1. No category

LÄÄKETIEDE
Monitieteellinen ortopedia
Ihmisraajojen mekaniikka
on kiinnostavampaa kuin
alkuun uskoisi. Meillä
on taipumus aliarvioida
luiden ja nivelten tiedettä
eli ortopediaa – ja
varsinkin suomalaisia
saavutuksia alalla.
Ihmisen
mekaniikkaa
KALEVI RANTANEN
K
uulostaako ortopedia vanhusten jutulta? Kiinnostavatko sen sijaan tietotekniikka, 3d-tulostus, urheilu, kulttuurihistoria tai koneenrakennus?
Jos näin on, kannattaa tarkentaa maailmankuvaa. Hyvin monella
tekniikan alalla on kosketuspisteitä
myös ortopediaan.
Määritelmän mukaisesti ortopedialla tarkoitetaan luu- ja tukielinsairauksiin erikoistunutta kirurgian
ja muun lääketieteen alaa. Ortopedia on muutamia satoja vuosia vanha tieteenala, mutta sen suurimmat
edistysaskeleet on otettu kuluneen
sadan vuoden aikana, ja uusia läpimurtoja tapahtuu jatkuvasti.
Ortopedia ei toimi vain ikääntyvien ihmisten apuna, vaan se on merkittävä osa myös esimerkiksi urheilulääketiedettä.
Nivelrikkoa mikrotasolla
Akatemiatutkija Simo Saarakkalan
ryhmä Oulussa on käynyt mahdottomalta näyttävän tehtävän kimppuun. Se yrittää selvittää, mistä polven nivelrikko aiheutuu.
”Kuljemme maailman kärjessä kapealla alalla, nivelrikon diagnostiikassa kudosten ja solujen tasolla”,
sanoo Simo Saarakkala. ”Tutkimme näytteitä 3d-mikrotomografialaitteilla, joilla voidaan päästä jopa
muutaman sadan nanometrin tarkkuuteen eli mikroskooppien alueelle, mutta mikroskoopista poiketen
kuva on kolmiulotteinen.”
Kuvantaminen perustuu röntgensäteilyn vaimenemiseen. Luu vaimentaa säteilyä hyvin. Lisäämällä
sopivaa kontrastiainetta saadaan nivelrustostakin kuva.
”Olen itse pohjakoulutukseltani
82
TEK NIIK AN MA AILMA 2 1/2014
Tulostetta ei saa käyttää markkinointi- ja myynninedistämistarkoituksiin
� 3D-MIKROTOMOGRAFIALAITTEISTOLLA on
kuvattu nivelen rustoa ja luuta. Näyte
on potilaalta, jolle
on tehty polven
tekonivelleikkaus. Ylhäällä on
nivelrustoa, alhaalla
rustonalaista luuta.
� LONKAN nivelrikko on yleisintä keski-iän ylittäneillä ihmisillä. Kun se alkaa haitata päivittäistä
liikkumista, päädytään usein lonkan implanttiin
eli tekoniveleen. Se asennetaan lantion lonkkamaljan tilalle ja reisiluun sisään.
� RUSTONALAISEN luun tarkka
3d-mikrorakenne
saadaan näkyviin
mikrotomografialla.
fyysikko, pääalana lääketieteellinen fysiikka, joten kaikki lääketieteelliseen kuvantamiseen ja kuvaanalyysiin liittyvät asiat ovat minulle tuttuja”, kertoo Saarakkala.
”Nivelrikon mikroskooppitason
kolmiulotteinen kuvantaminen on
alue, jota muut eivät tutki kovin
paljon.”
Maailmalla kyllä tutkitaan paljon
nivelrikon mekaniikkaa, kuten kävelyn muuttumista sairauden takia.
Lisäksi tehdään eläinkokeita, joilla pyritään ymmärtämään tapahtumia nivelessä molekyylitasolla.
”Me kuvannamme ja pyrimme
ymmärtämään mikrotason muutoksia”, jatkaa Saarakkala.
