/biotek

Matematiker: Min algoritme afslører alvorlige sygdomme på få sekunder

En tidligere DTU-lektor og en medicinsk system-udvikler hævder at have opfundet et billigt analyseværktøj, der på 45 sekunder kan fortælle dig, om du har begyndende tegn på kræft, gigt eller diabetes. Hemmeligheden er en patenteret forskningsmetode, som har taget 20 år at udvikle.

Klik for at se billedet i stort

Analyseapparatet Simehealth er på størrelse med en skotøjsæske.


Læs mere om

Dokumentation

Af Mads Nyvold, mandag 21. jul 2008 kl. 10:52

Ét enkelt prik. En hurtig måling af legemsvæsken med infrarødt lys. En 45 sekunder kort computeranalyse baseret på et patenteret algoritmesystem.

Mere skal der ikke til, for at et analyseværktøj afslører kemiske ændringer i dine legemsvæsker, som kan skyldes, at alvorlige sygdomme som diabetes, hjerte/kar sygdomme, lungesygdomme, kræft, gigt eller demens, er ved at udvikle sig og bryder ud om nogle år.

Det hævder matematiker Agnar Höskuldsson og medicinsk system-udvikler Lars Sørensen er muligt for menigmand med deres analyseværktøj om et års tid.

»I omfang og betydning svarer vores værktøj til mobiltelefonens betydning for kommunikation i 1991. Bortset fra at det her er inden for sundhed«, siger Agnar Höskuldsson.

»Med apparatet kan man finde tegn på alvorlige sygdomme, flere år inden de bryder ud og ødelægger noget i kroppen«, supplerer Lars Sørensen.

Agnar Höskuldsson har arbejdet hos den offentlige internetudbyder Uni-C og været lektor i statistik og programmering på DTU indtil 2006. Herefter har han som selvstændig helliget sig arbejdet med analyseapparatet med navnet SimeHealth.

Da han i 2005 søgte om EU-midler til projektet, fik han kontakt med Lars Sørensen, som har forskellige medicinske universitetsuddannelser fra amerikanske universiteter, været ansat hos Novo Nordisk og Intramed i en årrække og udviklet elektroniske patientjournaler.

Hurtig undersøgelse af helbredet hjemmefra
»Det seneste er, at vi har kombineret prøver af blod og rygmarvsvæske med MR-skanninger. Så håber vi at kunne se tegn på demens, længe før det ellers er muligt«, siger Lars Sørensen.

Disse resultater skal være fremkommet i forbindelse med tests på Aalborg Universitets afdeling i Esbjerg, men Agnar Höskuldsson vil ikke uddybe forsøget, da det er et igangværende pilotprojekt.

SimeHealth er et måleinstrument på størrelse med en lille børneskotøjsæske og som udgangspunkt, vil det koste mellem 4.000 og 6.000 kroner. Den anvendte måleteknologi er baseret på nær infrarød (Near Infra-Red) spektroskopi. Apparater med den teknologi er fremstillet af flere firmaer. SimeHealth er baseret på en model fra danske Chemometec.

Hvis man ønsker overvågning af sit helbred, skal man indledningsvis en gang om ugen i 10 uger tage en prøve til at fastlægge sin profil. Man tager herefter en prøve hver tredje måned. Er der afvigelser i blodet, der peger på begyndende sygdom, bliver man for eksempel via SMS anmodet om hyppigere målinger, og en læge bliver underrettet via systemets Webserver.

Prøven, som kan være 50 mikroliter blod, urin, spyt, tårevæske eller andre kropsvæsker, måles via infrarødt lys i fuldspektrum. Når lyset passerer væsken, binder det sig til væsken på en måde, som afhænger af sammensætningen af molekylerne.

Ifølge Agnar Höskuldsson og Lars Sørensen kan SimeHealth på nuværende tidspunkt kvantificere omring 200 parametre eller størrelser i blodet, som har betydning for de nævnte sygdomme.

Algoritme-system er hemmeligheden
Ved den anvendte måleteknologi sendes infrarødt lys med forskellige bølgefrekvenser gennem væsken. Der registreres, hvor meget molekylerne absorberer af lyset ved de enkelte frekvenser. Kernen i analyseapparatet er et system af algoritmer, der analyserer absorptionen ved flere tusind frekvenser, hvorved de forskellige komponenter i blodet identificeres.

Mønsteret, der dannes af absorptionen ved de forskellige frekvenser, vidner så om, hvorvidt en sygdom er på vej eller ej. Dette giver mulighed for tidlig varsel. Men hvordan dette system af algoritmer er opbygget, vil Agnar Höskuldsson, som er bagmanden bag SimeHealth, ikke uddybe.

»Det system af forskellige algoritmer har taget over 20 år at lave og er vores forretningshemmelighed. Patentet indeholder heller ikke detaljeret beskrivelse af de algoritmer, vi anvender«, siger Agnar Höskuldsson.

Makkerparret angiver, at måleusikkerheden er under en procent, baseret på forsøg gennemført i foråret 2008 ved klinisk-biokemisk afdeling på Holbæk Sygehus.

Den største ulempe ved produktet, mener de, er, at der kræves en dråbe af de legemlige væsker. Andre produkter til medicinsk hjemmebrug med nær infrarød måleteknologi kræver ikke legemsvæsker, men kan sættes direkte på håndleddet. Omvendt leverer de kun sparsomme oplysninger, såsom en persons glukoseværdi, og de kan ikke anvendes til tidlig varsel for sygdomme, som markerer sig i blodet.

