Blankertz, R. Tomioka, S. Lemm, M. Kawanabe, K-R. Müller. Optimizing Spatial filters for Robust EEG Single-Trial Analysis. IEEE Signal Processing Magazine. 25, (2008). a) b) Figure 1: Oscillations and spatial patters. a) Mean of ERD and ERS. b) Spatial patterns for the first three and last three components.

74 74 P9 FAST VESSEL CENTERLINE TREE EXTRACTION ALGORITHM Kristína Lidayová 1, Hans Frimmel 1, Ewert Bengtsson 1, Örjan Smedby 2 1 Centre for Image Analysis, Uppsala University, Uppsala, Sweden 2 Centre for Medical Image Science and Visualisation, Linköping University, Linköping, Sweden 1. Introduction Vascular diseases became one of the top major killers in developed countries during the past decade. The key step towards an early diagnosis and quantification of vascular pathologies is the accurate visualisation and segmentation. The trend for accurate morphological imaging of arteries is to use minimally invasive therapeutic procedures such a Computed Tomography Angiography (CTA). The growing need for accurate and fast methods motivate us to develop a fast and fully automatic algorithm for vascular centerline extraction from CTA images. The algorithm is adapted to the tubular shape of vessels and is fast enough to permit interactive clinical use. It takes approximately 10 seconds for a 512x512x717 volume on a single cpu core. The centerline can be then easily used as a seed region for vascular segmentation. 2. Method The proposed method for fast extraction of vessel centerline tree consists of two main parts, shown in Figure 1. First the centrally located voxels/nodes being part of the tubular vessel structure are detected. Secondly, these nodes are linked together, gradually building up the vessel tree graph structure. The algorithm uses two passes. During the first pass, only reliable parts of the vessel structure are detected. During the second pass, additional small scale structures are added to the graph. Structures which do not belong to the vessels are removed in a final anatomy-based analysis. 2.1 Detection of centernodes The raw volumetric CTA data is first scanned by transverse, coronal and sagittal planes. Then using a simple filter points related to vascular structure are found and further examined. Points fulfilling all vascular criteria are considered to be part of the tubular vessel structure and are used as graph nodes. 2.2 Connection of centernodes The vessel nodes are linked together based on specific connection criteria. After all the nodes are connected for each node having at least two links the implicit length of all its branches is calculated. All insufficiently long branches are removed thereby final vessel centerline tree structure is obtained. 3. Automatic parameter selection We have developed a fully automatic way of tuning all parameters and constants used throughout the algorithm. Our method is based upon fittings of Gaussian curves to the image histogram. It allows us to find proper intensities for different human tissues, such a blood, muscles and fat. This information is needed for setting the parameters correctly. 4. Results and discussion The proposed method is still the subject of ongoing research showing promising results at this stage. We tested the method on different CTA datasets containing different parts of the human body. The evaluation was done visually by an experienced radiologist. He confirmed that our method was successful in finding the main vessels of interest. Figure 2 shows the detected centerline in the whole body CTA scan. The main advantage of the proposed method is its speed. Finding a centerline in CTA volume of a matrix size 512x512x717 voxels and bit depth 16 bits takes 12.9s. The algorithm is also fully automatic, which is a important property for medical use. (a) (b) (c) (d) Figure 1: Nodes are detected (left) and connected (right). Dashed lines will not be connected as their connection criteria are not fulfilled. Figure 2: The centerline of the whole body CTA scan (a) after the first and (b) the second pass and the resulting centerline (c) without and (d) with bones.