”Jos alkuvaiheen muutokset nivelrikon kehityksessä kyetään näkemään, kyetään mahdollisesti ehkäisemään sairauden kehitystä. Nykyään ehkäisykeinoa ei ole. Ehkä lääkkeilläkin olisi vaikutusta alkuvaiheessa, koska nykyisin lääkehoito-
kokeet on tehty potilailla, joilla nivelrikko on edennyt pitkälle. Lääkkeet eivät tällöin ole tehonneet,
mutta ehkä ne tehoaisivat, jos niitä
kyettäisiin käyttämään aikaisemmin. Tämä taas vaatii, että sairaus kyetään havaitsemaan aikaisin.”
Saarakkala muistuttaa, että nivelrikosta tiedetään edelleen yllättävän vähän. Sitä on tutkittu yhtä pitkään kuin osteoporoosiakin,
muutamia kymmeniä vuosia. Osteoporoosiin on kehitetty lääkkeitä, mutta nivelrikkoon ei.
”On uumoiltu, että nivelrikko ei
olisikaan yksi sairaus, vaan nippu
eri sairauksia”, sanoo Saarakkala.
Silloin hoito, joka toimii yhdellä potilasryhmällä, ei välttämättä
toimi muilla.”
Vielä nivelrikkoakin suurempi arvoitus on, että useimpien ihmisten luut ja nivelet toimivat
kymmeniä vuosia ilman huoltoa
ja huolta. Insinööritieteessä itse-
KUVAT: SHUTTERSTOCK
KUVAT: SIMO SAARAKKALA
� LUURUUVEJA
asennettuna
nilkkaan. Pysyviä
luuruuveja pyritään
nykyään korvaamaan biohajoavilla.
Silloin ei tarvita
leikkausta ruuvin
poistamiseksi.
ään huoltavat ja korjaavat rakenteet ovat vielä kehityksensä alkuvaiheessa.
Leikkauksia tehokkaasti
Nivelrikko voidaan korjata nykyään
vain tekonivelleikkauksella. Onneksi ortopedinen kirurgia on edennyt
pitkälle. Eniten tehdään leikkauksia, joissa asennetaan tekoniveliä,
luunauloja ja muita implantteja.
Saksalaista kirurgia Themistocles
Gluckia on sanottu unohdetuksi lääketieteelliseksi neroksi. Hän asensi 1890-luvun alussa norsunluisen
implantin potilaalle, jonka lonkkanivelet tuberkuloosi oli tuhonnut.
Ensimmäisen nykyaikaisen tekonivelen asensi brittiläinen ortopedi Sir John Charnley vuonna
1961. Hän kehitti niin sanotun matalan kitkan tekonivelen.
Suomessa ensimmäinen lonkan
tekonivelleikkaus tehtiin vuonna
1967. Leikkaustekniikka on sen jäl-
keen hiottu huippuunsa. Tekoniveliin erikoistunut tamperelainen
sairaala Coxa vakuuttaa, että ensitekonivelleikkauksen jälkeen toimintakyky palautuu keskimäärin
muutamassa viikossa. Sairaalassa
menee 2–3 päivää.
Lonkkamurtumatkin kyetään
hoitamaan suhteellisen nopeasti.
Käypä hoito -suosituksen mukaan
leikkaushoito sairaalassa vie keskimäärin noin viikon, toipuminen
kokonaisuudessaan 46 päivää.
Suomalaisen kirurgian tasosta
kertoo, että monet kansainväliset
julkkiksetkin ovat käyneet leikkauksissa täällä. Yksi heistä on jalkapallotähti David Beckham, jonka
akillesjänteen leikkasi pari vuotta
sitten Sakari Orava, tähti ortopedian alalla.
