Vastaväittäjä: Dosentti Harri Sievänen, UKK-instituutti
Kustos: Professori Reijo Lappalainen, Kuopion yliopisto
Aika ja paikka: Perjantai 24.8.2007 klo 12, Canthian auditorio L3

Väitöskirjan tiivistelmä:

Hohkaluun laadun karakterisointi sähköisellä impedanssimenetelmällä

Vaikka hohkaluuta on ihmisen luurangossa määrällisesti vähemmän kuin kortikaaliluuta, sen koostumuksen ja rakenteen muuttuminen vaikuttavat merkittävästi koko luukudoksen laatuun. Tällaiset muutokset pystytään havaitsemaan myös väitöskirjatyössä tutkituilla sähköisillä menetelmillä, jotka soveltuvat luukudoksen diagnostiiikkaan tai hoitoon.

Tässä väitöskirjatyössä on pyritty selvittämään luun koostumuksen ja rakenteen vaikutusta sen sähköisiin ominaisuuksiin sekä selvittämään tieteelliset perusteet, joiden pohjalta voitaisiin kehittää kliiniseen käyttöön soveltuva, uusi luun laadun arviointimenetelmä.

Sähköinen impedanssispektroskopia (EIS) on edullinen, ionisoimattomaan sähkömagneettiseen kenttään perustuva menetelmä, jota on ehdotettu käytettäväksi mm. jalkojen luiden pidentämishoidon kontrolloinnissa. Sähköistä stimulaatiota puolestaan voidaan käyttää luun kasvun ja korjautumisen nopeuttamiseen, esim. murtuman jälkeen. Toistaiseksi luun sähköisten ominaisuuksien ja laadun väliset riippuvuudet ovat huonosti tunnettuja, vaikka todennäköisesti sähköisiä menetelmiä pystyttäisiin käyttämään luun tilan arviointiin ja niillä pysyttäisiin saamaan tietoa, joka ei ole mitattavissa perinteisillä kliinisillä menetelmillä, esim. DXA:lla.

Väitöskirjatyössä tutkittiin ihmisen ja naudan luuta kahdella erityyppisellä anturiratkaisulla laajalla sähkömagneettisen spektrin taajuusalueella välillä 50 Hz - 3 GHz. Näytteen valmistus- ja säilytysmenetelmät pyrittiin valitsemaan niin, että luun fysiologinen tila säilyi mahdollisimman hyvin. Työssä määritettiin sähköiset parametrit, joilla pystytään kaikkein parhaiten ennustamaan luun laatua, mineraalipitoisuutta, mekaanista lujuutta ja kemiallista koostumusta. Sähköisiä mittauksia verrattiin myös näytteen rikkovista mekaanisista testauksista saatuihin tuloksiin. Osoittautui, että sähköisiä menetelmiä pystytään käyttämään myös luun mikrohalkeilun havaitsemiseen. Luunäytteiden mikrorakennetta tutkittiin myös hyvällä erotuskyvyllä kerroskuvauksen avulla ja koostumus määritettiin herkillä biokemiallisilla menetelmillä. Työssä selvitettiin rakenteen ja koostumuksen vaikutusta sähköisiin ominaisuuksiin.

Työssä havaittiin merkittävä taajuudesta riippuva korrelaatio sähköisten parametrien ja luun tiheyden, koostumuksen, rakenteellisten ja mekaanisten ominaisuuksien välillä. Sähköinen häviötekijä ja varsinkin permittiivisyys osoittautuivat hyviksi luun laadun ennustajiksi. Niiden avulla pystyttiin myös havaitsemaan luun rakenteen mekaaninen vaurioituminen. Luun erilaiset pintaominaisuudet vaikuttivat varsinkin permittiivisyyteen, kun taas luun trabekkelien muoto ja määrä vaikuttivat lähinnä muihin sähköisiin parametreihin. Työssä osoitettiin, että luun rasvan ja veden määrä pystyttiin arvioimaan hyvin mittaamalla sähköistä vastetta kahdella eri taajuusalueella. Terveen, tiiviin luun johtavuus oli selvästi pienempi ja vastaavasti permittiivisyys suurempi taajuusalueella 100 kHz - 5 MHz kuin harventuneen luun vastaavat suureet.

Yhteenvetona voidaan todeta, että EIS-menetelmä on hyvin potentiaalinen luun laadun määrittämiseen. Menetelmä saattaa soveltua esim. käytettäväksi eräiden kirurgisten toimenpiteiden yhteydessä tai luusiirteiden laadun arvioinnissa. Työn tuloksia voidaan soveltaa myös arvioitaessa laskennallisesti sähkökenttiä luun kasvun stimuloinnissa. Työn pohjalta voidaan jatkaa impedanssimenetelmän kehittämistä kliiniseksi diagnostiseksi menetelmäksi, vaikka on tarpeen jatkaa myös teoreettista, kokeellista ja kliinistä kehitystyötä saatujen tulosten varmistamiseksi ja menetelmän täyden potentiaalin selvittämiseksi.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja C. Luonnontieteet ja ympäristötieteet. ISBN 978-951-27-0692-1. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:
joanna.sierpowska@uku.fi

Kuopion yliopisto
Viestintä
tiedotus@uku.fi