75 75 P10 Towards a liquid nitrogen cooled multi-channel MEG system M. Xie 1, J. F. Schneiderman 2, M. L. Chukharkin 1, 3, A. Kalabukhov 1, 3, and D. Winkler 1 1 Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden 2 MedTech West and the University of Gothenburg, Göteborg, Sweden 3 Moscow State University, Moscow, Russian Federation 1. Introduction Magnetoencephalography (MEG) is a method of mapping neural dynamics in the human brain via recording the magnetic fields produced by neuronal currents. Its passive and non-contact nature allows medical doctors and neuroscientists to safely and effectively diagnose, monitor, and study brain activity. In order to measure the extremely weak bio-magnetic fields (~100 ft) produced by brain activity, superconducting quantum interference device (SQUID) sensors are utilized [1]. State-of-the-art MEG systems are based on low critical-temperature (low-t c ) SQUID sensors with sensitivities of 1-5 ft/ Hz at 10 Hz [2, 3]. However, low-t c SQUID sensors require liquid helium cooling to reach their operating temperature (4 K). The price of liquid helium is rather high and it is expected to grow further [4], which becomes one of the main obstacles for MEG to be widely accepted in research and clinical practice. In addition, the large discrepancy in temperatures between the cold sensors and the room temperature environment demands thermal insulation that limits the sensor-to-subject distance to 18 mm at best. 2. Method Our group is developing high critical-temperature (high-t c ) SQUID sensors for MEG that can operate with liquid nitrogen cooling (with boiling temperature 77 K) [5]. The price of liquid nitrogen is almost 100 times cheaper of the price of liquid helium, which dramatically reduces the operation and maintenance costs of MEG systems. High-T c SQUID sensors essentially have a lower sensitivity of around 50 ft/ Hz at 10 Hz, but they can potentially be more effective for MEG recordings because they allow for a reduced sensor-to-subject distance (~1 mm). The left side of Figure 1 shows how our high-t c MEG system works with the sensors in close proximity to the subject s head. The two channels in our system can be aligned and operated independently. Figure 1: Left: setup of 2-channel high-t c MEG system that is capable of flexible alignment (only 1 channel pictured). Right: high-t c MEG recording of the alpha rhythm from the occipital region of a subject as he opens his eyes at 32 s. (a) Time trace (bandpass filtered around the alpha band, 8 12 Hz). (b) Spectrogram of the data presented in (a). 3. Results and discussion We have demonstrated the capability of our high-t c MEG system to record some well-known brain rhythms: the occipital alpha rhythm (shown on the right side of Figure 1) and the mu rhythm found in the motor cortex [5]. We have also carried out a series of benchmarking experiments where our high-t c system and a commercial low-t c system (Elekta Neuromag TRIUX) are compared in MEG recordings of auditory and somatosensory evoked fields in human subjects. We are presently developing a 7-channel high-t c MEG prototype. References [1] D. Cohen, Science, 175: (1971). [2] A.I. Ahonen, et al., Physica Scripta, T49a: p (1993). [3] M. Burghoff, et al., Metrology and Measurement Systems, 16(3): p (2009). [4] C. Witchalls, The New Scientist, vol.207, 29 (2010). [5] F. Öisjöen, et al., Applied Physics Letters, 100, (2012).

76 76 P11 FLU-ID: Development of a low-cost and portable nano-diagnostics unit for detection of pandemic influenza A. Kalabukhov 1, A. Jesorka 1, A. Sanz-Velasco 1, D. Winkler 1, J. Schneiderman 2, J. Blomgren 3, C Johansson 3, A.Ahlford 4, M.Nilsson 4, J. Albert 5, T. Zardán Gómez de la Torre 6, M. Strømme 6 1 Chalmers, Göteborg, Sweden. 2 MedTech West and the University of Gothenburg, Göteborg, Sweden. 3 Acreo Swedish ICT AB, Göteborg, Sweden. 4 Stockholm University, Stockholm, Sweden. 5 Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden. 6 Uppsala University, Uppsala, Sweden. 1. Introduction We present a new project supported by the SSF Synergy Medical Bioengineering program that aims for the development of a novel analytical platform for rapid detection of pandemic influenza [1]. An influenza pandemic is unlike any other public health emergency or natural disaster. In order to limit health related consequences as well as the economic burden, rapid, sensitive and specific diagnostic assays are critical to enabling adequate patient care, preventing patient-to-patient spread of infection and minimizing unnecessary antibiotic use. In this project, we are aiming to develop a low-cost and portable miniaturized-diagnostics unit that shortens the total time for the diagnostic test to < 60 minutes, while achieving a target sensitivity of 600 molecules per milliliter of sample. 