Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Polvinivelen mallinnuskuva tietokoneen näytöllä

Lähi-infrapunaspektroskopia pystyy määrittämään polven nivelsiteiden toiminnallisia ja koostumuksellisia ominaisuuksia

Lähi-infrapunaspektroskopiaa (near infrared spectroscopy, NIRS) on aiemmin kaavailtu polven tukikudosten ominaisuuksien kvantitatiiviseen määrittämiseen ortopedisten korjaustoimenpiteiden aikana. NIRS on optinen mittaustekniikka, jota käytetään yleisesti erilaisten materiaalien kemiallisten ja rakenteellisten ominaisuuksien määrittämiseen. Menetelmä on biologiselle kudokselle vaaraton ja sen mittausaika varsin lyhyt, mistä johtuen se soveltuu oivallisesti lääketieteelliseen kudosdiagnostiikkaan. NIRS-pohjainen niveltähystin voi tulevaisuudessa tukea nivelvammojen diagnostiikkaa tuottamalla operoivalle kirurgille kvantitatiivista tietoa nivelen tukikudosten terveydentilasta.

 

Nivelsiteet, nivelrusto ja nivelkierukat muodostavat yhdessä tukirakenteet, jotka mahdollistavat polvinivelen normaalin toiminnan. NIRS-tekniikkaa on aiemmin hyödynnetty nivelruston ja nivelkierukoiden eri ominaisuuksien kvantitatiiviseen määritykseen, mutta tekniikan soveltuvuutta nivelsiteisiin ei ole vielä tutkittu. DI Jari Torniaisen väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin, mitä mekaanisia, kemiallisia ja rakenteellisia ominaisuuksia pystytään määrittämään naudan nivelsiteistä NIRS-tekniikalla. Tutkimuksessa havaittiin, että menetelmä on sensitiivinen kudoksen kollageeni- ja vesi konsentraatioita kohtaan. NIRS-tekniikka kykeni myös ennustamaan kollageenin määrään yhteydessä olevia mekaanisia ominaisuuksia, kuten esimerkiksi nivelsiteen jäykkyyttä. Väitöskirjan toissijainen tavoite oli NIRS-pohjainen kudosanalyysin parantaminen kehittämällä analyysiä helpottava esikäsittelytyökalun. Samalla väitöskirjassa julkaistiin kokoelma nivelruston NIRS-mittauksia, edesauttamaan NIRS-pohjaisen kudosanalyysin menetelmäkehitystä.

 

Tällä hetkellä niveltähystystä suorittava kirurgi pystyy arvioimaan kudoksia vain silmämääräisesti ja painelemalla metallisella koukulla. Nivelten kudosten vaurioiden tarkempi arviointi voisi mahdollistaa paremmin yksilöidyn hoidon antamisen potilaille ja siten parantaa annetun hoidon tehokkuutta. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet NIRS-pohjaisen kudosarvioinnin soveltuvan nivelrustolle ja nivelkierukoille. Väitöskirjatutkimus onnistui osoittamaan, että myös polven nivelsiteiden ominaisuudet kyetään mittaamaan NIRS-tekniikalla.

 

Diplomi-insinööri Jari Torniaisen sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja: "Near Infrared Spectroscopy-Based Evaluation of Patellar Tendon and Knee Ligaments" tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 30.10. (verkossa). Vastaväittäjänä toimii professori Jürgen Popp, Leibniz Institute of Photonic Technology, Saksa, ja kustoksena dosentti Lauri Stenroth, Itä-Suomen yliopisto.

Väitöstilaisuus verkossa

Lataa väittelijän kuva tästä linkistä: https://mediabank.uef.fi/A/UEF+Media+Bank/38120?encoding=UTF-8