Parempia materiaaleja
Kirurgia tarvitsee tuekseen muiden alojen osaamista ja teknoloTEK NIIK AN MA AILMA 2 1/2014
Tulostetta ei saa käyttää markkinointi- ja myynninedistämistarkoituksiin
83
LÄÄKETIEDE | Monitieteellinen ortopedia
Tulostamalla yksilöllinen
implantti
Kolmiulotteinen tulostus on viime
vuosina tullut ortopediaankin. Pekingissä on viime kesänä tulostettu selkärangan nikaman implantti. 12-vuotias poika oli pelannut jalkapalloa päällään ja loukannut niskansa, josta myöhemmin löydettiin kasvain. Lääkärit poistivat kasvaimen, minkä jälkeen he asensivat
kolmiulotteisesti tulostetun implantin ensimmäisen ja kolmannen
nikaman väliin.
Tavallisesti nivelien väliin asennetaan titaaniputki. Potilaan päätä on tuettava pitkään leikkauksen
jälkeen. Kolmiulotteisesti tulostettu
implantti simuloi nikaman muotoa
ja on siksi paljon vahvempi ja mukavampi kuin perinteinen implantti.
Suomessa 3d-tulostusta on käytetty ortopedian lähialueilla, suu-,
84
� KIRURGIT asensivat
ensimmäisen 3d-tulostetun
selkärangan kiertäjänikaman
potilaalle Pekingissä viime
kesänä. Tohtori Liu Zhongjun
esittelee nikaman mallia.
KUVAT: LEHTIKUVA
giaa, kuten ortopedisiä materiaaleja. Niitä on kehitetty Suomessakin
monessa paikassa, kuten Turussa,
Tampereella ja Oulussa. Maailmalla taas näkyy Kiinan nousu myös
tällä alalla.
Oulun yliopisto on tehnyt yhteistyötä kiinalaisten kanssa. Suomalais-kiinalainen ryhmä on tutkinut
luun ja erään tärkeän implanttimateriaalin, tantaalin, liittämistä. Päärahoittaja on kiinalainen suuryhtiö.
Implantteja tarvitaan myös jäykissä liitoksissa. Murtuneita luita
yhdistetään luunauloilla. Kolmekymmentä vuotta on käytetty myös
biohajoavia nauloja, joiden kehitystyön Pertti Törmälän ryhmä pani
alulla 1970-luvulla.
Ryhmä kehitti ensimmäisenä
maailmassa maitohappoluunauloja,
jotka hajoavat itsestään leikkauksen jälkeen, jolloin naulan poistoleikkausta ei tarvita. Ensimmäisen
biohajoavan naulan asensi professori Pentti Rokkasen ryhmä Töölön
sairaalassa vuonna 1984. Implantteja on sittemmin kehitetty edelleen ja alalle on syntynyt myös liiketoimintaa. Nykyään biohajoavia
nauloja myy Bioretec Oy tuotenimellä Activa.
Biohajoava nivelimplantti kuulostaa mahdottomalta, mutta Tampereella teknillisen yliopiston tutkijat ja yliopistollisen sairaalan ortopedit ovat kehittäneet sellaisenkin
sormien ja varpaiden niveliä varten. Polylaktidikopolymeerikuidusta valmistettu joustava niveltyyny
korvautuu vähitellen ihmisen omalla sidekudoksella. Sitä tuottaa Scaff­
dex Oy kauppanimellä RegJoint.
� VERTAILUMALLIT kertovat
implanttien kehityksestä. Vasemmalla terveet nikamat, keskellä
perinteinen putki-implantti ja
oikealla 3d-tulostettu implantti.
leuka- ja kallokirurgiassa. Vuonna 2009 tulostettiin ensimmäisenä
maailmassa silmänpohjaimplantti.
Mika Salmi Aalto-yliopistosta on
tehnyt väitöskirjatutkimuksen aiheesta.
Entä varsinaiset ortopediset implantit, voiko niitä tulostaa samalla
tekniikalla?
”Kyllä voidaan, tai tarkemmin
osia kyseisiin implantteihin”, sanoo tohtori Salmi. Kolmiulotteisesti
tulostetaan esimerkiksi lonkkaimplanttien kuppeja.