2. Magnetic immunoassay The diagnostic principle relies on the detection of changes in Brownian rotation dynamics of fluid-suspended bio-functionalized magnetic nanoparticles (MNPs) [2]. Specific binding of biomolecules to the particle surfaces increases the hydrodynamic volume and modifies the characteristic Brownian rotation time. This change can be measured as, e.g., a frequency shift in the dynamic magnetic response of the particles. Nanomolar sensitivity of such an MIA implementation has been demonstrated [3]. To improve the sensitivity towards sub-picomolar levels, volume amplification using the padlock-probe-ligation technique [4] and RCA [5] will be used. The proposed assay is depicted in Fig. 1 [6]. After addition of padlock probes to the target DNA molecules, circularized padlock probes are formed by ligation. The circularized padlock probes are then amplified by the RCA mechanism, creating random-coiled DNA macromolecules. To detect RCA products, oligonucleotide-tagged MNPs are added that interlink the RCA coils. The particle incorporation results in a characteristic shift of frequency response that can be easily separated from sample containing no target molecules. 3. Magnetic readout The projected detection limit of the MIA requires extremely sensitive magnetic field sensors. Previously, we have utilized a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer for MIA readout [7]. The SQUID is one of the most sensitive sensors of magnetic field, but it requires cryogenic cooling down to the boiling point of liquid nitrogen (77 K, -196 ºC). In this project we will develop a cryogen-free SQUID system based on a commercially available microcooler technology from Kryoz BV, The Netherlands. The envisioned device prototype is shown in the Fig.2. In parallel with the SQUID readout system we will also develop a miniaturized high sensitive induction sensing system based on an earlier developed AC susceptometer system [8]. A magnetoresistive sensor based on the planar Hall effect and a induction coil based AC susceptometer (DynoMag) will additionally be used as a reference benchmark system. Figure 2. The envisioned portable diagnostic unit 4. Device integration All steps of the MIA will be will be performed on a disposable lab-on-a-chip system. The integration of nucleic acid extraction, amplification, and detection for the identification of pathogens in a lab-on-a-chip modality is well established. The microfluidic platform will be based on a water-in-oil droplet concept for liquid handling, processing and delivery. 5. Conclusions This interdisciplinary project brings together state-of-the-art bio- and nanotechnology and will enable rapid detection, identification and monitoring of influenza at the point of care. The methods and instruments developed in the project are of general use in molecular diagnostics and thus not limited to influenza detection. Many relevant microorganisms can be detected with a similar diagnostic approach. References [1] [2] Astalan, A. P. et al. Biosensors and Bioelectronics 19, 945 (2004). [3] Öisjöen, F. et al Biosensors and Bioelectronics (2010). [4] Nilsson, M. et al. Science 265, 2085 (1994). [5] Banér, J. et al. Nucleic Acids Research 26, 5073 (1998). [6] Strömberg, M. et al. Nano Letters 8, 816 (2008). [7] Schaller, V. et al. Lab on a Chip 9, 3433 (2009). [8] Zardán Gómez de la Torre, T. et al, Biosensors and Bioelectronics 29, 195 (2011). Figure 1. Schematic illustration of the padlock probe/rca-mnp [6].

77 77 P12 INNOVATION IN HEALTHCARE IMPROBABLE DIALOGUES FOR INNOVATION CAPACITY Ylva Askfors and Malin Hollmark Centre for Technology in Medicine and Health (Karolinska Institute KTH Royal Institute of technology Stockholm County Council) An essential ingredient for successful development of new solutions and services for healthcare include cross-disciplinary and multi-professional collaboration. Specifically, a prerequisite for innovation within healthcare is the communication of real needs from needs or problem owners to solution owner, i.e. communication between the patients, next-of-kin, industry, the healthcare sector and the academic community. The conditions for innovation and development within the Swedish healthcare system have however in recent years changed due to e.g. increased cost efficiency, production and administrative demands on healthcare staff. These changed conditions, coupled with future increased challenges and demands on an already pressured healthcare sector, necessitate a changed climate for innovation. Healthcare must be given opportunities to work as a knowledge organization [1] with interactions in a wide spectrum of research fields. There is no natural meeting ground for the problem owners and solution owners in Sweden today. Barriers for the meeting include diminished resources for healthcare staff to participate in collaborative R&I projects, a distinct division of the medical and technical faculties, no time or place for education of med in tech and tech in med, and too few opportunities for collaboration between problem owner and solution owner. Centre for Technology in Medicine and Health (CTMH), a collaborative centre at Karolinska Institute, KTH Royal Institute of technology Stockholm County Council, offers tools for collaboration and, meeting grounds for problem and solution owners. One such tool involves recruiting students from e.g. several engineering specialties for master thesis projects based on clinical needs. The prerequisites or the boundary conditions are that the needs have first been identified by fellow candidates from the program Clinical Innovation Fellowships [2] and subsequently