Uusi laite mittaa aivot kahdella tavalla – voi tarkentaa syöpäkudoksen kuvaamista ja aivosairauksien diagnoosia

Joukko neurotieteen ja -teknologian tutkijoita on kehittänyt uudenlaisen aivokuvantamislaitteen kahdessa Aalto-yliopiston vetämässä EU-hankkeessa. Nyt alkavassa, Business Finlandin rahoittamassa hankkeessa tavoitteena on varmistaa laitteen soveltuvuus potilaskäyttöön. Hankkeen kokonaisbudjetti on vajaa miljoona euroa.

Laite yhdistää samaan kuvaan magnetoenkefalografian (MEG) antaman tiedon aivojen toiminnasta ja uudentyyppisen magneettikuvauksen (MRI) antaman rakenteellisen tiedon – paljon tarkemmin kuin aiemmilla menetelmillä on ollut mahdollista. MEG mittaa aivojen tuottamia erittäin pieniä magneettikenttiä kallon ulkopuolelta, ja menetelmän avulla saadaan tietoa hermoston toiminnasta. MRI:stä taas saadaan tarkkoja malleja aivojen rakenteesta. Yhdistelmälaite hyödyntää mittauksissa VTT:n kehittämiä erittäin herkkiä, suprajohtavuuteen perustuvia SQUID-antureita. Laitteessa on myös muita suprajohtavia osia. Suprajohtavuus on kvanttimekaaninen ilmiö, jossa sähköinen vastus katoaa tietyn lämpötilan alapuolella.

Yhdistelmälaitteella voidaan mitata sekä aivojen tarkka rakenne että niiden synnyttämät magneettikentät.  Näin aivoaktiivisuudesta saadaan luotettavampi ja tarkempi kuva.

”Tarkemmasta mittauksesta voi olla apua esimerkiksi epileptisen aivotoiminnan paikantamisessa ennen leikkausta. Uuden laitteen avulla pystyttäneen myös paremmin erottamaan aivokasvaimet terveestä kudoksesta ennen syöpäleikkauksia. Lisäksi laite lisää ymmärrystä siitä, miten eri aivoalueet ovat yhteyksissä toisiinsa. Tämä auttaa hahmottamaan poikkeuksia aivojen toiminnassa esimerkiksi depression yhteydessä tai Alzheimerin taudin edetessä”, kertoo Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen johtaja, professori Risto Ilmoniemi.

Parantunut tarkkuus voi olla hyödyksi myös aivoinfarktin, autismin ja tapaturmaisen aivovamman tutkimisessa sekä aivojen perustutkimuksessa.

Pois ahtaasta, meluisasta putkesta

Perinteinen magneettikuvaus suoritetaan ahtaassa ja pitkässä putkessa, ja laitteesta kuuluu voimakkaita ääniä. Nyt kehitettävä uusi teknologia mahdollistaa hiljaisen ja avoimemman laitteen, jossa potilas makaa sängyllä, jonka päädyssä on kypärän muotoinen paikka päälle.

”Tämä tekee käytöstä sujuvampaa ja mittaustilanteesta miellyttävämmän. Laite myös sopii kaikenkokoisille ihmisille”, sanoo Koos Zevenhoven, joka johtaa prototyypin laitteistoa ja menetelmiä kehittävää tutkimusryhmää.

Uuteen prototyyppiin liittyy monenlaista kehitystyötä, ja herkän mittauslaitteiston osat on saatava yhteensopiviksi keskenään.

Laitteen sisällä on nesteheliumia, jonka lämpötila on vain neljä astetta absoluuttisen nollapisteen (–273,15 ºC) yläpuolella. Etäisyys heliumista kuvattavan päähän on vain pari senttimetriä, mutta termospullon tapaisen rakenteen ansiosta potilas ei altistu lainkaan matalalle lämpötilalle.

Haastavinta on tehdä hyvin herkät magneettiset mittaukset samalla, kun magneettikuvauksessa käytetään voimakkaita magneettikenttäpulsseja. Laitteen osat pitää suunnitella mahdollisimman kohinattomiksi ja häiriöttömiksi, jotta mitattavat signaalit eivät peittyisi.

”Koska teknologia eroaa perinteisestä magneettikuvauksesta kaikilta osin, olemme joutuneet suunnittelemaan monia uudenlaisia laitteita ja ratkaisuja”, sanoo Koos Zevenhoven.

Uuden hankkeen päätavoitteena on saada teknologia vuoden 2021 loppuun mennessä sellaiselle tasolle, että se voidaan kaupallistaa ja ottaa käyttöön sairaaloissa.

Lisätietoja:

Risto Ilmoniemi
Professori
Aalto-yliopisto
risto.ilmoniemi@aalto.fi
puh. 050 556 2964

Koos Zevenhoven
Tutkimusryhmän johtaja
Aalto-yliopisto
koos.zevenhoven@aalto.fi
puh. 040 752 8585

Lue aikaisempi uutinen