26.10. Niveltähystyksen tarkkuuden parantaminen käyttäen spektrikuvantamista Väitös fysiikan alalta
Väittelijä FM Jussi Kinnunen
Väitösaika ja -paikka: 26.10.2012 klo 12.00, M103, Metria, Joensuun kampus
FM Jussi Kinnunen on väitöskirjassaan tutkinut nivelruston optista reflektanssia ja fluoresenssia. Reflektanssispektrikuvien havaittiin olevan yhteydessä nivelruston rakenteeseen, koostumukseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tutkitut menetelmät, yhdistettynä niveltähystyksen silmämääräiseen tarkasteluun, voivat parantaa nivelrikon diagnostiikkaa. Nivelrikossa nivelrusto rappeutuu, joka johtaa kivuliaaseen nivelvaivaan. Nivelrikon aikainen diagnoosi on kuitenkin harvinaista, sillä nivelrustossa ei ole hermoja ja siten vaiva on aluksi kivuton. Kehittynyt nivelrikko diagnosoidaan yleisesti Röntgen-kuvauksella ja visuaalisesti niveltähystimellä. Väitöskirjassa saatujen tulosten perusteella tutkittuja optisia menetelmiä voitaisiin kehittää käytettäväksi ruston kunnon arviointiin ja parempaan visualisointiin tähystysleikkauksessa.
Optisen reflektanssin soveltuvuutta niveltähystyksen objektiivisuuden parantamiseksi on tutkittu maailmalla viimeisen kymmenen vuoden aikana. Jussi Kinnunen on väitöskirjassaan keskittynyt tutkimaan näytteitä joissa on luonnollisesti rappeutuneita ihmisen nivelrustoja, sekä mekaanisesti ja entsymaattisesti rappeutettuja naudan nivelrustoja. Reflektanssin lisäksi myös ruston oman fluoresenssin käyttöä ruston biokemiallisen koostumuksen arviointiin tutkittiin. Optisen mittausdatan analysointiin käytettiin CIELAB väriavaruutta, pääkomponenttianalyysia ja lineaarista regressiota.
CIELAB väriavaruus koostuu kolmesta arvosta (L*, a*, b*), joista L* (välillä 0-100) esittää kohteen kirkkautta. Kohteen punaisuus/vihreys (+/- -arvot) esitetään a* -arvolla, ja keltaisuus/sinisyys (+/- -arvot) b* -arvolla. L* -arvon havaittiin muuttuvan herkästi nivelruston ominaisuuksien muuttuessa käytettäessä esimerkiksi ruston kunnon mittarina yleisesti hyväksyttyä Mankin pisteytystä.
Pääkomponenttianalyysiä käytettiin samoin kuin CIELAB väriavaruutta, yhdistämään yksittäiset arvot optisista mittauksista ruston muihin parametreihin. Tulokset pääkomponenttianalyysiä käyttäen olivat kuitenkin säännönmukaisesti paremmat. Jopa mekaanisesti tuotetut naarmut ruston pinnassa, joita ei pystytty havaitsemaan CIELAB väriavaruudessa, pystyttiin visualisoimaan pääkomponenttianalyysillä.
Fluoresenssin avulla pyrittiin selvittämään nivelruston ”cross-link” – molekyylien määrää. Näiden molekyylien kasautuessa iän myötä nivelrustoon, rusto jäykistyy. Tämä voi johtaa ruston rakenteen rikkoontumiseen kovan kuormituksen alla. Kun ”cross-link” – molekyylejä tuotettiin keinotekoisesti nivelrustoon, havaittiin että nivelruston oma luonnollinen fluoresenssi vähenee. Samalla kuitenkin havaittiin myös uutta fluoresenssia.
