Month: August 2017
Kullervo Hynynen – Fyysikko, joka mullisti aivosairauksien hoidon
Teksti: Tero Karjalainen
Pyhännältä Kuopion kautta Aberdeeniin
Kullervo Hynynen syntyi vuonna 1954 Pyhännällä – aika lailla keskellä Suomea. Vuonna 1966 hyväksyttiin laki Kuopion korkeakoulusta, ja vuonna 1972 ensimmäiset opiskelijat aloittivat lääketieteen ja luonnontieteen integroidussa opetuksessa. Vuonna 1973 Hynynen, toisen vuosikurssin opiskelijoiden joukossa, aloitti lääketieteellisen fysiikan opinnot. Hynynen valmistui ensimmäiseksi fyysikkomaisteriksi Kuopion korkeakoulusta vuonna 1977 päättötyönään ”Radioaalloilla tapahtuva verenlämmitys”. Tämän jälkeen Hynynen lähti Iso-Britanniaan tekemään väitöskirjaa Osk. Huttusen säätiön apurahalla. Väitöskirjatyö oli ensimmäinen askel, nyt jo lähes neljäkymmentä vuotta kestäneellä tutkimusmatkalla, ultraäänen ja kudosten välisten vuorovaikutusten ymmärtämiseen. Väitöskirja kasvainten hoidon mahdollistavan ultraäänilaitteiston kehittämisestä valmistui vuonna 1982 ja Hynynen sai filosofian tohtorin tutkinnon Aberdeenin yliopistosta. Aberdeenissä Hynynen teki vielä runsaan vuoden tutkijatohtorikauden, jonka jälkeen hän palasi Suomeen apulaisfyysikoksi Oulun yliopistolliseen keskussairaalaan, mutta asevelvollisuuden aikana sai paikan Arizonan yliopistosta.
Kymmenen käänteentekevää vuotta Arizonassa
Intensiiviset tutkijavuodet Arizonassa tuottivat Hynysen ensimmäiset runsaasti viitatut tieteelliset artikkelit. Vuonna 1991 hän julkaisi tutkimustulokset, joilla hän osoitti akustisen paineen ja kudosta rikkovan kavitaation välisen riippuvuussuhteen. Toinen, tulevaisuuden kannalta käänteentekevä läpimurto tapahtui vuonna 1992, kun Hynynen esitti käytettäväksi magneettikuvausta ohjaamaan ja monitoroimaan kohdennetulla ultraäänellä aiheutettuja kudosvaurioita. Samalla termi Magnetic Resonance guided Focused Ultrasound Surgery (MRgFUS) keksittiin. Ennen tätä hänen piti suunnitella ja rakentaa ensimmäinen ultraäänianturi, joka on vietävissä magneettikuvauslaitteen vahvaan magneettikenttään ilman että se häiritsee itse kuvausta.
Ratkaisevat askeleet kohti aivosairauksien hoitoa Bostonissa
Ultraäänellä tehtyjen verettömien hoitojen edut olisivat etenkin aivojen alueella kiistattomat verrattuna esimerkiksi avokirurgiaan. Jo vuonna 1955 William ja Francis Fry suorittivat ensimmäisen aivojen alueen hoitotoimenpiteen kohdennetulla ultraäänellä, mutta hoitoon liittyi kallon kirurginen avaaminen, jotta ultraääni saatiin vietyä aivoihin asti. Luu vaimentaa merkittävästi ääntä ja kalloluu on rakenteeltaan epäsäännöllinen, mitä ominaisuuksia pidettiin pitkään esteenä kohdentaa ultraääntä tehokkaasti kallon läpi. Vuonna 1998 Hynynen, joka oli siirtynyt vuonna 1993 Bostoniin (Brigham & Women’s Hospital and Harvard University) osoitti, että käyttäen useista pienistä ultraäänilähteistä muodostettua ison kokonaislähdepinta-alan omaavaa ”ultraäänikypärää” voidaan ultraääni kohdistaa kalloluun läpi aivoihin ja muodostaa hyvin kontrolloitu tilavuus, jonne ultraäänienergia keskittyy. Tämä on kolmas Hynysen uraauurtavista keksinnöistä.
