Ihmiskehon kaksoset realistiseen mallintamiseen mikroaaltotekniikan lääketieteellistä käyttöä varten

Realististen ihmisen digitaalisten ja fyysisten mallinnusten, ns. ihmiskaksosten, kehittäminen edistää terveysteknologioiden kehitystä merkittävästi. Nämä säädettävät mallit mahdollistavat uusien lääketieteellisten seuranta- ja diagnostiikkamenetelmien varhaiset käytettävyystestit, mikä on oleellista tulevaisuuden terveysteknologian tutkimus- ja kehittämistyön kannalta.
Mikroaaltotekniikka on lupaava menetelmä tulevaisuuden lääketieteen käyttöön, mahdollistaen elimistöön kajoamatonta syvien kudosten diagnostiikkaa ja seurantaa. Tämä teknologia soveltuu erinomaisesti myös kannettaviin ja puettaviin sovelluksiin, mikä avaa uusia mahdollisuuksia terveydenhuollon innovaatioille.

Väitöskirjan ensisijaisena tavoitteena oli kehittää realistisia ja muokattavia ihmismalleja mikroaaltoihin perustuvien lääketieteellisten sovellusten tutkimus- ja kehitystarpeisiin. Simulaatiomalleiksi kehitettiin digitaalisia kaksosia hyödyntäen kolmiulotteisia elinmalleja, magneettikuvia ja säädettäviä ihmiskehomalleja. Mittauksiin perustuvaa testausta varten suunniteltiin uusia valmistusohjeita ihmiskudosmalleille ja kolmiulotteisia muotteja realististen muodon saavuttamiseksi. Tutkimus esittelee uusia valmistusohjeita kudosmallien valmistukseen sekä innovatiivisia tekniikoita niiden validointiin realistisissa olosuhteissa. Tulokset osoittivat, että kehitettyjen kudosmallien dielektriset ominaisuudet (johtavuus ja suhteellinen permittiivisyys) muistuttavat läheisesti todellista ihmiskudosta. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin, kuinka kudosmallien valmistuksessa käytetty lämpötila vaikutti merkittävästi niiden dielektrisiin ominaisuuksiin. Tätä tietoa hyödyntämällä voidaan samalla valmistusohjeella tehdä malleja eri kudoksille säätämällä vain valmistusvaiheen lämpötilaa.

Väitöskirjan toisena tavoitteena oli tutkia kehitettyjen ihmismallien avulla mikroaaltotekniikan kyvykkyyksiä valituissa lääketieteellisissä seurantakohteissa, erityisesti rinta- ja aivokasvainten sekä kallonmurtumien havaitsemisessa. Arviointitulokset osoittivat tälle tekniikalle merkittäviä mahdollisuuksia näiden sairauksien ja vammojen tunnistamisessa.

Kehitetyt ihmiskaksoset ja esitetyt arviointitulokset tarjoavat arvokasta tietoa mikroaaltotekniikkaan perustuvan terveysteknologian tutkimus- ja kehitystyön tueksi. Realististen mallien merkitys korostuu tulevaisuuden lääketieteellisissä innovaatioissa.