Parempaa tarkkuutta aivojen kuvantamiseen

25.2.2015

 

"Aivotutkimus kehittyy, kun luodaan parempia menetelmiä aivotoiminnan mittaamiseen ja analysointiin. Kun pääsemme näkemään miten aivot toimivat, pystymme kehittämään myös aivosairauksien diagnoosia ja hoitoa", akatemiaprofessori Risto Ilmoniemi perustelee aivotutkimuksen menetelmien kehittämistä.

Risto Ilmoniemi on jo vuosikymmenien ajan kehittänyt aivokuvantamismenetelmiä, ja hän on kansainvälisesti yksi johtavia magnetoenkelografian (MEG) ja magneettistimulaation (TMS) asiantuntijoita. MEG-laitteita hän kehitti jo opiskeluajoista alkaen Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboratoriossa, ja hänen kehittämäänsä tekniikkaa on myös kaupallistettu. Ilmoniemen aloittaman tutkimustyön ansiosta magneettistimulaatiotekniikka on käytössä muun muassa neurokirurgian apuvälineenä kaikissa yliopistollisissa sairaaloissa Suomessa ja maailmallakin laajasti.

Magneettistimulaation tutkimustulokset kaupallistettiin 2000-luvun alussa, jolloin Ilmoniemi siirtyi Helsingin yliopistollisen sairaalan BioMag-laboratorion johtajan paikalta spin-off-yritys Nexstimin toimitusjohtajaksi. "Olen tutkija luonteeltani, mutta seinä tuli vastaan 1990-luvulla, kun kehitimme aivojen magneettistimulaatiota. Tutkimusrahoitusta suuria resursseja vaativan tekniikan kehittämiseen ei enää ollut riittävästi saatavilla, ja ainoa mahdollisuus oli kaupallistaa keksintö. Jos halutaan sairaaloihin uutta teknologiaa, tutkimustulokset on kehitettävä tuotteiksi, joita yritykset voivat levittää maailmanlaajuisesti", Ilmoniemi kuvailee.

"Nexstimin kautta onnistuimmekin toteuttamaan aivojen magneettistimulaatiojärjestelmän, jota yritys edelleen kehittää." Ilmoniemi palasi takaisin tutkimuksen pariin silloiseen Teknilliseen korkeakouluun, nykyiseen Aalto-yliopistoon vuonna 2006.

Magneettistimulaatiota hyödynnetään ennen neurokirurgisia toimenpiteitä. Menetelmän avulla voidaan ennen leikkausta kartoittaa aivojen tärkeitä kielellisiä tai lihaksia kontrolloivia alueita, jotta kirurgi voi välttää niiden vahingoittamista leikkauksen aikana. Tekniikka on vaikuttanut merkittävästi siihen, miten leikkauksia suunnitellaan ja toteutetaan.

"Kun kirurgilla on tarkempaa tietoa aivoista ennen leikkausta, hän pystyy paremmin ennakoimaan leikkauksen ja pääsemään varmemmin tavoiteltuun lopputulokseen. Kokemukset osoittavat, että menetelmän ansiosta leikkaukset onnistuvat paremmin, niissä ilmenee vähemmän komplikaatioita ja potilaat jopa elävät kauemmin."

Ilmoniemen mukaan uusien menetelmien ansiosta uskalletaan leikata useammin myös sellaisia tapauksia, joita ei aikaisemmin tohdittu operoida. Esimerkiksi aivokasvaimen leikkausta suunniteltaessa saadaan tarkempi tieto siitä, millä aivojen toiminnallisella alueella kasvain sijaitsee, mikä mahdollistaa leikkauksen paremman suunnittelun.

TMS-laitejärjestelmä on huomattavasti edullisempi kuin esimerkiksi aivojen kuvantamiseen niin ikään käytettävä fMRI-laite. Teknologian kehittämisellä on iso kansantaloudellinen ja kansanterveydellinen merkitys. Maailmassa on kymmeniä miljoonia ihmisiä, jotka sairastavat epilepsiaa, aivohalvauksia tai esimerkiksi vakavaa masennusta. Aivosairauksien arvioidaan aiheuttavan Euroopassa jopa 800 miljardin euron kustannukset vuosittain.

Aivojen toiminnan ja rakenteen mittaamista

Parhaillaan Ilmoniemi tekee uraauurtavaa tutkimustyötä paitsi magneettistimulaation parissa myös yhtäaikaisen MEG- ja MRI-magneettikuvauksen kehittämiseksi. Yhtäaikaiseen kuvaukseen tähtäävällä laitteella voidaan mitata samaan aikaan aivojen toimintaa ja rakennetta. "Tällä teknologian kehittämisellä haetaan nykyistä parempaa tarkkuutta. Kun rakennetta mitataan samaan aikaan, voidaan aivotoiminta paikantaa tarkemmin ja anatomisesti oikein. Toisin sanoen saadaan paremmin tietoa siitä, mitä milläkin aivoalueella tapahtuu", Risto Ilmoniemi kertoo.

Kyseessä on hanke, jota tutkimusryhmä on toteuttanut sekä akatemiaprofessuurikauden aikana että kansainvälisen EU-hankkeen rahoituksella. "Mutta nämä hankekaudet eivät vielä riitä, vaan haemme EU:sta rahoitusta jatkotutkimuksille. Tähän mennessä tutkimus on edennyt lupaavasti. Usko siihen, että olemme oikealla linjalla, on vahvistunut. Alun perin EU-hankkeemme oli hyvin riskipitoinen, ja niin tietysti pitää välillä ollakin", Ilmoniemi sanoo.