Neljäs keskeinen läpimurto ultraäänikirurgia alalla on Hynysen vuonna 2001 raportoima tutkimus, jonka mukaan veri-aivoeste on paikallisesti, hetkellisesti ja palautuvasti avattavissa käyttäen kohdennettua ultraääntä ja pieniä mikrokuplia. Veri-aivoeste suojaa tehokkaasti aivojamme muun muassa suurimolekyylisiltä myrkyiltä, mutta samalla se myös ehkäisee monien aivosairauksien hoidon, sillä myöskään tarvittavat lääkeaineet eivät pääse veri-aivoesteen läpi.
Torontoon perustamaan ja johtamaan kuvantamisohjattujen terapiamenetelmien keskusta
Tällä hetkellä Hynysen päätyö on Torontossa, Kanadassa. Hän siirtyi sinne vuonna 2006 johtamaan sairaalan (Sunnybrook Health Science Centre) yhteydessä toimivan tutkimuslaitoksen (Sunnybrook Research Institute) fysikaalisten tieteiden osastoa sekä kuvantamisohjattujen terapiamenetelmien tutkimuskeskusta (Centre for Research in Image-Guided Therapeutics). Tutkimuskeskuksessa on yli 50 tutkijasta koostuvan monitieteisen tutkimusryhmän käytettävissä muun muassa kolme Teslan magneettikuvauslaitetta (yksi 1.5T), CT-laitteita, useita MRgFUS-laitteita, tarvittavat biologian, kemian, mekaniikan ja elektroniikan työpajat, sekä state-of-the-art pre-kliiniset ja kliiniset tutkimusympäristöt. Hynysen johdolla Torontoon on kehittynyt top-of-the-class tutkimusympäristö, jossa voidaan kehittää modernia diagnostiikkaa ja uusia hoitomuotoja ensimmäisistä soveltuvuustesteistä pre-kliinisten kokeiden kautta aina kliiniseen testaus- ja hoitovaiheeseen saakka.
Osaamista takaisin Kuopioon
Hynynen on säilyttänyt tiiviit suhteet Suomeen ja erityisesti Kuopioon, ja halunnut jakaa osaamisestaan myös takaisin omalle alma mater –yliopistolleen. Hän on hoitanut osa-aikaista (10%) professuuria Itä-Suomen yliopiston (Kuopion yliopisto) sovelletun fysiikan laitoksella vuodesta 1999 saakka. Tänä aikana hänen ohjauksessa on valmistunut viisi lääketieteellisen fysiikan väitöskirjaa (ja kaksi toisena ohjaajana laskennalliseen fysiikan linjalle), ja hän on opettanut lääketieteellisen ultraäänitekniikan kursseja vuodesta 2000 lähtien. Samalla hän on tarjonnut erinomaisen mahdollisuuden nuorten tutkijoiden kansainvälistymiseen. Hynysen Bostonin ja Toronton laboratorioissa on vuosien saatossa käynyt tutkijavaihdossa ainakin kahdeksan Kuopiosta valmistunutta maisteria/tohtoria. Lisäksi Hynysen kokemus ja näkemykset kansainväliseltä tieteenteon huipulta ovat olleet arvokkaita laitoksen kehitystyössä.
Fysiikasta sairauksien hoitoon
Hynysen uraauurtava monitieteinen perustutkimus yhdistettynä teollisuusyhteistyöhön on jo johtanut moniin kliinisiin sovelluksiin. Hynynen on itse ollut mukana osoittamassa kliinisten ultraäänihoitojen olevan soveltuvia ja turvallisia kohdun leiomyoomien hoidossa (2003), ensimmäisenä avaamassa ultraäänellä veri-aivoestettä aivosyöpäpotilaan lääkehoidossa (2014) ja tänä vuonna käynnistänyt ensimmäiset kliiniset kokeet Alzheimer-potilaiden hoitamiseksi kohdennetulla lääkehoidolla hyödyntäen kalloluun läpi tapahtuvaa kohdennettua ultraääntä ja veri-aivoesteen permeabiliteetin lisäämistä mikrokuplien ja ultraäänen vuorovaikutuksen kautta. Vuoden 2016 lopussa maailmalla oli jo lähes 500 hoitopaikkaa, jotka tarjosivat kohdennettuun ultraääneen perustuvia hoitoja, ja yksittäisiä hoitokertoja oli kertynyt jo yli 116 000.
