Takaisin

Lääkärit ja fyysikot porautuvat luihin ja niveliin

Toimintakyvyn säilyminen iän myötä riippuu suurelta osin tuki- ja liikuntaelinterveydestä – ja sen eteen tehdään Itä-Suomen yliopistossa ja Kuopion yliopistollisessa sairaalassa paljon töitä. Lääketieteen ja sovelletun fysiikan tutkijoiden yhteistyö tuottaa uusia ratkaisuja muun muassa osteoporoosin ja nivelrikon ehkäisyyn, diagnostiikkaan ja hoitoon.

Pitkäaikaisen yhteistyön tulokset ovat nostaneet tuki- ja liikuntaelinsairaudet yhdeksi yliopiston strategisista tutkimuksen fokusalueista. Tutkimusaluetta johtavat professorit Heikki Kröger kliinisen lääketieteen yksiköstä ja Rami Korhonen sovelletun fysiikan laitokselta.

Krögerin mukaan ajankohtainen esimerkki lääkärien ja fyysikkojen vuoropuhelusta on älytähystimen kehittäminen niveltähystyksiin. – Potilastyöstä nousi tarve saada niveltähystyksestä enemmän tietoa diagnostiikan ja hoitopäätösten tueksi.

Perinteisessä niveltähystyksessä nivelen tilaa arvioidaan katsomalla ja tunnustelemalla. Fyysikoiden kehittämä, infrapunaspektroskopiaan perustuva kuituoptinen mittauslaite mahdollistaa rustokudoksen laadun tarkan arvioinnin ja diagnosoinnin tähystyksen aikana. – Saatu tieto vaikuttaa suoraan siihen, miten leikkauksessa edetään.

Laitetta kehitetään nyt MIRACLE-hankkeessa, jolle on saatu EU:n Horisontti 2020 -rahoitusta.

Aiemman yhteistyön tuloksena on jo kaupallistettu tuote, ultraäänitekniikkaan perustuva taskukokoinen Bindex-laite osteoporoosin seulontaan ja diagnostiikkaan. – Se vaikuttaa sopivalta käytettäväksi perusterveydenhuollossa, jonne osteoporoosin diagnostiikan pitäisi enemmän painottua.

Tekstiviestikyselyillä ajantasaista tietoa iäkkäiden kaatumisista

Krögerin johtamassa Kuopion Osteoporoosin vaaratekijät ja ehkäisy- eli OSTPRE-tutkimuksessa on seurattu yli 14 000 naisen terveyttä jo vuodesta 1989, jolloin osallistujat olivat vaihdevuosi-ikäisiä. Laaja väestöpohjainen tutkimus on tuottanut monipuolista tietoa luu- ja lihaskadon ja murtumien riski- ja suojatekijöistä. Viime vuosina tutkimuksessa on tarkasteltu entistä laajemmin fyysiseen, psyykkiseen ja sosiaaliseen terveyteen sekä kuolleisuuteen vaikuttavia tekijöitä muun muassa Suomen Akatemian, Valtion tutkimusrahoituksen, opetus- ja kulttuuriministeriön sekä Juho Vainion säätiön tuella.

Meneillään olevassa Kuopion kaatumisten ehkäisytutkimuksessa selvitetään, voidaanko iäkkäiden naisten kaatumisia ehkäistä ja hyvinvointia kohentaa kunnallisen liikuntaintervention avulla. Intervention osallistujille järjestetään viikoittain ohjattuja kuntosali- ja taiji-harjoituksia. Mukana on yli 900 OSTPRE-tutkimuksen osallistujaa.

– He ovat vastanneet tunnollisesti kahden viikon välein tekstiviestikyselyyn kaatumisista. Näin niistä kertyy hyvin luotettavaa tietoa melkeinpä reaaliajassa. Tuloksia saadaan vuoden 2019 keväällä, Kröger kertoo.

– Tutkimme nyt myös tervettä ikääntymistä: sitä, millaiset tekijät pitävät yllä seniori-iän hyvinvointia ja toimintakykyä. Tutkimus on muun muassa osoittanut, että niillä, jotka saavat eniten proteiinia ravinnosta, lihasmassa ja toimintakyky säilyvät paremmin.

Heikki Kröger on seurannut vaihdevuosista vanhuuteen naisten luustoterveyttä ja yhä enemmän muutakin terveyttä. – Se on johtanut myös yhteistyöhön esimerkiksi neurologian tutkijoiden kanssa. 