validated by healthcare professionals. The validation is crucial in the process since this ensures the problem owner s/stakeholder's interest and incentive to participate in the ongoing work and in a potential implementation of the solution. This method thus provides an opportunity to open up an interdisciplinary discussion, an improbable dialogue, expanding the perspectives of both the trained staff and the students.. The improbable dialogue conceptualizes the unexpected dialogue between professionals and students that generally never meet professionally. This dialogue may ultimately result in the development of ideas, knowledge exchange where healthcare and academy learn from each other. CTMH with its tools, e.g. its program Clinical Innovation Fellowships, facilitates this learning process and is a catalyst for the improbable dialogue [2,3] To date, more than 40 master student projects have been performed with the described boundary conditions. By 1) educating master students from other fields than those traditionally found in healthcare settings and helping them to explore the potential in interdisciplinary work, and 2) by helping healthcare facilities to define master thesis projects from their own needs and recruit students as problem solvers, the stage is set for the improbable dialogue. Additionally, when involving master students from other universities and disciplines, such as industrial design and machine construction, as well as students from the medical faculty, we extend their interaction radius and contribute to a long-term connection, awareness and, hopefully, a long-term liaison between competencies that today are far apart. All this prepares for the cross-disciplinary multi-professional interaction needed for innovation within healthcare. Active networks and channels for communication between healthcare institutions that have participated in the program are created through the gained, and shared, experiences and understanding of innovative methods. The students gain experiences from the projects and develop an understanding of healthcare needs in addition to a deep knowledge about their subject. They also gain knowledge about the biomedical engineering field and the methodology for multi-professional collaboration. The theses projects, being collaborations with healthcare and different academic faculties, build networks of professionals in different fields, and generate dedicated projects to solve clinical needs. Introducing external competences in the form of open-minded master students willing to apply their fresh knowledge from the university and to adapt it for the healthcare context creates conditions for long-term interaction and understanding. As the amount of students educated not only in their respective discipline, but also in participating in the improbable dialogue increases, a critical mass of trained innovators with an understanding of healthcare and patient needs will be available for the healthcare system, the academy and the industry. References [1] Vindefjärd A. N., Nordström A., Medicinsk forskning måste nå patienterna, Dagens Samhälle [2] Pineiro E., Guve B., Haasl., Ulfvengren P., Lindahl M. (2011) Multi-professional innovation teams as amoeba 4 th International conference of Education, Research and Innovation Madrid (Spain) November 2011 [3] Askfors Y,,Hollmark M., Haasl S. and Guve B. "Learning in interdisciplinary networks for an efficient innovation system and an improved healthcare ICERI2013 Proceedings (2013): pp

78 78 P13 MONITORING OF RESPIRATION AND CARDIAC ACTIVITY BASED ON PIEZOELECTRIC TEXTILE SENSORS David Wristel 1, Anja Lund 2, Karin Rundqvist 2, Erik Nilsson 1,3, Bengt Hagström 1,3, Leif Sandsjö 2,4 1 Chalmers, Göteborg, Sweden. 2 University of Borås, Borås, Sweden, 3 Swerea IVF, Mölndal, Sweden, 4 MedTech West, Göteborg, Sweden 1. Introduction A piezoelectric material generates an electric signal when a force is applied. Depending on the force that is applied different signal amplitude is achieved [1]. It has been shown that the piezoelectric material PVDF (poly(vinylidene fluoride)) can be incorporated into textiles fibres with preserved textile characteristics [2]. In a recent study it was found that these fibres can stand the force involved in a weaving process, making it possible to manufacture textiles with piezoelectric characteristics [3] and can be used as textile sensors. However, textile sensors based on weaved piezoelectric fibers has limited low frequency response which does not allow to measure static forces. In this study it has been investigated whether it is possible to, electronically, extend the lower end frequency response of the system to be able to record respiration and heart beats. 2. Method Literature studies indicate that charge amplifiers typically are used as a signal conditioning circuit for piezoelectric signals. By creating a measurement setup which can generate repeatable and controllable stimuli it was investigated how component choices in named signal condition circuit alters the response. Using a digital oscilloscope, the signal direct from the textile and the output of the signal conditioning circuit could be compared. By investigating the output signal of mainly three different stimuli; 1) sinusoid, 2) ramp followed by step and 3) single step, different characteristic of the signal conditioning system and the piezoelectric textile sample could be compared. Using the findings it was desired to create a unit which can monitor respiration and cardiac activity live in a computer. The design criteria of the unit was that it should be simple, small and enable tuning to match piezoelectric samples as well as analogue to digital converter (ADC) requirements. 