Keskeinen päämäärä FM Janne Heikkilän väitöskirjatutkimuksessa oli kehittää simulaatiomalli, jolla voidaan simuloida uuden ultraäänimenetelmän, ultraäänielastografian, käyttöä eri sovelluksissa, esimerkiksi ultraäänikirurgiassa ja -diagnostiikassa.

Kuopion yliopistollisessa keskussairaalassa fyysikkona työskentelevä Janne Heikkilä on väitöskirjassaan kehittänyt simulaatiomallin ultraääneen perustuvan elastografisen menetelmän mallintamiseksi. Tämä simulaatiomalli sisältää erilliset mallit ultraäänikenttien, ultraäänen aiheuttaman lämpötilan nousun ja mekaanisten värähtelyiden sekä perinteisen kaikukuvauksen mallintamiseen.

Väitöskirjatyö on tehty Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella sekä syöpätautien klinikalla Kuopion yliopistollisessa sairaalassa.

Menetelmää on lisäksi kehitetty yhteistyössä Harvardin ja Toronton yliopistojen kanssa.

Väitöskirjatyön tietokonesimulaatioista saatuja tuloksia on verrattu kokeellisiin mittauksiin ja tulokset ovat hyvin lupaavia. Nyt luotu simulaatiomalli auttaa näiden uusien ultraäänimenetelmien jatkokehitystä, koska hyvän simulaatiomallin avulla eri parametrien vaikutuksia voidaan arvioida ja menetelmää voidaan optimoida kokeellisia mittauksia varten.

Ultraäänielastografian käyttösovellutuksia

Keskeinen päämäärä FM Janne Heikkilän väitöskirjatutkimuksessa oli kehittää simulaatiomalli, jolla voidaan simuloida uuden ultraäänimenetelmän, ultraäänielastografian, käyttöä eri sovelluksissa, esimerkiksi ultraäänikirurgiassa ja -diagnostiikassa.

Ultraäänen edetessä kudoksessa osa äänen energiasta siirtyy kudokseen ja aiheuttaa sen lämpenemistä. Ultraäänellä tapahtuvaa kudoksen kuumentamista tutkitaankin uutena lupaavana syöpähoitomenetelmänä. Tässä ultraäänikirurgiaksi kutsutussa menetelmässä syöpäkasvain tuhotaan kohdistamalla siihen suuri, hyvin paikallinen lämpötilan nousu. Menetelmän etuina ovat muun muassa se, että se on ei-invasiivinen, kivuton ja vaaraton ympäröiville terveille kudoksille.

Ultraäänikirurgiaa tutkitaan maailmanlaajuisesti lupaavana hoitomuotona esimerkiksi rintasyövän ja kohdun kasvainten hoidossa. Ensimmäiset potilaskokeet ovat osoittaneet menetelmän toimivuuden myös erittäin haastavassa aivokasvainten hoidossa.

Ultraäänikirurgian käyttö edellyttää tarkkaa hoidonaikaista kontrollia halutun lämpövaikutuksen varmistamiseksi. Nykyisin tämä tehdään käyttäen magneettikuvausta, joka on kallista sekä aiheuttaa teknisiä rajoitteita hoitolaitteistolle. Mikäli hoidon kontrolli voitaisiin luotettavasti toteuttaa magneettikuvauksen syrjäyttävällä menetelmällä, laskisivat ultraäänikirurgian kustannukset ja laitteistovaatimukset oleellisesti.

Kuva: Panthermedia