Luonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunnassa esitettiin 16.1.1998 tarkastettavaksi FM Tiina Lyyran väitöskirja Development, validation and clinical application of indentation technique for arthroscopic measurement of cartilage stiffness (Nivelruston artroskooppisen jäykkyysmittauslaitteen kehittäminen, mittausmenetelmän validoiminen ja kliininen soveltaminen). Vastaväittäjänä oli Ph.D. Dan Bader, Queen Mary and Westfield College, University of London ja väitöstilaisuuden valvojana professori Heikki J. Helminen Kuopion yliopistosta.
Nivelrusto muodostaa ohuen kimmoisen ja liukkaan kerroksen luiden pinnoille nivelessä. Sen tehtävänä on tasata kuormitushuippuja nivelessä ja saattaa kitka mahdollisimman pieneksi toisiaan vasten liukuvien nivelpintojen välillä. Kun nivelrusto vaurioituu tai rappeutuu, mistä pahimmillaan seuraa nivelrikko, vaikeutuu nivelen normaali liike ja toiminta sekä lisäksi ilmenee erilaisia kiputiloja. Koska nivelrusto ei uusiudu, on rappeutuminen havaittava mahdollisimman aikaisessa vaiheessa ja yritettävä saada se pysähtymään.
Väitöskirjatyössäni olen kehittänyt nivelruston jäykkyysmittauslaitetta nivelen tähystysleikkauksen (artroskopia) yhteydessä käytettäväksi. Tällaista laitetta ei aiemmin ole ollut kaupallisesti saatavilla. Laitteen kehitystyöhön antoi vankan perustan Kuopion yliopiston anatomian laitoksella suoritettu ruston biologian ja erityisesti biomekaniikan perustutkimus. Näiden töiden nojalla tiedettiin, että ruston pehmeneminen on yksi nivelruston rappeutumiskehityksen varhaismuutoksista. Näin nivelruston jäykkyyden mittaaminen artroskopian yhteydessä antaa tiedon nivelrustomuutoksista ja alkavasta nivelrikosta. Tähän asti kirurgi on voinut arvioida ruston kuntoa tunnustelemalla rustopintaa tylpällä metallipuikolla tähystysleikkauksen yhteydessä.
Nivelruston artroskooppinen jäykkyysmittauslaite on steriloinnin kestävä pienikokoinen aineenkoestuslaite, jossa ruston pintaan aiheutetaan vakioitu muodonmuutos ja mitataan sen synnyttämiseksi tarvittava voima. Jäykällä (terveellä) rustolla tämä voima on suuri. Väitöskirjatyössäni olen sekä laboratoriomittauksin että fysikaalisen mallin avulla varmentanut tämän yhteyden muodonmuutokseen tarvittavan voiman ja ruston jäykkyyden välillä. Lisäksi olen laboratorio-oloissa aiheuttanut entsyymien avulla ruston pintaan rakenne- ja koostumusmuutoksia ja mitannut jäykkyysmittauslaitteella tämän rappeutuneen ruston jäykkyyden. Laite mittaa nämä rustot normaalia tervettä rustoa pehmeämmäksi, mikä on myös sopusoinnussa biologisten tutkimustulosten kanssa. Täten kehittämäni laite luotettavasti havaitsee nivelruston rappeutumismuutokset ruston jäykkyyden muutoksina. Väitöskirjatyöni viimeisessä vaiheessa olen mitannut ruston jäykkyyttä polven kiputilapotilaista tähystysleikkauksen yhteydessä. Osalla potilaista oli virheetön ja terve nivelrusto ja he muodostivat ns. normaaliryhmän. Osalla potilaista oli ns. polvilumpion kondromalasia, jossa polvilumpion rustopinnalla ilmenee nivelruston rappeutumista ensin ruston pehmenemisenä ja sitten rustopinnan rikkoutumisena. Odotetusti polvilumpion rusto oli pehmeämpää kondromalasiapotilailla kuin normaaliryhmässä. Aivan uusi tulos oli se, että heillä nivelrusto oli pehmeämpää myös sääriluun nivelpinnoilla ja osassa reisiluun nivelpintaa. Tämä havainto selittyy osaksi myös sillä, että aiemmin ei ole ollut mahdollista mitata ruston jäykkyyttä näiltä nivelpinnoilta leikkaussalioloissa.
Väitöskirjatyöni loppupäätelmänä totean, että työssäni kehitetty mittalaite mittaa luotettavasti ruston jäykkyyttä ja sopii käytettäväksi leikkaussalissa nivelen tähystysleikkauksen yhteydessä. Laitteen kaupallinen tuotanto on myös aloitettu.