Takaisin

Laskennallisia tietokonetomografiaan perustuvia menetelmiä nivelrikon varhaiseen diagnostiikkaan​

Väitös lääketieteellisen fysiikan alalta
Väittelijä: FM Katariina Myller
Aika ja paikka 13.12.2019 klo 12, Medistudian auditorio MS302, Kuopion kampus

Filosofian maisteri Katariina Myller tutki väitöskirjatyössään varjoainetehosteisen leikekuvantamisen soveltuvuutta nivelruston ja sen alla olevan luun vaurioiden diagnosointiin. Väitöskirjatyössä kehitettiin leikekuviin perustuvia laskennallisia menetelmiä polvinivelen toimintakunnon arviointiin. Laskennallisilla menetelmillä saatiin tarkempaa tietoa nivelen kudosten koostumuksesta ja vaurioista, mikä edesauttaa nivelrikon varhaista havaitsemista.

Nivelrikko on yleisin nivelsairaus ja sen on ennustettu yhä yleistyvän. Suomessa 30-vuotiaista miehistä kuusi prosenttia ja naisista kahdeksan prosenttia kärsii polven nivelrikosta, ja yli 75-vuotiailla miehillä nivelrikon esiintyvyys kasvaa 16 prosenttiin ja naisilla jopa 32 prosenttiin. Nivelrikossa nivelrustossa ja sen alaisessa luussa tapahtuu muutoksia, jotka ajan kuluessa johtavat nivelen toimintakunnon alenemiseen. Toisaalta nivelvaurion seurauksena nivelrikko voi kehittyä hyvinkin nopeasti. Tällaisia vaurioita voi syntyä esimerkiksi urheilutapaturman yhteydessä.

Usein nivelrikko diagnosoidaan vaiheessa, jossa sen etenemiseen voidaan vaikuttaa vain vähän, sillä sairaus on jo ehtinyt edetä pitkälle. Tällöin ainoana vaihtoehtona saattaa olla tekonivelen asentaminen. Tekoniveloperaatio on kallis ja siitä kuntoutuminen voi viedä useita kuukausia. Jos nivelrikko voidaan todeta aikaisessa vaiheessa, sen etenemisen hidastaminen ja ehkäisy voisivat olla mahdollisia. Tämä kuitenkin edellyttää nykyistä tarkempien diagnostisten menetelmien kehittämistä.

Tietokonemallinnuksella tarkoitetaan tekniikoita, joilla pyritään jäljittelemään reaalimaailman ilmiöitä. Esimerkiksi polvinivelen liikettä voidaan mallintaa, kun sen muoto, kudosten koostumus ja liikeradat tiedetään. Polvinivelen muoto voidaan luoda esimerkiksi tietokonetomografian leikekuvia hyödyntäen. Perinteisesti eri kudosten erottelu, eli segmentaatio, tehdään kuvista käsityönä, mikä vie paljon aikaa. Väitöskirjassa kehitettiin automatisoitu menetelmä polvinivelen rustojen erotteluun varjoainetehostetuista leikekuvista. Kyseisen menetelmän avulla muodostettujen rustopintojen soveltuvuutta kävelyliikkeen mallintamiseen testattiin.

Ei ole olemassa tarkkaa tietoa siitä millaiset rustovauriot johtavat nivelrikon kehittymiseen. Tämän vuoksi väitöskirjassa tutkittiin rustovaurioalueiden mahdollista ylikuormittumista tietokonemallinnuksen avulla. Väitöskirjatyössä analysoitiin myös vaurioiden syvyyden ja ruston koostumuksen välisiä yhteyksiä, sekä verrattiin rustovaurioiden vakavuusastetta rustonalaisen luun ominaisuuksiin.

Väitöskirjatyössä osoitettiin, että rustovaurioiden ja niiden alaisen luun laskennallinen analysointi yhdistettynä polven liikkeiden tietokonemallinnukseen toi monipuolisesti tietoa nivelen toiminnallisesta tilasta. Tutkimuksessa kehitetty automatisoitu menetelmä todettiin yhtä luotettavaksi, mutta huomattavasti nopeammaksi, kuin käsityönä tehty rustoalueiden erottelu leikekuvista. Tietokonemallinnuksella rustovauriot pystyttiin jakamaan korkean ja matalan riskin vaurioihin sen mukaan, kuinka todennäköisesti ne johtaisivat nivelrikon kehittymiseen. Lisäksi löydettiin yhteys rustonalaisen luun tiheyden ja rustovaurion vakavuuden välille.

Filosofian maisteri Katariina Myllerin lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Quantitative Contrast-enhanced Computed Tomography of the Knee Joint - From Segmentation of Articular Cartilages to Computational Modelling of Injuries tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Andrew E. Anderson Utahin yliopistosta ja kustoksena professori Juha Töyräs Itä-Suomen ja Queenslandin yliopistoista.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa                 

https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/18447?encoding=UTF-8