Väitös: Parannetut tietokonesimulaatiot auttavat rintasyövän sädehoidon tarkkuuden arvioimisessa (Mankinen)

Rintasyövän leikkaus- ja lääkehoitoa täydennetään usein sädehoidolla, jonka tavoitteena on tuhota rintasyöpäleikkauksesta jäljelle jääneet syöpäsolut säteilyllä estäen syövän uusiutuminen. Rintasyövän ulkoinen sädehoito on perinteisesti toteutettu säteilyttämällä rintaa sädehoitolaitteella kahdesta suunnasta. Kaarimoduloitu sädehoitotekniikka edustaa viimeisintä kehitysaskelta rintasyövän sädehoidossa. Siinä sädehoitolaite pyörii hitaasti potilaan ympärillä tuottaen säteilyä vaihtelevalla intensiteetillä, jolloin syöpäkudosta tuhoava säteilyjakauma saadaan muokattua tarkasti kohteen muotoiseksi. 

- Säteilyjakauman tarkka rajaus on tärkeää, sillä hoidon seurauksena voi ilmetä haitallisia sivuvaikutuksia, kuten keuhkotulehdusta (pneumoniittia), iho-oireita tai sydänsairauksia. Tarkemmin rajatun säteilyjakauman on kuitenkin arveltu olevan herkempi potilaan hengitysliikkeen ja asettelun suhteen, täsmentää Mikko Mankinen Jyväskylän yliopistosta.  

Tietokonesimulaatiot hoidon toteutumisen arvioinnissa 

Mankisen väitöskirjassa arvioitiin rintasyövän sädehoidon toteutumista entistä tarkemmilla tietokonesimulaatioilla. Väitöskirjassa tutkittiin sädehoidon toteutumista eri tilanteissa kuten hengitysliikkeen vaikutusta koko rinnan hoitoon, potilaan asettelun ja kudosmuutosten vaikutusta hoidon onnistumiseen hengityspidätyksessä sekä eroja keuhkojen säderasituksessa vapaassa hengityksessä ja hengityspidätyksessä toteutettujen hoitojen välillä. 

- Hoidon toteutumisen tutkimisessa haasteena on ollut juurikin realististen simulaatioiden luominen, varsinkin kun potilas sekä sädehoitolaite liikkuvat. Käyttämämme mallit ovat selkeä parannus verrattuna aiempiin arvioihin hoidon toteutumisesta, selventää Mankinen. 

Hoitoasennon toistettavuus ja vakaus ovat avainasemassa 

Simulaatiotutkimuksissa havaittiin pieniä muutoksia hoitokohteen ja terveiden kudosten säteilyjakaumissa uudella sekä perinteisellä tekniikalla. Pienistä eroista huolimatta valtaosa simuloiduista hoidoista toteutui kliinisesti hyväksyttävällä tarkkuudella. 

- Hoitoihin sisältyy aina epävarmuutta, joten oli rohkaisevaa nähdä, että sädehoidon nykyiset turvamarginaalit riittivät. Vaikka simulaatiot olivat tarkimmat tähän asti, ei niihin voitu sisällyttää aivan kaikkia epävarmuustekijöitä, kuten asennon vakauden vaihtelua. Tulokset viittaavat siihen, että useampien realististen epävarmuuksien huomioiminen heikentäisi nopeammin kaarimoduloitujen hoitojen laatua. Kunnes kuva tarkentuu, tulee näissä hoidoissa siksi kiinnittää erityistä huomiota epävarmuuksien minimointiin, kertoo Mankinen. 

Potilaiden anatomia huomioidaan entistä paremmin

Väitöskirjatutkimus laajentaa pohjaa sopivan hoitotekniikan valinnasta hoidon suunnitteluvaiheessa, jossa potilaan yksilöllinen anatomia ja hoidon toteutumista koskevat seikat pyritään ottamaan huomioon. Lisäksi vapaata hengitystä ja hengityspidätystä vertailevan tutkimuksen pohjalta todettiin, että hengityspidätys yhdistettynä huolelliseen suunnitteluun vähentää kaikkien terveiden kudosten säderasitusta. 

- Väitöskirjan kokonaisuus muodostaa kattavan kuvan siitä, millaiset tekijät vaikuttavat kaarimoduloidun hoidon tarkkuuteen ja turvallisuuteen. Epävarmuuksien tarkemmalla huomioinnilla ja huolellisella suunnittelulla voidaan hyödyntää kaarimoduloidun tekniikan koko terveitä kudoksia säästävä potentiaali, iloitsee Mankinen. 

Mikko Mankinen valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta vuonna 2019, aloittaen heti väitöskirjatutkimuksen ja sairaalafyysikon koulutuksen. Tutkimuksen ohjaajina toimivat dosentti Tuomas Koivumäki (K-S hyvinvointialue), dosentti Jan Seppälä (P-S hyvinvointialue) ja yliopistonlehtori Arttu Miettinen (Jyväskylän yliopisto). Tutkimusta ovat rahoittaneet Sosiaali- ja terveysministeriö (Valtion tutkimusrahoitus) ja Kalle, Vilho ja Yrjö Väisälän säätiö. 

FM Mikko Mankisen väitöskirjan “Volumetric Modulated Arc Therapy for Breast Cancer – the Dosimetric Effects of Setup Uncertainty, Respiratory Motion and Deep-Inspiration Breath-Hold” tarkastustilaisuus pidetään torstaina 19.6.2025 klo 12.00 Ylistönrinteellä salissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii FT Luca Cozzi (Humanitas University) ja kustoksena yliopistotutkija Arttu Miettinen. Väitöstilaisuuden kieli on englanti. 

Väitöstilaisuutta voi seurata myös etänä osoitteessa: https://r.jyu.fi/vaitos-mankinen190625

Väitöskirja “Volumetric Modulated Arc Therapy for Breast Cancer – the Dosimetric Effects of Setup Uncertainty, Respiratory Motion and Deep-Inspiration Breath-Hold” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa:  https://jyx.jyu.fi/jyx/Record/jyx_123456789_102997?sid=160206653 

Tällä alalla Jyväskylän yliopistossa alkaa ainutlaatuinen turvallisuusteknologian diplomi-insinöörikoulutus vuonna 2026.