Juhani Knuuti: Turku maailman kärjessä – sydänkuvan kylkiäisenä saadaan tuhti tietopaketti koko kehon terveydestä

Koko kehon samanaikainen kuvantaminen avaa uusia mahdollisuuksia ymmärtää elinten toimintaa ja vuorovaikutusta sekä terveenä että sairaana. Olemme tutkimuksissamme havainneet, että rintakipupotilailla sydämen verenvirtauksen muutosten lisäksi poikkeavuuksia ilmenee aivoissa ja muissakin elimissä.

Elinten keskinäinen vuorovaikutus näyttää olevan tärkeä mekanismi monissa elintasosairauksissa. Mitä enemmän tästä saadaan tietoa, sitä paremmin voidaan selvittää eri sairauksien mekanismeja ja luonnetta – ja kehittää uusia hoitoja.

Turun yliopiston laitteisto hyödyntää PET:tä eli positroniemissiotomografiaa. Sen keskeisiä vahvuuksia on, että kudosten verenvirtaus on mahdollista mitata. Tämä ei esimerkiksi magneettikuvauksella onnistu.

Huippumodernin 7,5 miljoonan euron PET-kameran hankinnan Turkuun mahdollisti Jane ja Aatos Erkon säätiön 5 miljoonan euron apuraha.

Uuden kuvantamisen yhtenä pääkohteena on valtimotauti

Sepelvaltimotauti on maailmanlaajuisesti yleisin ennenaikaisen kuoleman aiheuttaja. Sen havaitsemiseen on kehitetty useita diagnostisia menetelmiä, joista tarkimmat perustuvat joko sydämen valtimoiden eli sepelvaltimoiden ahtaumien tai sydänlihaksen huonontuneen verenvirtauksen havaitsemiseen.

Vähemmällä huomiolle on kuitenkin jäänyt hyvin tunnettu tosiasia: sepelvaltimotaudin taustalla on ylipäätään valtimoiden sairastuminen, ja tämä sairaus ilmenee myös muiden elinten kuin sydämen valtimoissa. Pääsääntöisesti tutkimukset terveydenhuollossa ovat kohdistuneet vain oireita aiheuttaneeseen elimeen.

Aivoinfarkti on yksi valtimotaudin seuraus, ja myös osassa dementioista on taustalla valtimosairaus. Katkokävely on tauti, jossa alaraajoihin verta vievät valtimot ovat sairastuneet. Munuaiset voivat vaurioitua tai toiminta häiriintyä. Muutoksia voi syntyä myös lihaksiin, maksaan ja haimaan. Erektiohäiriö saattaa olla myös valtimosairauden aiheuttama.

Häiriöitä muuallakin kuin sydämessä

Olemme nyt noin vuoden ajan tehneet lähes kaikki rintakipupotilaiden sydänkuvaukset uudella koko kehon PET-kameralla. Verenvirtausta olemme mitanneet sydämen lisäksi samanaikaisesti myös aivoissa, munuaisissa ja muissakin kehon elimissä.

Jo ensimmäisten 200 potilaan kuvantamisen perusteella olemme havainneet, että valtimotaudin vaikutuksia näkyy muissa elimissä, vaikka kuvantamiseen lähettämisen syy oli rintakipu ja epäily sepelvaltimotaudista.

Oheisessa kuvassa on esimerkki yhdestä kuvatusta potilaasta. Kuvissa havaittiin selvä aivoinfarkti, joka ei ollut aiheuttanut potilaalle oireita eikä sitä ollut todettu aiemmin. Olemme havainneet muutoksia myös munuaisten verenvirtauksessa.

Aivoinfarkti näkyy nuolen osoittamissa paikoissa aivojen PET-kuvissa eri suunnista katsottuna. Oikeanpuoleisin kuva esittää vaurioalueen myös röntgentietokoneleikekuvassa.

Meneillään oleva Suomen Kulttuurirahaston tukema tutkimushanke on vielä alkuvaiheessa, ja lopullisia tuloksia valtimotaudin aiheuttamista eri elinten muutoksista ja vaurioista saadaan vuosien 2024–2025 aikana.

Havainnoista on hyötyä myös laajemmin terveydenhuollossa. Tutkimuksen kautta opitaan ymmärtämään paremmin muutoksia, joita rintakipupotilailla on muuallakin kuin sydämessä.

On mahdollista, että sydänsairaudet pystytään tunnistamaan tarkemmin, kun sydämen verenkierron mittauksiin yhdistellään tietoa muiden elimien ja kudosten toimintaprofiileista.

Menetelmäkehitystä tarvitaan vielä rutiinipalvelun toteuttamiseen

Koko kehon PET-kuvantaminen on hyvin tuoretta teknologiaa, ja itse menetelmä ohjelmistojen osalta kehittyy edelleen nopeasti. Valmistajat kehittävät menetelmää, mutta kehitys etenee myös vuosi sitten perustetussa tutkimuskonsortiossa, jossa mukana ovat kaikki koko kehon kuvantamisen käyttäjät Euroopassa.

Koko kehon verenvirtauksen kuvantamista ei ole toistaiseksi tehty vielä missään muualla maailmassa kuin Turussa. Laaja soveltaminen potilastyöhön vaatii luonnollisesti vielä mittavasti lisää tutkimusta.

Olemme kuitenkin jo onnistuneet kehittämään osin tekoälyyn perustuvan analyysin, jolla muuten hyvin työläs kuva-analyysi voidaan tehdä lähes automaattisesti. Menetelmä on julkaistu marraskuussa 2023 tieteellisessä lehdessä. Ilman automaattista analyysiä haasteena on informaation valtava määrä kuvissa, joita on tuhansia, ja kuvauksen raakatiedon määrä on 25 gigatavua.

Kuten kaikessa uudessa tiedossa, meidän tulee myös oppia ymmärtämään eri elinten verenvirtaushavaintojen merkitystä paremmin. Millainen muutos kussakin elimessä on merkittävä? Entä millainen vaikutus havainnoilla tulisi olla potilaan hoitoon? Pelkkä havainto ei tietenkään riitä, vaan havainnon tulee vaikuttaa hoitopäätöksiin.

Elinten vuorovaikutuksesta uutta tietoa

Sairauksien aiheuttamien muutosten lisäksi menetelmä mahdollistaa elinten vuorovaikutuksen tutkimisen aivan uudella tavalla.

Esimerkiksi aiemmissa tutkimuksissa on havaittu, että aivojen toiminta on tärkeää sydämen toiminnan kannalta. Muun muassa stressin tiedetään vaikuttavan sydämen verenkiertoon ja toimintaan.

Rintakivun kokemus näyttäisi riippuvan sekä aivojen että sydämen toiminnasta. Tunnetusti äkillinen järkytys voi laukaista sydäninfarktia muistuttavan mutta ohimenevän tilan. Lisäksi esimerkiksi aivoinfarktin jälkeen sydämen pumppaustoiminta lamaantuu pidemmäksi aikaa.

Toisaalta tiedetään, että sydänsairaus vaikuttaa myös aivojen toimintaan monin tavoin. Sydänsairauksien oireet muistuttavat pelkoon ja ahdistukseen liittyviä kehollisia tuntemuksia. Kysymys ei kuitenkaan ole pelkästään sydänsairauden pelosta.

Lisäksi epämiellyttävät tuntemukset rinnan alueella ja pelko sydämen toimintahäiriöstä voivat aiheuttaa ahdistuneisuutta. Tämä voi liittyä muutoksiin aivojen tarkkaavaisuutta ohjaavien verkostojen toiminnassa.

Useimmissa kansansairauksissa, kuten verenpainetaudissa, tyypin 2 diabeteksessa ja lihavuudessa, elinten vuorovaikutus on merkittävässä roolissa elimistön toiminnan ja sairauksien ymmärtämisessä. Esimerkiksi suoliston ja aivojen vuorovaikutus on noussut vahvasti esiin lihavuuden tutkimuksissa.

Kuvantamishavaintoja yhdistetään myös psykologisiin testeihin

Yksi ainutlaatuinen komponentti tutkimuksessamme on tutkittavien tekemät psykologiset testit. Kuvattavat potilaat täyttävät useita kyselyitä sekä kuvauksen yhteydessä että myöhemmin kotona. Testit selvittävät ahdistuksen ja stressin kokemusta, tunneherkkyyttä, kehollisia tuntemuksia, tunnetilaa (ahdistus, pelko, ilo…), persoonallisuutta, sosiaalisia suhteita ja syömistottumuksia.

Kysely- ja tuntemuslomakkeiden vastauksia käytetään sydämen, aivojen ja muiden elinten verenvirtauksen sekä näiden välisten yhteyksien mallintamiseen. Tulosten avulla voitaneen ymmärtää paremmin ahdistusperäisten häiriöiden yhtyeyksiä sydän- ja verisuonitauteihin.

Lopuksi vielä yksi ensimmäisistä koko kehon verenvirtauksen parametrisista kuvista. Tämä on käsitelty ohjelmallisesti, joten kyseessä ei  ole enää PET-kuva, vaan kokonaisuus esittää verenvirtauksen määrää kussakin kolmiulotteisessa kuva-alkiossa.