Tutkimus

Yksilöllistä hoitoa epilepsiaan matemaattisen mallinnuksen ja kuvantamisen keinoin

Julkaistu 31.5.2021

Tampereen yliopisto

An optimized tES current pattern in brain

Havainnekuva aivojen sähköstimulaatiosta Fernando Galaz Prieton diplomityössä (Tampereen yliopisto, 2020) ”MC-tES in Zeffiro Interface: Sparse Optimized and Regularized Stimulus”.

Inversio-ongelmia Tampereen yliopistossa tutkivat tieteentekijät ovat mukana Euroopan laajuisessa yhteistyöhankkeessa, jossa kehitetään personoituja hoitomuotoja epilepsiaan. Tamperelaiset tutkijat hyödyntävät matemaattisia ja laskennallisia menetelmiä, joiden avulla paikannetaan aivojen epileptisiä alueita ja kehitetään aivostimulaatiohoitoja yhteistyössä eurooppalaisten tutkijoiden kanssa.

Epilepsia on yksi yleisimmistä neurologisista sairauksista sekä aikuisten että lasten keskuudessa, mutta jopa kolmannes potilaista ei saa riittävää apua nykyisistä epilepsialääkkeistä. Yleisin vaihtoehto lääkehoidolle on leikkaus, mutta se ei sovellu vaikeahoitoista epilepsiaa sairastavilla potilaille, joiden epilepsiapesäkettä eli kohtauksia aiheuttavaa aivoaluetta ei kyetä paikantamaan tarpeeksi tarkasti tai sitä ei voida poistaa ilman merkittäviä neurologisia vaurioita.

Pian käynnistyvässä eurooppalaisessa hankkeessa Personalised diagnosis and treatment for refractory focal paediatric and adult epilepsy (PerEpi) kehitetään epilepsiapotilaiden hoitoa kahdella tavalla yksilöllisesti räätälöityjen ja ei-kajoavien hoitomuotojen avulla. Ryhmä tietotekniikan huippututkijoita Tampereen yliopistosta vastaa haasteeseen matemaattisia menetelmiä hyödyntämällä.

– Tavoitteenamme on parantaa aivojen epilepsiapesäkkeen paikannustarkkuutta, jotta potilaille voidaan tarjota räätälöityä hoitoa. Kehitämme uutena hoitovaihtoehtona myös transkraniaalista eli kallonulkopuolista aivostimulaatiomenetelmää, jonka avulla epilepsiakohtausten tiheyttä ja vakavuutta voidaan vähentää, kertoo Sampsa Pursiainen, tamperelaisen tutkijaryhmän johtaja ja tietotekniikan tenure track -professori Tampereen yliopistolla.

Uusia hoitomuotoja kallonulkopuolisen sähköstimulaation ja aivosähkökäyrämittausten avulla

Tutkimuspainotteisessa PerEpi-hankkeessa kehitetään hoitomuotoja lasten ja aikuisten vaikeahoitoiseen epilepsiaan sekä transkraniaalisen sähköstimulaation että aivosähkökäyrä- ja aivomagneettikäyrämittausten avulla. Hankkeen tavoitteena on saavuttaa maailmanlaajuisesti johtava asema tämän kroonisen sairauden hoitomuotojen kehittämisessä.

– Pyrimme osoittamaan aivostimulaation hyödyt ja vakiinnuttamaan sen mahdollisena hoitovaihtoehtona. Stimulaatiota voitaisiin käyttää muun hoidon tukena tai vaihtoehtona lääke- tai leikkaushoidolle. Tämä auttaisi potilaita, jotka eivät saa riittävää apua lääkkeistä tai saavat niistä vaikeita haittavaikutuksia. Menetelmä antaisi uutta toivoa potilaille, joiden epilepsiapesäke sijaitsee esimerkiksi lähellä aivojen kielialuetta ja joille leikkaus ei tästä syystä sovi, sanoo Frank Neugebauer, yksi ryhmän tutkijoista.

Sampsa Pursiaisen tutkimusryhmä Tampereen yliopistolla on osa Suomen Akatemian nimittämää inversio-ongelmien huippuyksikköä. Pursiaisen ja Neugebauerin lisäksi hankkeeseen osallistuvat Atena Rezaei, Joonas Lahtinen ja Fernando Galaz Prieto.

Frank Neugebauer on mukana hankkeen koordinaatioryhmässä, jota johtaa professori Carsten H. Wolters saksalaisen Münsterin yliopiston biomagnetismin ja biosignaalianalyysin instituutista. Hankkeeseen osallistuvat myös Münchenin teknillinen yliopisto Saksasta ja Picardy Jules Vernen yliopisto Ranskasta.

Hankkeen kokonaisbudjetti on noin 1,1 miljoonaa euroa. Heinäkuussa 2021 käynnistyvä tutkimus jatkuu kesäkuuhun 2024 asti. Vuoden 2020 rahoitushakuun saapui 188 hakemusta, joista 18 hyväksyttiin.

PerEpi-hanke on osa eurooppalaista monitieteellistä Personalised Medicine (PerMed) -tutkimusohjelmaa, joka tukee uusien lääkkeiden ja hoitomuotojen tutkimusta. Ohjelmaa rahoittaa eurooppalainen tutkimusalueiden verkosto ERA-NET.