3. Results It was found that a circuit built on a charge amplifier can be used. The type of circuit enables control of the lower cut off frequency which can extend and enhance the low frequency characteristics of the piezoelectric signal. However, a lower cut off frequency also generates a time lag. Using the test setup it was shown that signal frequencies as low as 20 mhz could be recorded using the system. By considering the trade-off between high and low frequencies a system with the possibility to record respiration could be created. To be able to match interfacing requirements of the sample and ADC both tuneable amplification and offset was built in. The result of the circuit in use to monitor respiration is seen in Figure 1. In the figure a test person is wearing a band around the chest and breathe in different patterns; 1) normal, 2) fast and shallow and 3) deep and slowly. Note how the output follows the breathing patterns, but saturation of the amplifier may occur when taking deep breaths. It was verified that it was possible to alter amplification and offset to match the ADC. It was also verified that it is possible to detect heart beats, as long as other chest movements are limited. Figure 1: Different respiration patters recorded by the developed system. About 15s normal, 15s shallow and 10s of deep breathing. 4. Discussion It has been shown that it is possible to design a measurement system for piezoelectric fibres which can handle low frequencies to monitor respiration and heart activity picked up by a weaved piezoelectric textile band to monitor chest movements, and even heart beats if other movements of the body is kept to a minimum. A drawback and limitation of detecting respiration through chest movements is that any chest movements generates signal. In some applications this might be handled, whereas in others such movements need to be discriminated. Further work is needed to optimize the system regarding portability and relevant aspects in relation to the targeted application of the piezoelectric textile fibers. References [1] Fraden J., 2010 Handbook of Modern Sensors; Physics, Designs, and Applications. 4:th Ed. Ch. 3, pp ISBN Springer, New York [2] Lund, A.; Jonasson, C.; Johansson, C.; Haagensen, D.; & Hagström B.; Piezoelectric Polymeric Bicomponent Fibers Produced by Melt Spinning, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 126 (2012), pp [3] Rundqvist K., Piezoelectric behaviour of woven constructions based on poly(vinylidene) bicomponent fibres, Master s thesis -Report No , The Swedish School of Textiles, University of Borås (2013).

79 79 P14 TOTAL BODY MOVEMENT MONITORING USING A REGULAR SMARTPHONE CARRIED IN A SMART TEXTILE TIGHT SHIRT Sandsjö L 1, 2, 3, Candefjord S 3, 4, Andersson R 4, Carlborg N 4, Szakal A 4, Westlund J 4, Rundqvist K 2, Persson N-K 2 1, 3, 4, Sjöqvist B A 1 MedTech West, Gothenburg, Sweden, 2 University of Borås, Borås, Sweden 3 SAFER Vehicle and Traffic Safety Centre at Chalmers, Gothenburg, Sweden 4 Signals and Systems, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden leif.sandsjo@hb.se AIM: Today s high-end smartphones are typically equipped with both GPS functionality and movement sensors such as accelerometers and gyroscopes. The aim of this study was to explore to what extent inherent smartphone sensors can be used to monitor non-trivial total body movement. A specific aim was to test if a smartphone can be used to trace changes in body movement during a long distance running race. METHODS: First an inventory was made to sort out possible smartphone candidates based on sensor dynamics and system characteristics that provide enough amplitude and time resolution of the sensor signals for total body movement evaluation. RESULTS: A Google Nexus 4 smartphone was chosen for the study. This device is equipped with a combined accelerometer and gyroscope chip (MPU-6050, Invensense) allowing the sensor signals to be recorded with a sampling frequency up to 1 khz. In order to allow the smartphone to be easily carried a smart textile tight shirt was developed to carry the smartphone tightly fixed to the body (sternum). CONCLUSION: This study shows that non-trivial total body movements can be monitored and used in real-time evaluation based on the inherent sensors of today s high end smartphones. This opens up for inexpensive and easy access to long term monitoring of total body movements to be used e.g. in rehabilitation to inform or warn about specific activities or activity patterns. ACKNOWLEDGEMENT: This work was partly carried out in association with SAFER Vehicle and Traffic Safety Centre at Chalmers, Gothenburg, Sweden and within the InterReg IVA Öresund-Kattegatt-Skagerrak: EVINN EVentbaseret INNovation.