Southamptonin yliopistossa Britanniassa on tulostettu osa lonkkanivelimplantista. Potilaalla oli ollut paljon vaikeuksia lonkan kanssa.
Hän oli joutunut auto-onnettomuuteen vuonna 1977, ja sen jälkeen hänelle oli tehty kuusi leikkausta tekonivelen vaihtamiseksi.
Nyt nivelestä tehtiin ensin tietokonetomografiakuva. Sitten tietokoneella suunniteltiin implantti, joka tulostettiin titaanista 3d-tulosti-
mella. Implantti muodostaa uuden
pesän, johon lonkkaluun pää asettuu. Implantin ja lantioluun väliin
lääkärit asensivat siirteen, jossa on
potilaan omia kantasoluja.
Lääkärit uskovat, että uudella
ratkaisulla on monia etuja. Yksilöllisesti tulostettu implantti asettuu paikoilleen tarkasti. Kantasolut
tarttuvat materiaaliin ja kasvattavat
uutta luuta.
Kolmiulotteisella tulostuksella
saadaan juuri sopivan muotoinen
implantti, mutta saavutetaan myös
muita etuja. Sen avulla pystytään
tekemään karhea pinta, johon luu
mielellään tarttuu. Samoin siirteeseen voidaan muotoilla jonkinlaista verkkoa tai vastaavaa, jolla luun
tarttumapinta-alaa lisätään.
Lisäävän valmistuksen eli tulostuksen ohella tarvitaan muutakin
koneenrakennusta. Implantit vaativat toisinaan viimeistelyä, esimerkiksi hiontaa. On siis luontevaa, että
Mika Salmen väitöskirjatutkimus-
TEK NIIK AN MA AILMA 2 1/2014
Tulostetta ei saa käyttää markkinointi- ja myynninedistämistarkoituksiin
kin on luokiteltu koneenrakennuksen alaan.
Liian helpot leikkaukset
Viime vuosina on epäilty, että ortopedinen kirurgia on yhdessä mielessä liiankin hyvää. Kun osataan,
niin tehdään. Mutta kannattaako
kaikkea, mitä osataan, aina tehdä?
Luun murtuessa päätös leikkauksen tarpeellisuudesta on selvä, mutta erilaiset kulumat ovat usein rajatapauksia. Auttaako leikkaus?
Tamperelainen ortopedian erikoislääkäri Raine Sihvonen kollegoineen päätti ottaa asiasta selvää.
Ryhmä tutki lumeleikkausten avulla, miten polven nivelkierukan osapoisto vaikutti potilaan vointiin.
Lääkärit tekivät leikkauksia Tampereen Hatanpään sairaalassa. He
katsoivat ensin kirjekuoresta, tehdäänkö kierukkarepeämän leikkaus vai näytelläänkö sitä. Jos kuoressa luki ”ei”, lääkäri oli verhon takana leikkaavinaan. Potilaat olivat an-
KUVA: ANATOMICS
� AUSTRALIALAISEN St Vincentin
KUVAT: SHUTTERSTOCK
sairaalan ortopedit asensivat
heinäkuussa titaanista tulostetun
kantapään luun 71-vuotiaalle miehelle, jonka oman kantapään syöpä
oli tuhonnut.
� KULUNUT polvinivel voidaan korvata nivelimplantilla. Leikkauksessa
reisiluun alapää ja sääriluun yläpää
poistetaan ja ne korvataan muovista ja
metallista rakennetulla tekonivelellä.
taneet suostumuksensa tutkimukseen, jossa heiltä ja hoitajilta aluksi
salattiin, oliko leikattu vai ei.
Lääkäri pyöritti moottorihöylää
ja painoi sitä lumpiota vasten. Potilas tunsi saman tärinän kuin oikeassakin leikkauksessa. Lopuksi haava suljettiin. Jokainen potilas kuuli samat sanat: ”Ja lopuksi
tehtiin tutkimukseen kuuluva toimenpide.”
