UEF väitös 17.10.: Uusi menetelmä mahdollistaa entistä laadukkaamman syövän ja sydämen PET-kuvauksen

Väitös sovelletun fysiikan alalta

Väittelijä: DI Tuomas Koivumäki

Aika ja paikka: 17.10.2014 klo 12, Medistudia-rakennus, MS302, Kuopion kampus

Diplomi-insinööri Tuomas Koivumäki on kehittänyt väitöstutkimuksessaan uudenlaisen menetelmän, jolla vähennetään potilaan liikkeestä johtuvia häiriöitä syöpä- ja sydänsairauksien PET-kuvauksissa. Menetelmä perustuu kehon sähkön vastustuskyvyn mittaamiseen ja mahdollistaa kuvan kehittämisen tietystä hengityksen vaiheesta. Näin potilaan hengitysliikkeestä aiheutuvia virheitä voidaan vähentää.

Kehitetty menetelmä mahdollistaa tulevaisuudessa entistä laadukkaamman kuvanmuodostuksen erityisesti rintakehän ja ylävatsan alueen syöpien sekä sydämeen liittyvien tulehduksellisten sairauksien PET-tutkimuksissa. PET-kuvaus eli positroniemissiotomografia on moderni isotooppilääketieteen kuvausmenetelmä, jolla tutkitaan esimerkiksi syöpä- ja sydänsairauksista.

Tarkemman kuvanlaadun ansiosta kuvista voidaan saada uutta ja täsmällisempää tietoa, mikä parantaa diagnoosin luotettavuutta sekä hoidon tehon seurantaa. Laadukas kuvainformaatio puolestaan tehostaa hoitoa niin lääketieteellisesti kuin taloudellisesti.

Kehon sähkön vastustuskyvyn eli bioimpedanssin perusteella tahdistettujen kuvien havaittiin mahdollistavan pienempien yksityiskohtien erottaminen PET-kuvissa. Liikekorjaus vaikutti merkittävästi myös kuvista mitattuihin tunnuslukuihin. Bioimpedanssimittaus tarjoaa suoraviivaisen menetelmän liikekorjaukseen vaadittavan tiedon hankkimiseksi. Lisäksi menetelmä on helposti yhdistettävissä sydämen sähköisen toiminnan eli EKG:n mittaamiseen, jota käytetään yleisesti sydämen liikkeen tarkkailuun kuvauksen aikana.

Kehon sähkönvastustuskyvyn avulla arvioidaan potilaan hengitysliikettä

Bioimpedanssin mittaukseen perustuvissa menetelmissä potilaan rintakehän läpi syötetään hyvin heikko sähkövirta, jonka aiheuttaman jännitteen muutoksia mitataan. Tämän jännitteen on havaittu muuttuvan hengityksen ja sydämen toiminnan mukaan. Bioimpedanssimittauksia on aikaisemmin hyödynnetty muun muassa kehonkoostumuksen, keuhkoissa olevien nestekertymien sekä sydämen toiminnallisten tunnuslukujen arvioinnissa.

Väitöstutkimuksessa selvitettiin bioimpedanssi-menetelmien soveltuvuus PET-kuvauksen liikekorjauksessa hengitys- ja kaksoistahdistusmenetelmin. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa selvitettiin sekä matemaattisin menetelmin että koehenkilömittauksin paras mittauskytkentä PET-kuvauksen aikana tapahtuvaan hengitysmittaukseen. Työn toisessa vaiheessa tutkittiin, voidaanko bioimpedanssimenetelmien avulla vähentää hengitysliikkeen haitallista vaikutusta syöpä- ja sydänsairauksiin liittyvissä potilaiden PET-kuvauksissa.

Liike heikentää PET-kuvauksen laatua

PET-kuvausta käytetään muun muassa syöpäsairauksien vaikeusasteen ja hoitovasteen arvioinnissa sekä sydänlihaksen verenkierron ja sydämen tulehduksellisien sairauksien tutkimisessa. Tyypillinen PET-kuvaus kestää useita minuutteja, minkä vuoksi potilaan hengityksestä aiheutuva liike vaikuttaa väistämättä kuvanmuodostukseen. Liike aiheuttaa kuvien sumentumista, mikä voi häiritä kuvien tulkintaa ja joissakin tapauksissa jopa häivyttää pienet rakenteet, kuten pienet syövän etäpesäkkeet kokonaan. Liikkeestä aiheutuva häiriö vääristää myös kuvasta määritettäviä laskennallisia tunnuslukuja.

Liikkeestä aiheutuvien häiriöiden on raportoitu vaikuttavan erityisesti syöpä- ja sydänsairauksien kuvantamisessa. Häiriöt voivat jopa johtaa väärään diagnoosiin sekä riittämättömään, tarpeettomaan tai väärin kohdennettuun hoitoon.

Tuomas Koivumäki on syntynyt Helsingissä vuonna 1984 ja kirjoittanut ylioppilaaksi Tampereen Messukylän lukiosta vuonna 2003. Hän on suorittanut diplomi-insinöörin tutkinnon Tampereen teknillisessä yliopistossa vuonna 2009.

Diplomi-insinööri Tuomas Koivumäen väitöskirja The Bioimpedance Technique in Respiratory- and Dual-Gated Positron Emission Tomography (Bioimpedanssimenetelmän hyödyntäminen positroniemissiotomografiakuvauksen hengitys- ja kaksoistahdistamisessa) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Brian Hutton, University College London ja kustoksena professori Marko Vauhkonen, Itä-Suomen yliopisto.

Väittelijän painokelpoinen kuva löytyy osoitteesta: http://www.uef.fi/vaitoskuvat

Lisätietoja: Tuomas Koivumäki, p. 044 717 5025, tuomas.koivumaki@kuh.fi

Yrityksestä

Itä-Suomen yliopisto on yksi Suomen suurimmista tiedeyliopistoista. Yliopiston toiminnassa korostuu monitieteisyys. Opetusta on yli sadassa pääaineessa. Tasokkaan opetuksen lisäksi yliopisto tarjoaa opiskelijoilleen nykyaikaisen opiskeluympäristön, jota kehitetään jatkuvasti. Tiedekuntia on neljä: filosofinen tiedekunta, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, terveystieteiden tiedekunta sekä yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekunta. Yliopistossa on noin 15 000 opiskelijaa ja se työllistää lähes 2 500 henkilöä.

Yhteyshenkilöt

  • Itä-Suomen yliopisto
    Joensuu / Kuopio / Savonlinna
    http://www.uef.fi
  • Joensuun kampus
    Yliopistokatu 2, PL 111, 80101 Joensuu
  • Kuopion kampus
    Yliopistonranta 1, PL 1627, 70211 Kuopio

Tilaa