Nivelrikon nivelrusto- ja luumuutosten määrällinen tutkiminen mikrotietokonetomografialla
Väitöstilaisuuden tiedot
Väitöstilaisuuden päivämäärä ja aika
Väitöstilaisuuden paikka
Luentosali P117, Aapistie 5A, Lääketieteellinen tiedekunta, Oulun Yliopisto
Väitöksen aihe
Nivelrikon nivelrusto- ja luumuutosten määrällinen tutkiminen mikrotietokonetomografialla
Väittelijä
Filosofian maisteri Sakari Karhula
Tiedekunta ja yksikkö
Oulun yliopiston tutkijakoulu, Lääketieteellinen tiedekunta, Lääketieteellisen kuvantamisen, fysiikan ja tekniikan tutkimusyksikkö
Oppiaine
Lääketieteellinen fysiikka ja tekniikka
Vastaväittäjä
Professori Yang Xia, Department of Physics and Center for Biomedical Research; Oakland University; Rochester; MI; USA
Kustos
Professori Simo Saarakkala, Lääketieteellisen kuvantamisen, fysiikan ja tekniikan tutkimusyksikkö; Oulun Yliopisto; Oulu; Suomi
Uusia pre-kliinisiä menetelmiä nivelrikon aiheuttamien nivelrusto- ja luumuutosten määrälliseen tutkimiseen
Tässä väitöskirjatutkimuksessa esitellään uusia ja jatkokehitetään jo olemassa olevia pre-kliinisiä mikrotietokonetomografiaan (mikro-TT) pohjautuvia menetelmiä nivelrikon aiheuttamien nivelrusto- ja luumuutosten määrälliseen kolmiulotteiseen kuvantamiseen.
Nivelrikko on maailman yleisin nivelsairaus ja alkuvaiheessa se aiheuttaa nivelrusto- ja luukudoksen mikroskooppisia rakenne- ja koostumusmuutoksia. Sairauden loppuvaiheessa nivelrusto häviää asteittain kokonaan pois nivelpinnoilta. Nämä kudosmuutokset ovat sidoksissa yksilön elämän laadun heikkenemiseen kivun ja liikuntakyvyttömyyden kautta. Nivelrikon kudosmuutosten kuvantamisen kehittäminen ja määrällinen tutkiminen taudin alkuvaiheissa tukee nykyistä nivelrikon perustutkimusta sekä mahdollisesti uusien hoitomuotojen kehittämistä tulevaisuudessa.
Väitöskirjan päätuloksena esitellään uusi kuvantamismenetelmä pehmytkudosten kollageenijakauman kolmiulotteiseen määrittämiseen varjoainetehosteisella mikro-TT:lla. Lisäksi väitöskirjassa sovelletaan aikaisemmin julkaistuja mikro-TT-menetelmiä ruston koostumuksen pre-kliiniseen tutkimukseen. Väitöskirjassa tutkittujen varjoaineiden (fosfovolframihappo, fosfomolybdeenihappo, ja CA4+) jakaumaa mikro-TT:llä kuvatussa rustokudoksessa verrattiin useisiin ruston biokemiallista koostumusta mittaaviin menetelmiin. Saatujen tulosten perusteella mikro-TT-kuvantaminen tarjoaa uuden menetelmän nivelruston kollageenijakauman ja rustosolujen tutkimukseen nivelrikon eri vaiheissa.
Väitöskirjassa kehitettiin myös rustonalaisen luun kuvantamista soveltamalla harmaasävyjen tekstuurianalyysiä. Analyysimenetelmällä pyrittiin tunnistamaan kuva-alkiota pienempiä luurakenteita, ja tulosten perusteella mikro-TT kuvantaminen mahdollistaa rustonalaisen luun osteosyyttien määrällisen analyysin eri nivelrikkovaiheissa. Rustonalaisen luun mikro-TT-kuvien analyysien tulokset validoitiin synkrotronisäteilyyn perustuvan tietokonetomografian avulla. Lisäksi tekstuurianalyysin kliinistä soveltuvuutta luun mikrorakenteen analysointiin testattiin Oulun yliopistollisessa sairaalassa käytössä olevalla kartiokeila-TT-laitteistolla.
Väitöskirjassa esitetyt menetelmät laajentavat jo olemassa olevaa tutkimusmenetelmien kirjoa nivelrikon aiheuttamien nivelrusto- ja luumuutosten tutkimuksessa. Lisäksi väitöskirjassa kehitetyt kuva-analyysimenetelmät voivat tarjota tarkempaa tietoa myös kliinisellä TT-laitteistolla kuvatusta luukudoksesta.
Nivelrikko on maailman yleisin nivelsairaus ja alkuvaiheessa se aiheuttaa nivelrusto- ja luukudoksen mikroskooppisia rakenne- ja koostumusmuutoksia. Sairauden loppuvaiheessa nivelrusto häviää asteittain kokonaan pois nivelpinnoilta. Nämä kudosmuutokset ovat sidoksissa yksilön elämän laadun heikkenemiseen kivun ja liikuntakyvyttömyyden kautta. Nivelrikon kudosmuutosten kuvantamisen kehittäminen ja määrällinen tutkiminen taudin alkuvaiheissa tukee nykyistä nivelrikon perustutkimusta sekä mahdollisesti uusien hoitomuotojen kehittämistä tulevaisuudessa.
Väitöskirjan päätuloksena esitellään uusi kuvantamismenetelmä pehmytkudosten kollageenijakauman kolmiulotteiseen määrittämiseen varjoainetehosteisella mikro-TT:lla. Lisäksi väitöskirjassa sovelletaan aikaisemmin julkaistuja mikro-TT-menetelmiä ruston koostumuksen pre-kliiniseen tutkimukseen. Väitöskirjassa tutkittujen varjoaineiden (fosfovolframihappo, fosfomolybdeenihappo, ja CA4+) jakaumaa mikro-TT:llä kuvatussa rustokudoksessa verrattiin useisiin ruston biokemiallista koostumusta mittaaviin menetelmiin. Saatujen tulosten perusteella mikro-TT-kuvantaminen tarjoaa uuden menetelmän nivelruston kollageenijakauman ja rustosolujen tutkimukseen nivelrikon eri vaiheissa.
Väitöskirjassa kehitettiin myös rustonalaisen luun kuvantamista soveltamalla harmaasävyjen tekstuurianalyysiä. Analyysimenetelmällä pyrittiin tunnistamaan kuva-alkiota pienempiä luurakenteita, ja tulosten perusteella mikro-TT kuvantaminen mahdollistaa rustonalaisen luun osteosyyttien määrällisen analyysin eri nivelrikkovaiheissa. Rustonalaisen luun mikro-TT-kuvien analyysien tulokset validoitiin synkrotronisäteilyyn perustuvan tietokonetomografian avulla. Lisäksi tekstuurianalyysin kliinistä soveltuvuutta luun mikrorakenteen analysointiin testattiin Oulun yliopistollisessa sairaalassa käytössä olevalla kartiokeila-TT-laitteistolla.
Väitöskirjassa esitetyt menetelmät laajentavat jo olemassa olevaa tutkimusmenetelmien kirjoa nivelrikon aiheuttamien nivelrusto- ja luumuutosten tutkimuksessa. Lisäksi väitöskirjassa kehitetyt kuva-analyysimenetelmät voivat tarjota tarkempaa tietoa myös kliinisellä TT-laitteistolla kuvatusta luukudoksesta.
Viimeksi päivitetty: 23.1.2024