Yliopiston strategista rahoitusta on tutkimusalueella suunnattu rekisteritutkimukseen, jota luotsaa professori Reijo Sund. OSTPREn osallistujilta on lähes 30 vuoden aikana kerätty valtavasti tietoa kyselyin ja mittauksin. Yhdistämällä nämä aineistot kansallisiin terveydenhuollon rekistereihin saadaan uutta tietoa myös eri sairauksia yhdistävistä tekijöistä. – Näin on esimerkiksi havaittu lonkkamurtumariskin olevan diabeetikoilla suurempi kuin muilla, vaikka diabetekseen ei aina liity osteoporoosia.

Kröger tähdentää, että luustotutkimus on laaja alue. – Siihen kuuluvat myös lukuisat potilastutkimukset KYSin ortopedian klinikassa. Tällä hetkellä vertaamme esimerkiksi lonkan tekonivelleikkauksen ja kuntoutushoidon hyötyjä.

Luun aineenvaihdunnasta kertovat histomorfometriset tutkimukset ovat Kuopion kampuksen erityisosaamista. Vastaavaa ei tehdä monessa paikassa koko maailmassa.

– Esimerkiksi munuaisten vajaatoiminta vaikuttaa myös luustoon eikä munuaissiirtokaan aina normalisoi luuston aineenvaihduntaa. Luun histomorfometrinen tutkimus antaakin suuntaa hoidolle siirron jälkeen. Tätä analytiikkaa pääsemme lähiaikoina päivittämään terveystieteiden tiedekunnan myöntämällä infrastruktuurirahoituksella.

Potilaskohtainen ennuste auttaa yksilöllisen hoidon suunnittelussa

Korhonen muistuttaa, että nivelrikon synnystä ja kehittymisestä tiedetään vielä varsin vähän. Monialainen yhteistyö on olennaista alan tutkimukselle, ja työhön tarvitaan lääkäreiden ja fyysikoiden lisäksi muun muassa insinöörejä ja biologeja.

Kun ymmärretään paremmin sairauteen vaikuttavia mekaanisia ja biologisia tekijöitä, voidaan kehittää parempia menetelmiä ennustamaan potilaskohtaisesti taudin etenemistä ja suunnitella yksilöllistä hoitoa.

–  Nivelrikolla on eri fenotyyppejä, jotka kehittyvät potilaskohtaisesti. Siksi jokaiselle potilaalle täytyisi löytää yksilöllisiä hoitomahdollisuuksia, kertoo Korhonen.

–  Kuvantamis- ja mallintamismenetelmät kehittyvät jatkuvasti, ja tutkimuksen kautta kehitetäänkin diagnostisia menetelmiä, joiden toivotaan vaikuttavan hoitopäätökseen myös kustannustehokkaasti. Konservatiivinen hoito voi monesti ollakin se paras mahdollinen vaihtoehto, toteaa Korhonen.

Sovelletun fysiikan laitoksen uudessa liikeanalyysilaboratoriossa on jo tutkittu potilaita ja kehitetty malleja, joilla voidaan ennustaa nivelrikon etenemistä ylipainoisilla. Tutkimuksen suunnitteluun, kehittämiseen, aineiston keruuseen ja tulosten tulkintaan on osallistunut lukuisa joukko muun muassa kliinikoita, radiologeja, fysiatreja ja ortopedejä. Se onkin tyypillistä lähes kaikissa suurimmissa hankkeissa.

– Tulevaisuudessa voidaan kehittää parempia menetelmiä ennustamaan potilaskohtaisesti taudin etenemistä ja suunnitella yksilöllistä hoitoa, sanoo Rami Korhonen.

–  Teemme paljon perustutkimusta, ja siihen kuuluu olennaisena osana tutkimusmateriaalin hankkiminen ihmisestä. Hyödynnämme työssämme myös suuria aiemmin kerättyjä aineistoja. Näitä hyödynnetään kehitettäessä uusia laskennallisia menetelmiä nivelrikon etenemisen ennustamiseksi. Nyt meillä on menossa Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) hanke, jossa selvitämme juuri tähän liittyvän analytiikan kaupallista potentiaalia ja kehitämme tarvittavaa softaa, kertoo Korhonen.

Tulevaisuudessa diagnoosiprosessia, kuvantamista, segmentointia eli eri kudosten valikointia sekä mallintamista voidaan automatisoida ja nopeuttaa. Tekoälyä voidaan myös hyödyntää nivelrikon arvioinnissa.

–  Vielä tekoäly ei pysty arvioimaan nivelen tulevaa kuormittumista, mutta kun se onnistuu, lääkäreitä ei ehkä enää tarvitakaan, hymyilee Korhonen.

Teksti: Ulla Kaltiala ja Marianne Mustonen
Kuvat: Raija Törrönen

Tutustu Itä-Suomen yliopiston strategiaan: https://strategia.uef.fi/