Uutiset

2016, 02.02.2016 | niveladmin

UEF väitös 12.2. Kudosnesteen virtauksen muutokset nivelrustossa voivat ennustaa nivelrikon alkamista

Väitös lääketieteellisen fysiikan alalta
Väittelijä: FM Janne Mäkelä
Aika ja paikka: 12.2.2016 klo 12, TTA, Tietoteknia, Kuopion kampus

Filosofian maisteri Janne Mäkelä tutki väitöskirjatyössään nivelruston rakenteellisia ja toiminnallisia muutoksia nivelrikossa. Tietokonemallinnuksen avulla pystyttiin yhdistämään mitattu rakenteellinen tieto mitattujen mekaanisten ominaisuuksien kanssa. Tämä mahdollisti yksityiskohtaisen tutkimisen kuinka yksittäiset rakenneainekset vaikuttavat ruston kuormittumiseen ja kuinka tämä prosessi muuttuu nivelrikon edetessä. Samalla pystyttiin erottelemaan muutokset ruston eri syvyyskerroksissa.

Työn tuloksena kehitettiin lisäksi uusi matemaattinen malli ruston kollageenisäikeiden jäykkyydelle. Rakenteellisten ja toiminnallisten muutosten sekä näiden välisten suhteiden ymmärtämisellä on tärkeä merkitys nivelrikon diagnosoinnin sekä hoidon kehittymisessä.

Nivelrikko voidaan tätä nykyä laskea kansantaudiksi Suomessa. Yleisimpänä nivelsairautena siitä aiheutuu yhteiskunnalle suuria kustannuksia erityisesti iäkkäiden ihmisten liikuntakyvyttömyyden vuoksi. Myös nuorille ihmisille voi kehittyä nivelrikko esimerkiksi nivelruston vamman seurauksena. Hoitamattomana paikallinen kudosvaurio altistaa nivelen nivelrikolle, jolloin hoitomahdollisuudet ovat oleellisesti huonommat. Onnistuneen hoidon edellytyksenä olisi rustovaurion havaitseminen jo alkuvaiheessaan. Nivelrikkodiagnoosi vahvistetaan yleensä vasta peruuttamattomien oireiden, kuten nivelkivun ja -jäykkyyden alkamisen jälkeen. Liikuntakyvyn säilyttämiseksi Suomessa tehdään vuosittain tuhansia lonkan tai polven tekonivelen leikkauksia. Sairauteen ei tunneta parantavaa hoitoa.

Tietokonemallinnus on perinteistä mekaanista testausta tarkempi menetelmä havaitsemaan aikaisen nivelrikon muutoksia

Nivelruston tehtävänä on toimia nivelessä iskunvaimentimena ja tarjota lähes kitkaton pinta luiden liikkeelle. Pääpiirteissään nivelruston sisäistä toimintaa määrittävät kolme rakenneainesta. Kudosnesteen paine huolehtii kudoksen jäykkyydestä nopeassa ruston kuormituksessa kuten hyppimisessä, samalla kun säikeinen kollageeniverkko rajoittaa kudoksen muodonmuutoksia. Pitkittyneessä kuormituksessa kuten seisomisessa neste taas virtaa kudoksesta ulos. Tällöin negatiivisesti varautuneet proteoglykaani-proteiinit vastaavat ruston jäykkyydestä.

Väitöskirjatyössä nivelrustonäytteiden rakenne määritettiin mikroskooppisten ja spektroskooppisten menetelmien avulla. Näiden avulla pystyttiin luomaan yksityiskohtainen tietokonemalli toistamaan mekaanisin mittausten avulla saatu tieto rustojen toiminnasta kuormituksessa. Tietokonemallinnus oli tarkempi menetelmä havaitsemaan aikaisen nivelrikon muutokset verrattuna perinteiseen mekaaniseen testaukseen.

Nesteen virtauksen muuttumisen huomattiin heijastavan monien muutosten summaa nivelrikossa. Ruston kiinteiden ainesosien hajoaminen edesauttaa nivelnesteen karkaamista rustosta heikentäen sen jäykkyyttä pitkittyneessä kuormituksessa. Permeabiliteetin eli läpäisevyyden muuttuminen vaikuttaisi olevan ensimmäinen toiminnallinen muutos ennustamaan nivelrikon alkamista.

Kollageeniverkon arkkitehtuurin nähtiin paikkakohtaisesti ja ruston syvyyden suhteen olevan herkin yksittäinen rakenneosa nivelrikon aiheuttamille muutoksille. Verkon rapistuminen vaikuttaa ruston kykyyn kestää iskuja, jolloin rusto on alttiimpi lisävaurioille. Arkkitehtuurin muutosten nähtiin lisäksi olevan huomattavasti tärkeämpi komponentti vaikuttamaan ruston jäykkyyteen kuin itse kollageenin määrän. Kyky suojella kollageeniverkkoa voisi tehokkaasti hidastaa taudin etenemistä.

Yksityiskohtainen tietämys nivelrikon etenemisestä auttaa konservatiivisten strategioiden kehittämisessä nivelrikon ehkäisemiseksi ja etenemisen hidastamiseksi. Tulosten toivotaan auttavan tulevaisuudessa nivelrikon aikaisessa havaitsemisessa ja hoidossa.

Filosofian maisteri Janne Mäkelän lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Structural and Functional Alterations of Articular Cartilage in Osteoarthritis – Experimental and Computational Examination (Nivelruston rakenteelliset ja toiminnalliset muutokset nivelrikossa) tarkastetaan Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori David M. Pierce, Connecticutin yliopisto ja kustoksena toimii apulaisprofessori Rami Korhonen, Itä-Suomen yliopisto.

Itä-Suomen yliopisto

© Copyright 2014 - Suomen Nivelyhdistys ry.
Kaikki oikeudet pidätetään.