80 80 P15 BODYKOM MOBILE CARDIAC MONITORING SYSTEM: CURRENT STATUS AND DEVELOPMENTS Farhad Abtahi 1, Anders Björlin 2, Geng Yang 1, Fernando Seoane 1, 4 and Kaj Lindecrantz 1, 3 1 School of Technology and Health, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2 Kiwok Nordic AB, Stockholm, Sweden 3 Department of Clinical Science, Intervention and Technology, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden. 4 School of Engineering, University of Borås, Borås, Sweden 1. Introduction Mobile healthcare is an expending area where wearable devices are developed towards intelligent mobile to mobile and cloud based solutions. BodyKom mobile ECG monitoring is the first product of Kiwok, which was introduced at Karolinska University Hospital in It intends to provide solutions for new customer groups, new therapy areas and integrate health monitoring into the Internet of Things. Customer groups beside health care suppliers are sports/athletics market and the veterinary market. This system is certified according to MDD 93/42/EEC and is patented [1]. 2. System Design Overall view of system is depicted in Figure 1. BodyKom mobile ECG Monitoring consists of two parts, the patient equipment and a communication platform. Collection of diagnostic data is performed with standard electrodes connected to a recorder unit (3-12 leads ECG recorder from German partner SR Medizinelektronik). The data is then continuously transmitted to a mobile phone with a dedicated application, Android and J2ME apps are available, which securely sends data via a mobile broadband network to the server. System can trigger alerts by SMS or after occurrence of an anomalous cardiac event, which provides data for diagnosis and care intervention at an earlier stage. ECG signals can be exported to suitable formats for offline analysis traditional ECG analysis applications like e.g. Danica Aspect, GE Healthcare. 3. Discussion Mobile health solutions contribute to improving the healthcare by enhancing patient safety, reducing the time to diagnosis, and increasing the availability of healthcare resources. Combined, this means a more cost efficient healthcare. Mobile collection of ECG diagnostic data means that the patient can be monitored outside the hospital (at home or at work) until a rare health related event occurs or as long the care provider deems it necessary in order to establish an accurate diagnosis. The ECG recorder unit has the functionality to log an event experienced by the patient by a simple tap. A clear distinction to traditional methods is that a mobile solution has the ability to collect data during unlimited, limited by battery capacity, periods of time and to transmit it continuously to the care provider. 4. Current Developments Further developments for online/automatic analysis of signals are ongoing. Result of ongoing works could lead to a wearable solution based on printed electronics or textile electrodes such as the sensorized garments in the ATREC project [2] and the textrode straps for impedance cardiography [3]. 5. Acknowledgment Current work is supported by Vinnova (The Swedish Governmental Agency for Innovation Systems) through the Vinn Excellence Centres Program. References [1] Bjorlin, Anders, and Bjorn Soderberg. "Method for remotely monitoring biological data." U.S. Patent No. 7,933, Apr [2] Seoane, Fernando, et al. "Sensorized Garments and Textrode-Enabled Measurement Instrumentation for Ambulatory Assessment of the Autonomic Nervous System Response in the ATREC Project." Sensors 13.7 (2013): [3] Ruiz, Juan Carlos Márquez, et al. "Textrode-enabled transthoracic electrical bioimpedance measurements-towards wearable applications of impedance cardiography." Journal of Electrical Bioimpedance 4.1 (2013): Figure 1: Current System Architecture.