I efteråret begynder et antal forskningsprojekter, der har til formål at udnytte Simehealths software til at opbygge vidensystemer inden for disse områder. Derved bliver der mulighed for at overføre erfaring og praksis fra ledende hospitalsafdelinger i Danmark til de praktiserende læger.

Agnar Höskuldsson og Lars Sørensen fortæller, at alle fra dopingjægere til professorer, som forsker i redningen af for tidligt fødte børn, er yderst interesserede i at bruge systemet. Dertil kommer igangværende forhandlinger med en række investorer. Makkerparret regner med en afklaring i løbet af efteråret, hvorefter SimeHealth havner på markedet i efteråret 2009.

»Det kan godt være, at man har en kritisk holdning til vores produkt i stil med, hvis man havde fortalt folk i 1991, at mobiltelefoner med kameraer og avanceret grafik ville være hvermandseje få år senere. Men vi har gennemført en pilotundesøgelse i Holbæk, og vores erfaringer er gode. Både Lars og jeg er sikre på, at det her er en revolution«, siger Agnar Höskuldsson.



21. jul 2008 kl 12:20

Niels Jørgen Kjær

H-metoden

Algoritmen Agnar og Lars sandsynligvis bruger kalder de H-metoden, og er en relativ simpel kortlægning af absorbtionsspektre.

Hvis deres metode virker kan den kun virke på een måde, nemlig på samme måde som man i dag er ved at løse Navier-Stokes ligningerne. Man "lader" som om spektret er komplekst og har to eller flere komponenter. Hvis man så påvirker væsken dynamisk vil man kunne observere en ændring af det transformerede spektrum. Man kan så bruge næsten hvilken som helst statistisk metode som resampling, cross-entropy, eller Kalman filtre, til at kortlægge det 2-dimensionale mønster. Sådanne to-komponent spektre har været kendt i årevis i kemien. I min studietid fittede jeg selv Voigt profiler til Raman spektre i samarbejde med Jens Ulstrup.

Hvis Agnar og Lars har været rigtig smarte vil de have opdaget at der kun er to dimensioner og ikke flere. Samtidigt kunne de så have opdaget at der kun er brug for to lag i deres statistiske analyse. Det kan være "Double Jackknife" eller "Double Kalman filter" eller begge dele de bruger. Så er det relativt simpelt at identificere mange sygdomme med forandringer i entropi-strukturen af visse proteiner inde i vores krop.
Tilsvarende statistiske metoder har været brugt i gennem lang tid på CERN til kombination af data i Standardmodellen. Jeg har også selv lavet en tilsvarende metode til optimal løsning af invers problemet i Monte Carlo modeller kaldet "K2-filteret". Desuden kører moderne kernekraftværker vist nok også med samme type dobbelte Kalman filtre.

Hvis Angar og Lars er endnu smartere finder de ud af at firmaer som vipergen desperat leder efter den teknologi de har udviklet til at kortlægge entropi-strukturen af proteiner, men muligvis har Novo allerede sat sig på den del af kagen.

Det vi så mangler er en nano-bot der uden at gøre skade kan smutte igennem blod-hjerne-barrieren, snuppe en lille prøve, komme ud igen og aflevere den et praktisk sted. Men der tror jeg at jeg vil foretrække at nogen udvikler en dobbelt-fMRI scanning som i princippet også kan bruges til at kortlægge hvor i hjernen problemerne er opstår.

Angar og Lars er sandsynligvis kryptiske i deres udtalelser fordi de tidligere har haft dårlige erfaringer med at komme med forklaringer fordi deres system var simpelthen "for simpelt". Hvis man er fornuftig nok til at google, kan man sagtens finde hele historien bag H-metoden.


Min egen konklusion: Held og lykke med projektet Agnar og Lars! Bliv ved med at lade være med at gemme jeres erfaring på nettet. Hvis i har brug for et bedre catch-ord end H-metoden, virker komplementar-metoden måske bedre. Så er spørgsmålet bare om der er Holbæk eller Københavnerfortolkningen?


31. jul 2008 kl 12:27

Ole Stein

Re: H-metoden

Alle kan få et kogt æg til at stå på højkant nu til dags...men det var Columbus der smadrede enden på bordet så den stod.

Hvis nu det er så simpelt og mange har gjort det tidligere, hvorfor findes apparatet så ikke i handlen endnu?

Uanset hvad de har gjort - simple eller sværre algoritmer, (og de skriver jo selv at det er for simpelt til at forstå at de skulle tage så mange år) så er det de 2 herrer der har "sat" det sammen så det kan bruges nemt og problemfrit.


04. aug 2008 kl 13:39

Agnar Höskuldsson

Re: H-metoden

Jeg har udviklet et nyt grundlag for den anvendte matematik, der behandler usikre data, som jeg kalder H-metoden. Metodologien, der kan anvendes på de fleste gængse matematiske modeller, er delvis beskrevet i J. Chemometrics 2008; 22; 150-177. Den grundlæggende idé er at sikre optimal forudsigelsesevne for den udviklede model. Denne metodologi er anvendt på målinger af blod ved Holbæk hospital. Lægerne foreslog måling af 15 parametre i blodet, og de udviklede algoritmer kunne fastlægge disse parametre med en usikkerhed på under 1%. Til vores formål er dette tilstrækkelig præcision for at kunne detektere begyndende tegn i blodet på sygdomme, som blodet modarbejder.
Niels Jørgen Kjær foreslår andre metoder, som vil kunne anvendes og være bedre. Vi vil se nærmere på disse metoder, men der er nogle misforståelser hos ham. De spektra, som vi arbejder med, er ikke to-dimensionale. Kalman filter og dets udvidelser vil ikke kunne løse opgaven.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.