Tutkimuksen päätulos oli, että
suurin osa nivelkierukan osapoistoista on turhia. Lumeleikatut ja oikeasti leikatut potilaat voivat yhtä
hyvin. Tulos on merkittävä, koska
turhiksi osoittautuneita leikkauksia tehdään paljon.
Tampereen yliopisto myönsi toukokuussa Sihvoselle Vuoden tiedeteko -palkinnon. Se annetaan vuosittain tutkimuksesta, jonka ”tuloksilla on laaja-alaista vaikutusta”.
Lumeleikkaustutkimuksia on
tehty toistaiseksi vain vähän ja niistä on kiistelty. Arvostelijat sanovat,
että on väärin ottaa riski, joka lumeleikkaukseenkin sisältyy. Tutkijat vastaavat, että ne harvat, jotka
ottavat pienen riskin osallistumalla tutkimukseen, auttavat tuhansia muita välttämään turhien leikkausten riskejä.
Tuhatvuotinen luuongelma
Omalla tavallaan turhia ovat sinänsä tehokkaat hoidot sairauksiin, joiden syntyminen voidaan välttää.
Nivelrikkojen ehkäisemiseksi pystytään tekemään vähän, koska niiden syitä ei tiedetä. Toista luuongelmaa, luukatoa eli osteoporoosia,
sen sijaan voidaan ehkäistä liikunnalla ja ravitsemuksella.
Ihminen on biologisesti sopeutunut käyttämään suuren osan ajastaan kirjaimellisesti ruuan perässä
juoksemiseen. Monet liikuntaelimistön ongelmat alkoivat kehittyä,
kun maatalous keksittiin.
Arkeologian ja antropologian tutkija Alison Macintosh Cambridgen
yliopistosta on havainnut, että jo
7 300 vuotta sitten luut heikkenivät
rasituksen vähentyessä. Tonavan
hedelmällisen jokilaakson maanviljelijöillä oli huonommat luut kuin
keräilijöillä ja metsästäjillä, jotka
kävelivät ja juoksivat pitkiä matkoja.
Joukko tutkimuksia kertoo, että liikunta etenkin lapsena vahvistaa luita ja ehkäisee luukatoa. Mutta millä ihmetempulla ihmiset saataisiin liikkumaan ja huolehtimaan
luistaan?
Riikka Ahosuo ja Marja-Leena
Multanen ovat käyneet läpi aineistoa sairaanhoidon opinnäytetyössään. Ikäryhmässä 16–18 vuotta ilmenee notkahdus liikuntaharrastuksissa, kun seurustelu, ystävät ja
työ vievät huomion. Toinen ongelmakohta on ruoka. Maidon korvaaminen virvoitus- ja energiajuomilla
aiheuttaa pulaa kalsiumista.
Tarvitaan siis myös psykologista ja sosiologista tutkimusta kerto-
maan, miten saada ihmiset innostumaan luidensa huoltamisesta.
Sydäntautien ja diabeteksen
ohella luukato kuuluu sairauksiin,
joita nyky-yhteiskunnan elämäntavat pahentavat. Ortopedia koskee siis kaikkia, ei vain ikäihmisiä.
Väärää vaatimattomuutta
Ortopedia antaa paljon, mutta meillä on taipumus unohtaa se. Kansallisesti merkittävää on, että eräillä
ortopedian alueilla, kuten biohajoavien implanttien kehittämisessä, Suomi on huipulla. Silti näistä
saavutuksista puhutaan vähän, ja
jos puhutaan, tuijotetaan vain menneisyyteen.
Ortopedian historia kuitenkin jatkuu. Paljon on vielä löytämättä ja
keksimättä. Luiden ja nivelten kehityksen ja niiden toiminnan ymmärtäminen tulee synnyttämään innovaatioita lääketieteen lisäksi myös
teollisuudessa. Ortopedian alalla on
mahdollisuuksia.
TEK NIIK AN MA AILMA 2 1/2014
Tulostetta ei saa käyttää markkinointi- ja myynninedistämistarkoituksiin
85