Lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Kuopion kampuksella ja verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
T2-relaksaatioaikakartoitus on hyödyllinen magneettikuvantamis (MRI)-menetelmä erityisesti nivelruston kuvantamiseen. Nivelrappeumassa tyypillisesti tapahtuvien muutoksien tiedetään näkyvän muutoksina T2-ajassa. Menetelmä on kuitenkin herkkä kuvattavan kohteen asennosta ja geometriasta johtuville virheille nostaen pahimmillaan jopa virhediagnoosin todennäköisyyttä. Väitöskirjassa kehitettiin moniorientaatiomittauksiin ja T2-ajan komponentteihin jakamiseen perustuva menetelmä tämän asentoriippuvuuden poistamiseksi. Väitöskirjassa määritetyt uudet T2-johdannaiset parametrit ovat T2:n tapaan mahdollisesti herkkiä nivelrappeumassa tapahtuville muutoksille sekä auttavat ymmärtämään syvemmin T2-kartoituksen asentoriippuvia ominaisuuksia.
Lopuksi työssä tutkittiin T2-kartoituksen toistettavuutta nivelrustossa ja vakioidussa testikappaleessa (fantomissa) ennennäkemättömän suurella 36 laiteen ja 16 sairaalan otannalla. Työssä kuvattu polveni saattaa hyvinkin olla suomen magneettikuvatuin polvi.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Tutkimukseni jakautuu kolmeen osatyöhön. Ensimmäisessä osatyössä osoitettiin, että tarkoilla moniorientaatiomittauksilla voidaan määrittää uusia potentiaalisesti hyödyllisiä T2-johdannaisparametreja. Näillä parametreilla on erinomainen potentiaali olla herkkiä nivelrappeumassa tapahtuville muutoksille ja siten ne mahdollisesti ovat omiaan kertomaan uutta ja/tai tarkempaa tietoa nivelen kunnosta.
Toisessa työssä näiden parametrien roolia tutkittiin eriasteisesti rappeutuneissa ihmisrustonäytteissä. Lisäksi parametrejä verrattiin jo tunnetusti hyödyllisiin kuvantamismenetelmiin. Erityisesti T2:n anisotrooppisen, eli asentoriippuvan, komponentin havaittiin muuttuvan vaurioituneessa ihmisrustossa. Lisäksi tutkituissa MRI-parametreissä havaittiin yhteyksiä referenssimenetelmiin, esimerkiksi polarisaatiomikroskopiaan, erilaisten korrelaatioiden muodossa.
Kolmannessa osatyössä T2-kartoituksen toistettavuuden havaittiin olevan kelvollisella tasolla ihmisrustossa ja hyvällä tasolla fantomissa. Kuvausparametrien välttämätön vaihtelu magneetti- ja kuvantamisyksiköiden välillä vaikuttaa heikentävästi ruston T2-kartoituksen toistettavuuteen. Kenttävoimakkuuden ei havaittu vaikuttavan toistettavuuteen. Toisaalta myös biologisen kudoksen päiväkohtainen vaihtelu ja mahdollinen pieni liikkuminen kuvatessa tuovat oman mausteensa tutkimukseen. Molemmat kuitenkin ovat myös todellista arkielämän kuvantamistilanteessa nähtävä vaihtelua.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tutkimustulokset T2-johdannaisiin parametreihin liittyen lisäävät ymmärrystä rustossa tapahtuvista rappeuman muutoksista, sekä linkittävät niitä jo olemassa oleviin tunnetusti hyödyllisiin ruston mittausmenetelmiin. Tulokset mahdollisesti auttavat kehittämään uusia menetelmiä nivelrikon varhaiseen diagnosointiin.
Kolmannen osatyön toistettavuusanalyysi täsmentää ensi kertaa kuinka toistettavaa T2-kartoitus on kliinisissä olosuhteissa, kun käytetään kattavasti erilaisia MRI-laitteita. Otos edustaa hyvin suomessa käytössä olevia MRI-laitekantaa ja kuvauskäytäntöjä. Tulokset tarjotaan suoraan osallistuneiden sairaaloiden magneettikuvantamisyksiköiden käyttöön. Näin työn tuloksia voidaan suoraan hyödyntää yksiköiden T2-kartoitusmenetelmiä kehitettäessä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöskirjan kaksi ensimmäistä osatyötä toteutettiin AIV-instituutin esikliinistä 9,4 T magneettikuvauslaitetta käyttäen. Ensin mittausmenetelmä kehitettiin nautanäytteitä käyttäen, jonka jälkeen menetelmän hyödyllisyyttä arvioitiin eriasteisesti rappeutuneita vainajanäytteitä hyödyntäen.
Kolmas osatyö suunniteltiin tiiviissä yhteistyössä Mikkelin keskussairaalan lääketieteellisen fysiikan osaston kanssa, jossa työskentelin erikoistuvana fyysikkona vuodet 2023 & 2024. Työ toteutettiin yhteistyössä lähes kaikkien suomen yliopisto- ja keskussairaaloiden kanssa. Kolmas osatyö on myös osa suurempaa magneettikuvantamisen kuvanlaatuun Suomessa keskittyvää tutkimushanketta.
Väitöskirjatutkimus tehtiin Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella, professori Mikko Nissin johtamassa magneettikuvauksen tutkimusryhmässä.
FM Henri Leskisen lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Relaxation time mapping techniques for characterization of articular cartilage and reproducibility analysis of current techniques (Relaksaatioaikakartoituksen tekniikat nivelruston ominaisuuksien arvioinnissa ja nykyisten menetelmien toistettavuusanalyysi) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii Associate Scientist ja Associate Professor Matthew Koff, Hospital for Special Surgery, USA, ja kustoksena professori Mikko Nissi, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Henri Leskinen, [email protected]
