Robert Tönhardt: Vården behöver lättanvända, billiga och kraftfulla hjälpmedel

År 1980 var medellivslängden för svenska män 73 år. Idag är den 80 och år 2050 beräknar Statistiska Centralbyrån att den kommer att vara 86. Medellivslängden för svenska kvinnor följer en liknande kurva och i det internationella perspektivet har medellivslängden mer än fördubblats på hundra år.

Vi kan bland annat tacka framsteg inom medicin, teknik och vetenskap för den ökade livslängden och att vi allmänt sett är friskare än tidigare.
 

Robert Tönhardt, PhD, är ansvarig för Prevas Life Science. Har har arbetat inom den medicintekniska branschen i cirka 12 år, varvid halva tiden på konsultbolaget Prevas. Robert har en master från teknisk fysik, Uppsala, och har doktorerat i strömningsmekanik på KTH i Stockholm.

Men när vi arbetar allt mindre del av livet och samtidigt förväntar oss ett långt och aktivt liv efter pensionen så ställer det samhället inför nya utmaningar. Det ställer krav på ökad effektivitet i hela samhället, framför allt i sjukvården i livets slutskede och behandlingen av kroniska sjukdomar.

Sjukvården i utvecklade länder har med andra ord ett stort behov av nya, förbättrade hjälpmedel som kostnadseffektiva analysinstrument, distansövervakningsinstrument och -behandlingsmetoder, allt för att så effektivt som möjligt kunna dra nytta av vårdpersonalens dyrbara tid och kompetens.
En viktig del av effektiviseringen är att i flera steg avgöra hur patienten ska hanteras. Exempel på det är Vårdguidens sjukvårdsrådgivning och snabb, automatiserad screening av bland annat blodvärden direkt vid sjukhusmottagningen. Det är också viktigt att kunna dra nytta av specialistkompetens både lokalt och globalt, då experter på distans kan rådfrågas om undersökning och behandling av patienter.

Dagens vårdpersonal måste klara av att använda en mängd olika instrument, och antalet kommer sannolikt att öka framöver. De data som samlas in om patienterna bör kunna sammanställas i övervakningscentraler för att läkare lätt ska få en överblick och helhetsbild. Det innebär att det finns ett stort behov av standardisering av gränsytorna för olika instrument och system, så att hjälpmedlen kan integreras. Tillverkarna har idag ett intresse av att differentiera sig med egna gränssnitt, men på längre sikt bör vården kräva att deras olika hjälpmedel får mer lättanvända, uniforma användargränssnitt och friktionsfritt kommunicerar med varandra via öppna standarder.

Sjukvården behöver kraftfulla, lättanvända och kostnadseffektiva instrument. Samtidigt styrs tillverkarnas val av teknik för nya instrument av en rad olika faktorer. Utvecklingsbudget, prognostiserad försäljningsvolym, kundernas befintliga teknikplattformar, egna visioner om att bygga plattformar, samt marknadsetableringen inom produktsegmentet är exempel på sådant som spelar in.

Instrumentens livstid är typiskt sett 10 till 15 år, och under den tiden genomförs normalt flera mjukvaruuppdateringar som förbättrar instrumentens funktionalitet. Men när det gäller medicinteknik ställs höga regulatoriska krav på säker design i form av spårbarhet i utvecklingsarbetet samt verifiering och validering av instrumenten. Kraven på dokumentation är omfattande och ofta krävs oberoende certifiering av en så kallad Notified body för att få rätt att sälja ett nytt eller förändrat medicintekniskt instrument. Vill man nå ut på en global marknad blir det kostsamt bara med regulatoriska godkännanden. För att hålla nere kostnaderna för utvecklingsarbetet krävs därför effektiva processer, smart arkitektur och återanvändning. Återanvändning kan innebära att man använder egna, redan certifierade moduler, eller köper in sådana som inte är säkerhetskritiska.

Arkitekturen i ett typiskt medicintekniskt instrument är att det finns ett grafiskt användargränssnitt, ett kontrollblock och ett övervakningsblock i tydligt separerade delar. Säkerhetskritiska moduler och realtidsdelar placeras för sig i överskådliga och lätt testbara designblock. Av den anledningen använder man ofta flera processorer i samma instrument, men på sikt kommer man att kunna åstadkomma samma sak – logiskt separerade designblock – på en och samma flerkärniga processor. Ett problem som kvarstår är dock att livslängden på processorer är kort och man vill minimera uppdateringarna av säkerhetskritiska delar som medför omfattande certifieringsarbete.

I instrument som innefattar hantering av bilder eller stora, parallella dataflöden blir det allt vanligare att man använder sig av FPGA (Field-programmable gate array) för ökad flexibilitet och möjlighet till enklare designlösningar. En FPGA är relativt dyr att tillverka, men de blir allt billigare och de kan uppdateras genom minimala mjukvaruförändringar. Små förändringar innebär dessutom mindre omcertifieringsarbete. Inte nog med det, det är dessutom i många avseenden kutym att betrakta en programmerad FPGA som ren hårdvara, vilket minskar de regulatoriska kraven för att säkerställa funktionen.

Idag finns sofistikerade SoC-FPGA, med både mjuka och hårda processorer, som erbjuder flexibilitet, hög parallell prestanda och hög intern bandbredd. De är ännu ovanliga men borde bidra till att göra FPGA-lösningar intressanta för lågvolymsprodukter där det är viktigare att hålla nere kostnaderna för produktvård än tillverkningskostnaden.

En möjlig utveckling är att vi i framtiden får se allt fler produkter som exekverar flera operativsystem på samma mångkärniga processor, och att detta kombineras med FPGA-teknik. FPGA-delen är särskilt lämpad för att sköta de säkerhetskritiska delarna medan processorn exekverar det externa gränssnittet och de realtidsdelar som inte är säkerhetskritiska.

För större instrument är det fortfarande populärt att använda CAN-buss för den interna kommunikationen mellan intelli-genta noder istället för att centralisera all logik. Allt fler tillverkare av IVD-instrument inkluderar trådlös kommunikation som servicegränssnitt för att minimera antalet sladdar. Antagligen kommer den trådlösa trenden att sprida sig till hela medtechbranschen.

Sammantaget är framtiden för medicinteknik spännande på flera fronter. Utöver ett framsteg i teknikerna för sjukvård och vård i livets slutskede är det troligt att ett ökat hälsomedvetande och ett allt större intresse för att logga vår egen fysiska status kommer att leda till starkare efterfrågan på konstant övervakning av även friska människors hälsa, det vill säga att exempelvis blodvärden och EKG ständigt övervakas och analyseras med nya tekniska hjälpmedel.

Dagens blodanalysinstrument blandar vätskor och utför analyser på kemisk väg. Men med biochip, mikroytor som kräver små mängder analysvätskor och MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) närmar vi oss en punkt där teknisk realitet och bred konsumentefterfrågan kan mötas. När vi når dit har en ny, spännande högvolymbransch fötts.