Myös magneettistimulaatiotutkimuksen eteenpäin viemiseen haetaan EU-rahoitusta. Tekniikan kannalta kunnianhimoiseksi luonnehdittuun tutkimukseen osallistuu tutkijoita Saksasta, Ruotsista, Kreikasta, Italiasta ja Suomesta. "Aiomme kehittää muun muassa epilepsian diagnoosia ja hoitoa. Magneettistimulaatiota voidaan hyödyntää myös aivohalvauspotilaiden kuntoutuksessa, masennuksen hoidossa ja kivun lieventämisessä. Menetelmästä on saatu varsin lupaavia tuloksia, ja magneettistimulaation käyttö esimerkiksi depression hoitomuotona on saanut viranomaishyväksynnän monissa maissa."

Tulevaisuudessa henkilökohtainen terveyden arviointi ja monitorointi helpottuu, kun teknologia saadaan pakattua aikaisempaa pienempään kokoon. Aivojen kuvantamiseen käytettävät laitteet ovat yleensä isokokoisia, mutta tulevaisuuden joissakin ratkaisuissa voidaan ehkä hyödyntää kevyempää teknologiaa ja käyttää mittauslaitteita esimerkiksi matkapuhelimiin yhdistettyinä.

 

Mitä menetelmien kehittäminen sitten edellyttää tutkijalta?

"Jos haluaa menestyä kehittäjänä, on ymmärrettävä mittalaitteiden lisäksi tutkimuskohdetta eli meidän tapauksessamme aivoja. Fyysikon tausta on antanut erinomaisen lähtökohdan tutkia aivoja ja ymmärtää aina paremmin niiden toimintaa. On hedelmällistä, kun samat henkilöt sekä tutkivat aivoja että kehittävät teknologiaa. Oleellista on myös into oivaltaa, mitä voisi tehdä toisin, parhaalla mahdollisella tavalla", Ilmoniemi tiivistää.

Hän korostaa, että koska aivomittaukset perustuvat fysiikan lakeihin, nämä lait ja niiden luomat rajoitteet on ymmärrettävä syvällisesti. "Suurin osa meidänkin ryhmämme tekniikan kehittäjistä on fyysikoita tai fysiikkaa ymmärtäviä insinöörejä. Mutta sen lisäksi monitieteinen lähestymistapa on onnistumisessa keskeistä. Lääkärien, psykologien ja tekniikan kehittäjien kesken tehtävä tiivis yhteistyö on kaiken a ja o."

"Aivojen sähkömagneettisessa kuvantamisessa ja aivojen magneettistimulaation edistäjänä Helsingin seutu on maailman ykköspaikka. Mutta seuraajia ja kilpailijoita on tulossa takanamme, joten eteenpäin on mentävä."

"Emme ole Suomessa sen parempia ihmisiä kuin muutkaan, mutta keskeistä onnistumisessa on löytää alue, jolla voimme tehdä uraauurtavaa työtä ja olla siinä maailman ykkösiä. "

 

Vauhtia terveysteknologian kehittämiseen

Ilmoniemen mielestä Suomessa pitäisi panostaa terveysteknologian kehittämiseen ja vientimahdollisuuksien luomiseen nykyistä vahvemmin. "Rahoitusta tähän kehitystyöhön toki tarvitaan, mutta se ei ratkaise kaikkea. Tarvitaan joustavuutta ja nopeutta hankkeiden käynnistämiseen ja uusien ideoiden vauhdittamiseen. Oma kokemukseni on, että mitä parempi idea sitä vaikeampi on saada muita uskomaan siihen. Rahoittajan kannalta on olennaista erottaa hyvät ja huonot uudet ideat toisistaan, ja tässä parasta käyttää ennakkoluulottomia alan kansainvälisiä asiantuntijoita."

Nykyisiä rahoitusmekanismeja hän pitää tutkimuksen ja teknologian kehittämisen näkökulmasta ongelmallisina. "Koska läpimenoprosentit hauissa ovat usein hyvin alhaisia, esimerkiksi EU:ssa paikoin vain pari prosenttia, tuhlataan näissä prosesseissa hirveästi ihmisten aikaa ja osaamista."

Ilmoniemen mielestä rahoituksessa olisi jotenkin pystyttävä luopumaan idealistisesta tasapuolisuuden vaatimuksesta. "Voisiko olla yksi rahoitusmuoto, josta rahoitusta myönnettäisiin ilman hakemusruljanssia sen perusteella, millaisia tieteellisiä saavutuksia ja kliinisen tutkimuksen onnistumisia tutkimusryhmällä on viime vuosina ollut. Jos onnistumisia ei enää synny, rahoitus lakkaisi."

"Suomen talous on alamäessä ja vaikeudet näyttävät jatkuvan. Suomalaisessa yliopistomaailmassa on hyvin paljon käyttämätöntä potentiaalia kaupalliseen toimintaan. Pieniä rahoitusmuotoja voisi kehittää myös siihen, että kaupalliseen toimintaan sopivia tutkimustuloksia ja aihioita kehitettäisiin eteenpäin päätoimisesti vaikkapa vuoden ajan ja katsottaisiin, olisiko niistä yritystoiminnaksi", Ilmoniemi ehdottaa.


Teksti: Riitta Tirronen
Kuvat: Olli Häkämies

Akatemiaprofessori Risto Ilmoniemi on toiminut Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professorina vuodesta 2006 lähtien. Hän työskentelee Perustieteiden korkeakoulun Neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksella opetusalanaan lääketieteellinen tekniikka. Hän toimi Teknillisen korkeakoulun, Helsingin yliopiston ja Helsingin yliopistollisen keskussairaalan yhteisen BioMag-laboratorion päällikkönä vuodet 1994-2002 ja sen jälkeen Nexstim Oy:n toimitusjohtajana 2003-2005.

Viimeksi muokattu 10.8.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »