Tohtorinhattu jossa lääketieteen lyyra.

Tietokonepohjainen menetelmä havaitsee Alzheimerin tautiin liittyvät aivojen tilavuusmuutokset varhain ja kattavasti (Väitös: LL Terhi Tuokkola, 19.2.2021, kliininen fysiologia ja isotooppilääketiede)

Magneettikuvien automaattisella tensoripohjaisella muotoanalyysillä voidaan havaita Alzheimerin taudille tyypillisiä tilavuusmuutoksia aikaisemmin kuin radiologien käyttämillä silmämääräisillä arviointimenetelmillä. LL Terhi Tuokkolan Turun yliopistossa tarkastettavassa väitöstutkimuksessa tensoripohjainen muotoanalyysi pystyi havaitsemaan Alzheimerin tautiin liittyviä tilavuusmuutoksia myös syvällä aivokudoksessa. 

Aivokudoksen kutistuminen ja aivojen nestetilojen laajeneminen ovat yleisiä kuvantamislöydöksiä sekä rappeuttavissa aivosairauksissa että normaalissa ikääntymisessä. Rappeuttavissa aivosairauksissa muutoksia nähdään jo vuosia ennen muistitoimintojen heikentymistä ja varhemmin kuin normaalissa ikääntymisessä. 

Rappeuttavien aivosairauksien diagnostiikassa ja seurannassa käytetään magneettikuvausta sen antaman tarkan anatomisen tiedon vuoksi. Aivorappeuman arviointiin on pitkään käytetty leikekuvien silmämääräisiä arviointimenetelmiä, joilla aivomuutoksia pystytään kuitenkin analysoimaan vain rajalliselta alueelta. 

– Lisäksi silmämääräinen analyysi riippuu arvioitsijasta ja voi erota eri arvioitsijoiden välillä. Tietotekniikan kehittymisen myötä käyttöön on tullut myös tietokoneanalyysiä käyttäviä menetelmiä, joilla pystytään analysoimaan aivomuutoksia huomattavasti laajemmin ja tarkemmin kuin silmämääräisillä menetelmillä, Terhi Tuokkola taustoittaa.

Tuokkola laski väitöstutkimuksessaan tietokoneperusteista tensoripohjaista muotoanalyysimenetelmää käyttäen Alzheimerin taudille tyypillisiä aivojen tilavuusmuutoksia normaalissa ikääntymisessä, lievässä muistitoimintojen heikentymisessä ja Alzheimerin taudissa. Tuloksia verrattiin silmämääräisen arviointimenetelmän tuloksiin poikittais- ja pitkittäistutkimuksessa.

– Hippokampus on aivojen rakenne, josta rappeuttavan aivosairauden aiheuttama kutistuminen yleensä ensimmäisenä todetaan. Poikittaistutkimuksessa tensoripohjainen muotoanalyysi tunnisti hippokampusalueella kutistumista jo niillä, joilla oli lievää muistitoimintojen heikentymistä. Silmämääräinen analyysi ei tähän pystynyt, Tuokkola kertoo.

– Kahden vuoden seurantatutkimuksessa tensoripohjainen muotoanalyysi pystyi erottamaan hippokampusalueen kutistumista myös niillä henkilöillä, joiden lievä muistitoimintojen heikentyminen pysyi muuttumattomana. Silmämääräinen analyysi erotti vain ryhmän, jonka tauti oli edennyt Alzheimerin taudiksi, Tuokkola lisää.

Aivojen syvän harmaan aineen osallisuus ihmisen tietojenkäsittelyssä on vielä epäselvä, koska aluetta on päästy tutkimaan vasta tietokoneperusteisilla analyyseillä. Tuokkola löysi tensoripohjaisen muotoanalyysin avulla Alzheimerin tautiin liittyviä tilavuusmuutoksia aivojen syvästä harmaasta aineesta, mutta vain vähäisiä muutoksia lievässä muistitoimintojen heikentymisvaiheessa. Neuropsykologisessa tutkimuksessa Alzheimerin taudin muutoksilla todettiin olevan yhteyttä tietojenkäsittelyn heikentymiseen.

– Tutkimukseni perusteella tensoripohjainen muotoanalyysi voi parantaa Alzheimerin taudin varhaisdiagnostiikkaa verrattuna silmämääräisiin arviointimenetelmiin. Tensoripohjainen muotoanalyysi antoi myös lisätietoa aivojen syvän harmaan aineen osallisuudesta ihmisen tietojenkäsittelyyn. Menetelmän hyödyistä käytännön kliinisessä diagnostiikassa tarvitaan kuitenkin vielä jatkotutkimuksia, Tuokkola summaa. 

Tuokkolan väitöstutkimus on osa Turun Valtakunnallisen PET-keskuksen ja tamperelaisen Combinostics Oy:n yhteistutkimusta.

Kuvasarja tensoripohjaisen muotoanalyysin tuloksista.
Kuvasarja tensoripohjaisen muotoanalyysin tuloksista normaalissa ikääntymisessä (control), lievässä muistitoimintojen heikentymisessä (MCI) ja Alzheimerin taudissa (Alzheimer’s disease). Keltapunaiset sävyt kertovat laajentuneista aivoalueista ja sinivihreät sävyt kutistumisesta.

***
LL Terhi Tuokkola esittää väitöskirjansa ”MAGNETIC RESONANCE IMAGING IN ALZHEIMER’S DISEASE, MILD COGNITIVE IMPAIRMENT AND NORMAL AGING ¬– Multi-template tensor-based morphometry and visual rating” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 19.2.2021 klo 12.00. 

Väitöstilaisuutta voi seurata etäyhteyden kautta. 

Vastaväittäjänä toimii professori Taina Autti (Helsingin yliopisto) ja kustoksena professori Juhani Rinne (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen. Väitöksen alana on kliininen fysiologia ja isotooppilääketiede.

Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus

Luotu 11.02.2021 | Muokattu 11.02.2021