11.12. Nivelruston kvantitatiivisen ultraäänikuvantamismenetelmän optimointi

Erna KalevaFM Erna Kaleva, väitös
Perjantai 11.12.2009 klo 12, Snellmanian auditorio L22

Luonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta/Lääketieteellinen fysiikka

Optimization of Quantitative High-frequency Ultrasound Imaging of Articular Cartilage (Nivelruston kvantitatiivisen korkeataajuisen ultraäänikuvantamisen optimointi)

Vastaväittäjä: Ph.D., Principal Research Scientist  Jun-Kyo Francis Suh, Convergence Technology Laboratories, Korea Institute of Science and Technology
Kustos: Dosentti Simo Saarakkala, Kuopion yliopisto

Nivelruston kvantitatiivisen ultraäänikuvantamismenetelmän optimointi

Nivelrikko on yleinen tukielinsairaus, joka heikentää erityisesti vanhempien ihmisten elämänlaatua. Nivelrikossa nivelen, kuten polven tai lonkan, luiden päitä peittävä rustokudos vaurioituu ja vähitellen kuluu pois paljastaen rustonalaisen luun. Nivelrikon ensimmäiset oireet - kipu ja nivelen rajoittunut liikkuvuus - ilmaantuvat yleensä vasta sairauden myöhäisessä vaiheessa, jolloin rustovaurio on jo palautumaton. Varhaisia nivelrikkomuutoksia ei voida diagnosoida nykyisin käytössä olevilla menetelmillä, kuten niveltähystyksellä tai röntgen- tai magneettikuvantamisella.

Kvantitatiivinen korkeataajuinen ultraäänikuvantaminen on osoittautunut lupaavaksi menetelmäksi varhaisten nivelruston rappeumamuutosten havaitsemiseksi. Kalevan väitöskirjatyössä on jatkokehitetty ja optimoitu olemassa olevia nivelruston ultraäänimenetelmiä nivelrikkodiagnostiikan parantamiseksi. Vaikka tutkimuksissa käytetyt suureet ja mittausasetukset vaihtelevat, niiden vaikutuksia ei ole aiemmin riittävästi tutkittu.

Naudan ja ihmisen polvinivelistä valmistettuja rusto-luunäytteitä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa. Työssä analysoitiin akustisia suureita, jotka liittyvät ultraäänen heijastukseen nivelruston pinnalta ja nivelruston pinnan karheuteen. Suureiden arvoja verrattiin rustokudoksen rakenteelliseen eheyteen, joka arvioitiin mikroskooppikuvauksen avulla. Akustisia suureita verrattiin keskenään parhaiten ruston nivelrikkomuutoksia kuvaavan suureen löytämiseksi. Kliinisten mittausten virhelähteiden selvittämiseksi tutkittiin myös erilaisten tekijöiden, kuten ultraäänen taajuuden ja mittausanturin kallistuskulman vaikutusta. Väitöskirjatyössä luotiin myös matemaattinen malli ultraäänen takaisinheijastumiselle nivelruston pinnalta. Näin eri muuttujien systemaattinen tarkastelu oli mahdollista.

Luotettavimmaksi nivelruston rappeutumista ilmentäväksi suureeksi osoittautui ultraäänimenetelmällä määritetty rustopinnan karheus. Karheusmittaus asettaa toisaalta kovemmat tekniset vaatimukset ultraäänilaitteistolle kuin ultraäänen heijastusta kuvaavat suureet. Matemaattisen mallin avulla saadut tulokset vahvistivat kokeellisia löydöksiä ja osoittivat, että ultraäänimenetelmällä voidaan havaita nivelrikolle tyypillisiä rustomuutoksia.

Väitöskirjatyön tulokset antavat hyödyllistä tietoa nivelruston kvantitatiivisen korkeataajuisen ultraäänikuvantamismenetelmän optimoimiseksi ja tuloksia voidaan hyödyntää kliinisten ultraäänisovellusten jatkokehittämisessä.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja C. Luonnontieteet ja ympäristötieteet, ISBN 978-951-27-1406-3. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:
Tutkija Erna Kaleva
p. 050 375 0781
erna.kaleva@uef.fi

Artikkelin kirjoitusvuosi: 2009

Takaisin tämän vuoden artikkeleihin