Lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Uniapnea mielletään progressiiviseksi taudiksi, eli lievä uniapnea kehittyy usein vakavammaksi ajan myötä. Lähes miljardin aikuisen on arvioitu kärsivän vähintään lievästi uniapneasta maailmanlaajuisesti ja vakava uniapnea on merkittävä riskitekijä muun muassa sydän- ja verisuonisairauksille. Lisäksi on esitetty, että uniapnean ja joidenkin sen liitännäissairauksien välinen suhde on kaksisuuntainen, eli jotkin olemassa olevat sairaudet voisivat edesauttaa uniapnean pahenemista. Tämän kehityssuunnan tutkiminen on kuitenkin jäänyt vähemmälle huomiolle.
Unenaikaiset hengityskatkot aiheuttavat hetkellisiä laskuja veren happikyllästeisyydessä, eli desaturaatioita. Uniapnean ja sille tunnusomaisen hypoksisen kuorman vakavuutta voidaankin arvioida desaturaatioiden lukumäärän, kestojen, ja syvyyksien perusteella. Viime aikoina uniapnean diagnostiikkaa on pyritty edistämään desaturaatioihin pohjautuvien parametrien avulla. Standardoituja sääntöjä, kuinka desaturaatiot tulisi tunnistaa happisaturaatiosignaalista ei kuitenkaan ole. Lisäksi nykyiset kliinisessä käytössä olevat unirekisteröintien analysointiohjelmistot eivät laske näitä kehittyneempiä desaturaatio-pohjaisia parametrejä.
Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli löytää vastauksia ja ratkaisuja näihin puutteisiin. Tutkimme, kuinka desaturaatioiden vakavuudet, kuten olemassa oleva verenpainetauti, diabetes tai sydän- ja verisuonisairaus, vaikuttavat hypoksisen kuorman kehitykseen viiden vuoden aikana. Selvitimme myös, kuinka hypoksisen kuorman vakavuus muuttuu, kun desaturaatioiden tunnistuksessa käytettäviä sääntöjä muutetaan. Lopuksi kehitimme ja validoimme avoimesti saatavilla olevan happisaturaatiosignaalien analysointiohjelmiston.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Viiden vuoden seurannan aikana yönaikaisen hypoksisen kuorman havaittiin pahenevan miehissä ja naisissa, sekä liitännäissairauksia sairastavilla ja sairastamattomilla potilailla. Pahenemisen todettiin kuitenkin olevan voimakkaampaa miehillä, joilla desaturaatiot olivat lähtötilanteessa vakavampia, sekä potilailla, jotka sairastivat diabetesta tai sydän- ja verisuonitautia. Paheneminen johtui pääsääntöisesti lisääntyneestä desaturaatioiden lukumäärästä, eikä niinkään yksittäisten desaturaatioiden vakavuuksien pahenemisesta. Nämä löydökset vahvistavat aiempaa käsitystä uniapnean ja sen liitännäissairauksien kaksisuuntaisesta yhteydestä.
Havaitsimme myös, että yönaikaisen hypoksisen kuorman vakavuuden tulkintaan vaikuttaa merkittävästi se, millä kriteereillä desaturaatiot on tunnistettu happisaturaatiosignaalista. Tämä löydös osoittaa, että desaturaatioille tulisi olla standardoidut tunnistussäännöt, jotta uniapnean vakavuuden arviointi desaturaatoihin pohjautuvien parametrien avulla olisi mahdollista ja yhdenmukaista.
Lisäksi kehitetty ABOSA-niminen ohjelmisto on tarkka, helppokäyttöinen ja avoimesti saatavilla oleva ohjelmisto, jolla suuri määrä happisaturaatiosignaaleja voidaan analysoida automaattisesti ja samanaikaisesti. Nämä ovat ominaisuuksia, jotka puuttuvat nykyisistä kliinisessä käytössä olevista ohjelmistoista. Täten ABOSA on erinomainen työkalu tieteelliseen tutkimukseen mahdollistaen esimerkiksi vanhojen tutkimusaineistojen uudelleen analysoinnin nykykriteerein.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Löydökset vahvistavat aiempaa käsitystä siitä, että uniapnean taudinkuva pahenee vuosien mittaan. Täten uniapnean varhainen diagnosointi ja ennaltaehkäisevät toimenpiteet sen pahenemisen torjumiseksi jo taudin lievässä vaiheessa voisivat auttaa ennaltaehkäisemään lukuisia vakavia liitännäissairauksia. Nykyinen uniapnean kliininen standardimenetelmä, unipolygrafia, sopii kuitenkin heikosti laaja-alaiseen seulontaan ja jatkuvaan seurantaan sillä se on kallis, työläs, ja monimutkainen toimenpide.
Yksi mahdollinen ratkaisu tähän ongelmaan voisi olla tässä väitöskirjatyössä esitellyt happisaturaatiosignaaliin perustuvat diagnosointimenetelmät, sillä happisaturaatio voidaan mitata yksinkertaisesti esimerkiksi sormesta tai ranteesta. Tästä aiheutuva lisääntyvä potilasmäärä, ja siten lisääntyvä analysoitavien rekisteröintien määrä voitaisiin kompensoida ABOSA:n tapaisilla täysin automaattisilla ohjelmistoilla. Tällaisten menetelmien implementointi esimerkiksi älykello-tyyppisiin lääkinnällisiin laitteisiin voisi olla mahdollista lähitulevaisuudessa, mahdollistaen nykyistä laajemman uniapnean seulonnan ja tarkemman potilaskohtaisen seurannan. ABOSA on avoimesti kaikkien saatavilla osoitteesta: https://zenodo.org/record/6962129
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimus suoritettiin Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella (ent. sovelletun fysiikan laitos) STAR-tutkimusryhmässä (https://sites.uef.fi/star) tiiviissä yhteystyössä Kuopion yliopistollisen sairaalan kanssa. Väitöskirjatutkimus on osa NordSleep (https://sites.uef.fi/star/projects/nordsleep/) ja SleepRevolution (https://sleeprevolution.eu/en/home/) projekteja.
Tutkimuksissa hyödynnettiin yhteensä yli 6000 potilaan unirekisteröintejä, jotka oli kerätty Kuopion yliopistollisessa sairaalassa (Kuopio, Suomi), Prinsessa Alexandran sairaalassa (Brisbane, Australia), Loewensteinin sairaalassa (Raanana, Israel), sekä monissa eri sairaaloissa ympäri Yhdysvaltoja vuosien 1992 ja 2017 välillä. Saimme pääsyn näihin aineistoihin laajojen kansallisten ja kansainvälisten yhteistyöverkostojemme kautta.
Kaikissa tutkimuksissa hyödynnettiin potilailta yönaikana pulssioksimetrilla mitattuja happisaturaatiosignaaleja. Näistä signaaleista desaturaatiot tunnistettiin manuaalisesti käsin, ja/tai kliinisessä käytössä olevien unirekisteröintiohjelmistojen automaattisten työkalujen avulla, sekä käyttäen itse kehitettyä ABOSA ohjelmistoa.
FM Tuomas Karhun lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Nocturnal hypoxic load in the evaluation of the progression of sleep apnea (Uniapnean etenemisen arviointi yönaikaisen hypoksisen kuorman perusteella) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Mathias Baumert, The University of Adelaide, ja kustoksena professori Juha Töyräs, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti, lectio on suomeksi. Tilaisuutta voi seurata verkossa.
Lisätietoja:
Tuomas Karhu, tuomas.karhu@uef.fi
