Sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Tiedetään, että monilla suun limakalvomuutoksilla ja -häiriöillä kuten suun leukoplakialla, erythroplakialla ja suun punajäkälällä on kohonnut taipumus kehittyä suun limakalvon maligneiksi eli pahanlaatuisiksi muutoksiksi. Näiden suusairauksien diagnosointi perustuu kirurgisesti poistettujen biopsianäytteiden histologiseen tutkimukseen. Kudosnäytteen otto potilaalta voi kuitenkin olla kivuliasta, aiheuttaen epämukavuutta ja hoitopelkoa, eikä menetelmä siten sovellu esimerkiksi säännöllisiin seurantatutkimuksiin. On selkeä kliininen tarve nopealle, edulliselle ja kivuttomalle menetelmälle, jonka avulla voitaisiin järjestää korkeassa riskissä olevien potilaiden säännölliset seurantatutkimukset.
Väitöskirjatutkimukseni tavoitteena oli kehittää uusia kajoamattomaan bioimpedanssispektroskopiaan (BIS) perustuvia mittaus- ja analyysimenetelmiä suun limakalvokudosten terveyden arviointiin. Työssä kehitettyjä menetelmiä voidaan soveltaa myös muihin biologisiin kudoksiin suun limakalvojen ohella. Työssä saavutetut tulokset ovat innovatiivisia ja merkittäviä kehitettäessä seuraavan sukupolven ratkaisuja suusairauksien varhaisen vaiheen diagnostiikkaan ja hoidon seurantaan.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Havaitsimme, että mittaussignaalien häiriöiden minimoimiseksi ja mittausten toistettavuuden maksimoimiseksi samankeskisen rengasanturin tapauksessa (2-johdinkytkentä) on välttämätöntä ylläpitää vakiopainetta vakaan kudoskontaktin saavuttamiseksi. Sen sijaan 4-johdinmittauksissa 3D-tulostetuilla antureilla, ja erityisesti pienellä ja keskisuurella anturiversiolla havaitsimme, että kuormituspainon muutokset eivät vaikuttaneet saatuihin tuloksiin juurikaan, sillä kontakti-impedanssi voitiin eliminoida tällä mittausjärjestelyllä.
Lisäksi odotetusti havaitsimme, että oli haastavaa löytää optimaalinen elektrodimateriaali 3D-tulostettuun anturiin sähkökemiallisten korroosio-ongelmien ja muiden epävakauksien välttämiseksi. Ex vivo -kudosmittauksia suoritettaessa havaitsimme yleisen trendin, jossa impedanssin suuruus pieneni taajuuden kasvaessa. Kullekin eri kudostyypille havaitsimme ainutlaatuisen ominaisspektrin. Väitöskirjatyössä tehty kirjallisuuskatsaus lisäksi osoitti, että 50 kHz:n taajuutta voidaan pitää ihanteellisena terveen ja syöpäkudoksen erottamisessa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöskirjatutkimuksessani suunniteltiin, kehitettiin ja testattiin erilaisia anturiprototyyppejä bioimpedanssispektroskopiaa varten. Tavoitteena oli selvittää uuteen mittausjärjestelmään liittyviä perustavanlaatuisia metodologisia kysymyksiä luotettavien, hyvälaatuisten mittausten toteuttamiseksi ja tehdä ensivaiheen selvitys tekniikan soveltamismahdollisuuksista suun limakalvosairauksien varhaisessa kajoamattomassa havaitsemisessa.
Väitöskirjatyön eri osatöissä valmistettiin kolmella eri tavalla toteutettua anturiprototyyppisarjaa, samankeskinen rengasanturi, uusi 3D-tulostukseen perustuva anturi ja täysin 3D tulostettu anturi, jota valmistettiin kolmessa eri kokoluokassa. Antureita testattiin monipuolisilla BIS-mittauksilla laajalla taajuusalueella (1Hz – 3 MHz). Kaikkia anturiprototyyppejä testattiin systemaattisesti ensin fantom-materiaaleilla ennen niiden testaamista ex vivo -kudosnäytteillä. Lisäksi suun limakalvosairauksien nykyisen diagnostiikan puutteita ja bioimpedanssitekniikan soveltamisen nykytilaa suun limakalvojen kunnon määrittämisessä arvioitiin kirjallisuuskatsauksessa.
MSc Shekh Emranin sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Novel bioimpedance spectroscopic methods for examination of oral mucosal tissues tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Harri Sievänen, Injeq Plc, ja kustoksena apulaisprofessori Sami Myllymaa, Itä-Suomen yliopisto.
Lisätietoja:
Shekh Emran, shekh.emran@uef.fi, tel. +358 509 119 062