81 81 P16 A TEXTILE SENSOR USING PIEZOELECTRIC FIBERS FOR MEASURING DYNAMIC COMPRESSION IN A BOWEL STENT Anna Vahlberg 1, Anja Lund 1, Maria Bergström 2, Per-Ola Park 2, Erik Nilsson 3, Bengt Hagström 3 1 University of Borås, Borås, Sweden. 2 Södra Älvsborgs Sjukhus, Borås, Sweden. 3 Swerea IVF, Mölndal, Sweden 1. Introduction Stent treatment is currently used to open strictures in arteriosclerotic vessels and to dilate malignant strictures in the airways and in the gastrointestinal tract. Gastrointestinal stents are made from Nitinol, a titanium alloy with shape memory properties, which makes the stent dilate after insertion. A frequently occurring problem in gastrointestinal stent treatment is spontaneous stent migration. Due to this problem, non-covered stents are preferred as they are held in place by the stricture, compared to stents covered with a silicone-film. A recently introduced indication for stent treatment is covering of postoperative or ulcer-caused gastro-intestinal perforations and leaks [1]. In these cases silicone-covered stents are used to seal the leakage, and the risk of stent migration increases. As the main function of the bowel is to pass its contents forward, it may be assumed that the bowel will also try to pass a stent forward down the gut. It may further be assumed that the mechanical properties and the geometrical shape of the stent will affect the probability of migration. These factors are not yet scientifically studied. In this work, novel piezoelectric textile fibres were integrated in a stent, and their function as sensors for bowel movements was characterised. The piezoelectric fibres have the ability to generate an electric voltage in response to elongation. 2. Method Piezoelectric fibres were melt spun as previously reported [2]. They were coated with a conductive silicone, Elastosil LR 3162 A/B (Wacker Chemie AG) which constitutes the outer electrode, and then manually inserted/sewn into a Hanarostent (M.I. Tech) as shown in Figure 1. A second sensor-stent was prepared by attaching a woven textile with integrated piezoelectric fibres to the surface of the Voltage (V) stent. The stent was subjected to dynamic compression using in-house constructed tools, and the fibres piezoelectric outputs with respect to the position and amplitude of compression was measured using an oscilloscope (PicoScope 5442 A). C D E F Time (s) Figure 1 (left): A stent with integrated piezoelectric fibres. Figure 2 (right): Voltage outputs as a function of time. The stent is subjected to a constriction moving from left (C) to right (F). 3. Results and discussion Compressing the stent caused the piezoelectric fibres to generate a voltage. Figure 2 shows the piezoelectric outputs from a sensor-stent that was pulled through a constricting passage. As the point of compression shifted (with time) from fibre C, over D and E to F, the fibre s respective output signals reached their respective maxima. The overall results indicate that the integrated piezoelectric fibres generate output signals with amplitudes that can be correlated to the amplitude and position of compression. It was further seen that the sensor effect was equally present both with piezoelectric fibres sewn directly into the stent, and with a woven structure attached to the surface of a stent. The need for calibration, due to variations in sensitivity between individual fibres, is still to be addressed. 4. Conclusions The results from the present study indicate that piezoelectric fibres, integrated in a stent for gastrointestinal use, will be able to sense bowel movements. While some work remains concerning calibration and signal interpretation, a sensor-stent is expected to be useful as a tool to study the effect of stents on intestinal motility in general, and to evaluate this effect as a function of the geometry and mechanical properties of the stent. References [1] Bergstrom M., Arroyo Vazquez J.A., Park P.O. Self-expandable metal stents as a new treatment option for perforated duodenal ulcer Endoscopy. 45, p 222, 2013 [2] Nilsson, E., Lund, A., Jonasson, C., Johansson, C. and Hagström B. Poling and characterization of piezoelectric polymer fibers for use in textile sensors, Sensors and Actuators A: Physical, 201, p 477, 2013

82 P17 A FULLY AUTOMATIC UNSUPERVISED SEGMENTATION FRAMEWORK FOR THE BRAIN TISSUES IN MR IMAGES Qaiser Mahmood 1,2, Artur Chodorowski 1,2, Mikael Persson 1,2 1 Department of Signals and Systems, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2 MedTech West, Sahlgrenska University Hospital, Gothenburg, Sweden, 1. Introduction Accurate segmentation in magnetic resonance (MR) images plays a vital role for the quantitative analysis of normal and abnormal brain tissues. It can also be useful for assigning individual tissues conductivity to constructing the realistic conductivity models for various neurological applications such as electroencephalography (EEG) source localization in epilepsy patients and hyperthermia treatment planning for head and neck. 2. Method This work presents a novel fully automatic unsupervised framework for the segmentation of brain tissues in magnetic resonance (MR) images. The framework is a combination of our proposed Bayesian-based adaptive mean shift (BAMS), a priori spatial tissue probability maps and fuzzy c-means. BAMS is applied to cluster the tissues in the joint spatial-intensity feature space and then a fuzzy c-means algorithm is employed with initialization by a priori spatial tissue probability maps to assign the clusters into three tissue types; white matter (WM), gray matter (GM) and cerebrospinal fluid (CSF). The proposed framework is validated on multimodal synthetic as well as on single and multimodal real data with varying noise characteristics and spatial intensity inhomogeneity. The performance of the proposed framework is evaluated relative to the state-of-the art adaptive mean shift framework. 3. Results (a) (b) (c) Figure. 1. A sample slice from the IBSR. (a) Input slice: T1 weighted image (5_8) (b) Ground truth (c) Proposed framework (WM in white, GM in gray and CSF in black). 4. Discussion The experimental results demonstrate the robustness of the proposed framework to noise and spatial intensity inhomogeneity, and that it exhibits a higher degree of segmentation accuracy in segmenting both synthetic and real MR data compared to the competing method. References [1]. A. Mayer, and H. Greenspan, ''An adaptive mean-shift framework for MRI brain segmentation,'' IEEE Trans. Med. Imag., 28(8), (2009). [2] Q. Mahmood, A. Chodorowski, A. Mehnert, and M. Persson, ''A Novel Bayesian Approach to Adaptive Mean Shift Segmentation of Brain Images,'' Proc. CBMS (Computer-Based Medical Systems), 1-6 (2012). 82

83 83 P18 LOCALIZATION OF HEMORRHAGIC STROKE USING MICROWAVE TECHNOLOGY Jasila Prabahar 1,2, Stefan Candefjord 2,3, Andreas Fhager 2,3, Mikael Persson 2,3, Mikael Elam 3, 4 1 Linköping University, Linköping, Sweden 2 Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden 3 4 Clinical Neurophysiology, Sahlgrenska University Hospital, Göteborg, Sweden 1. Introduction: Stroke is one of the leading causes of death and disability [1]. Stroke occurs when a blood clot blocks a cerebral artery (ischemic stroke) or when a blood vessel is ruptured causing a bleeding in the brain (hemorrhagic stroke), which interrupts the blood flow to other parts of the brain. Depending on the location of the stroke, the patient s functional abilities controlled by that region of the brain is lost. By interpreting the patient s symptoms it is possible to make a coarse estimate of the location of the stroke, e.g. if it is on the left or right hemisphere of the brain. The aim of this study was to evaluate if microwave technology can be used to estimate the location of hemorrhagic stroke. This would further add to the diagnostic value of the method. 2. Method: A headband with eight microwave antennas were used for measurements of 20 patients with hemorrhagic stroke. Each antenna was used as a transmitter while the other antennas were receiving (frequency interval GHz). Each patient was measured three times. Computer tomography (CT) images were used as reference to record the coordinates of the bleeding. X and Y coordinates are calculated from the target slice (image slice with bleeding of large surface area). A standard scale with the origin fixed in the upper left corner and the axis running approximately 180 mm in X and 230 mm in Y direction is created. The distance of the bleeding from the origin in both X and Y directions are recorded this gives the right-left coordinates and the anterior-posterior coordinates. To record the Z-coordinates, the CT image slices are stacked and the distance from the reference slice (initial slice of the head) to the target slice taken is then multiplied with the slice thickness to get the depth of the bleeding in the brain (Figure 1). Based on the coordinates of the bleeding, patients were divided into two classes: stroke in the right or left hemisphere of the brain. The inner product subspace classifier [2] was used with leave-oneout cross-validation and a pseudo Monte Carlo procedure to estimate the performance of the classifier. The performance was measured by the receiver operating characteristic (ROC) curve and area under the ROC curve (AUC). 3. Results and discussion: There were 10 patients with bleeding in the right hemisphere and 10 patients with bleedings in the left hemisphere. The performance of the classifier was good in classifying the right and left bleeding (Figure 2). Four patients out of the twenty patients are misclassified: one patient with bleeding in the right and three patients with bleeding in the left (Figure 3). 4. Reference: [1] R Bonita et al., The Global Stroke Initiative. Lancet Neurol. 2004; 3(7): [2] Persson M, Fhager A et al, Microwave-based stroke diagnosis making global pre-hospital thrombolytic treatment possible, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, DOI: /TBME (2014). Figure 2: The performance of the classifier in the frequency span of MHz. Figure 1: Calculating the X, Y and Z coordinates; R-Right, L-Left, A-Anterior, P-Posterior. Figure 3: Graphical representation of the classification result. Patients with right and left bleeding that are classified correctly approximately >75% out of 50 MC are marked with green circle and if the misclassification is >40% are indicated with a X symbol. Varying size indicate the bleeding volume of each patient.