Dynaaminen virtausmalli munuaistoiminnan gammakuvaukseen - Suoraniemi, Hannu (My University, 2024)
Munuaistoiminnan gammakuvaus (engl. renal scintigraphy) on dynaaminen gammakuvausmenetelmä, jossa pieni määrä radioaktiivista Tc[99m]-MAG3 tai Tc[99m]-DTPA -radiolääkeainetta ruiskutetaan laskimoon bolus-injektiona. Potilaan selkäpuolelle sijoitetulla gammakameralla seurataan merkkiaineen kerääntymistä munuaisiin, suodatusta munuaiskudoksessa ja tyhjentymistä munuaisista. Datan keräyksen jälkeen tietokoneella suoritetaan analyysi, jossa munuaiset rajataan ympäristöstään. Rajattujen kohdealueiden kerätyt fotonit ajan suhteen kuvaavat vasemman ja oikean munuaisen toimintaa. Toimenpiteestä muodostetaan kuvasarja, josta havaitaan radiolääkeaineen kulkeutuminen elimistössä. Tutkimuksen yleisimpiä indikaatioita ovat virtsateiden obstruktiiviset sairaudet tai niiden epäily, munuaisten toimintaosuuksien määrittäminen ennen hoitotoimenpiteitä (esim. sädehoito tai munuaisten kirurgiset toimenpiteet) ja munuaistoiminnan seuranta. Ainetta lisäävä valmistus (engl. additive manufacturing, AM) eli kolmiulotteinen (engl. three-dimensional, 3D) tulostaminen on menetelmä, jossa tietokoneavusteisella suunnittelulla (engl. computer-aided design, CAD) digitaalisessa ympäristössä toteutettu CAD-malli rakennetaan kerros kerrokselta fyysiseksi kappaleeksi. CAD-malli jaetaan ohuiksi tulostettaviksi kerroksiksi viipalointiohjelmalla (engl. slicing software). 3D-filamenttitulostustekniikassa (engl. fused deposition modelling, FDM) CAD-mallin viipaloidut kerrokset tulostetaan kerroksittain sulatetulla termoplastisella filamentilla. Kerrokset tarttuvat toisiinsa kiinni muodostaen fyysisen kappaleen suunnitellusta CAD-mallista. Uuden sukupolven yksifotoniemissiotomografiakuvauslaitteisto (engl. single photon emission computed tomography, SPECT) mahdollistaa dynaamisen 3D-gammakuvantamisen. Tämän tutkielman tavoitteena on suunnitella yksinkertaistettu CAD-malli ihmisen munuaisista, 3D-tulostaa suunniteltu munuaismalli FDM-menetelmällä ja valmistaa dynaaminen virtausmalli munuaistoiminnan 3D-gammakuvaukseen. Työssä dynaaminen virtausmalli toteutettiin asentamalla tulostetut munuaisfantomit osaksi vesikiertojärjestelmää, jossa peristalttinen pumppu kierrättää nestettä tulostettujen munuaisten läpi. Vesikiertojärjestelmässä on injektioportti, jonka kautta voidaan ruiskuttaa bolus-injektio radioaktiivista Tc[99m]-merkkiainetta vesikiertoon. Valmistetun mallin toiminta vahvistettiin Turun yliopistollisen keskussairaalan (Tyks) isotooppiosaston GE Discovery NM/CT 670 CZT SPECT-TT-yhdistelmäkuvauslaitteen gammakameralla kliinisen munuaistoiminnan gammakuvausohjelmalla. Lisäksi valmistetusta munuaismallista otettiin kuvat SPECT-TT-järjestelmän tietokonetomografia (engl. computed tomography, TT) -laitteella, ja TT-kuvista arvioitiin mallin rakennetta. Valmistettu malli tuotti toistettavia tuloksia virtausnopeudella 150 ml/min, mutta laskettaessa virtausnopeus 100 ml/min:ssa tuloksien toistettavuus heikkeni. Suoritetut mittaukset osoittivat mallin toimivuuden yleisellä tasolla.
Keywords: Munuaistoiminnan gammakuvaus, tietokoneavusteinen suunnittelu, lisäävä valmistus, 3D-tulostus, dynaaminen virtausmalli, munuaisfantomi