Suurista ja vaativista johtamistehtävistä huolimatta Hynynen on edelleen myös aktiivinen tutkija. Hän kävelee matkat kodin ja Sunnybrookin välillä ja on usein se, joka aamulla ensimmäisenä tutkimuslaitoksen ulko-oven avaa. Hän osallistuu aktiivisesti tutkimusryhmänsä ryhmäpalavereihin ja esittää juuri ne oikeat kysymykset, jotta tutkimustyö etenee oikeaan suuntaan. Hänen tutkimusryhmänsä nuoret tutkijat saavat edelleen olla valmiina vastaamaan ytimekkääseen kysymykseen ”any results” hänen järjestäessään viikoittain aikaa olla läsnä myös laboratoriossa.
Faktalaatikko
- Syntynyt 1954, Pyhäntä
- Aloitti yliopisto-opiskelut 1973 (Kuopion korkeakoulu, lääketieteellinen fysiikka)
- Valmistui filosofian maisteriksi 1977 (”Radioaalloilla tapahtuva verenlämmitys”)
- Doctor of Philosophy (PhD) 1982, University of Aberdeen, UK (“Focused ultrasound system for the treatment of tumors”)
- 1984-1993 University of Arizona, USA
- 1993-2006 Brigham & Women’s Hospital ja Harvard University
- 1999- Kuopion yliopisto (Itä-Suomen yliopisto), sovelletun fysiikan laitos
- 2006- Sunnybrook Research Institute ja University of Toronto
——
- Yli 400 tieteellistä vertaisarvioitua julkaisua, yli 200 kirjoittajan kanssa (16 eri maasta ja yli 50 eri tutkimuslaitoksesta)
- 19 patenttia (joista monet lisensoituna teollisuudelle) ja 5 perustettua yritystä
- Fellow: American Institute of Ultrasound in Medicine ja the Acoustical Society of America (2009)
- Eugene Robinson Awardee: the Society of Thermal Medicine (2004)
- The William and Francis Fry Honorary Fellow: the International Society for Therapeutic Ultrasound (2011)
- The Silver Medal: the Acoustical Society of America (2013)
- IEEE Rayleigh Award: IEEE UFFC Society in the field of Ultrasonics (2014)
- Visionary Award: Focused Ultrasound Foundation (2016)
—–
- Puoliso hammaslääketieteen tohtori Maritta Itkonen (1955-1996), vihitty 1976; 7 lasta, 4 tytärtä ja 3 poikaa
- Puoliso Michele Stone (1966-), vihitty 1998; yksi tytär edellisestä avioliitosta
- 10 lastenlasta
Kosmista Kohinaa Hertsikan ala-asteella
Hertsikan ala-asteella kuului kosmista kohinaa viime marraskuusta maaliskuuhun. Oppitunneilla käsiteltiin avaruusaiheita ja niihin liittyvää fysiikkaa Aurinkokuntamme planeetoista aina mustiin aukkoihin.
Uudessa opetussuunnitelmassa painottuu ilmiöpohjainen oppiminen. Hertsikan ala-asteella tällaisesta työskentelystä on pitkät perinteet. Oppiminen lähtee isoista kokonaisuuksista, joista pikku hiljaa syvennytään erilaisiin aiheisiin. Tarkemmat teemat lähtevät oppilaiden omista kiinnostuksen kohteista.
Jo 1-3 luokkalaiset ovat käsitelleet hyvinkin haastavia fysiikkaan liittyviä aiheita. Esimerkiksi Krista Leinosen oppilaat ovat tutustuneet ajan käsitteeseen, magnetismiin ja painovoimaan. Oppilaat ovat kirjoittaneet tietotekstiä ja tehneet erilaisia kokeita. Lisäksi on tutkittu räjähdyksiä ja kasveja avaruudessa. Koulun juhlasalissa vieraili myös URSA:n planetaario.
Sekä koulun opettajat, että oppilaat ovat olleet Kosmista Kohinaa teemasta hyvin innostuneita. “Avaruutta opettaessa oppii joka kerta itse lisää” 1-3 luokkalaisia opettava Jani Mononen sanoo. Katso lisää videolta Janin ja hänen oppilaidensa mietteitä Kosmista Kohinaa teemasta ja fysiikan opiskelusta.
Teksti: Emilia Kilpua
Fysiikka inspiroi tiedekeskuksen syntyyn
Teksti: Merli Juustila
Pääkaupunkiseudulta ei taida löytyä lasta, joka ei olisi käynyt Heurekassa tai menossa sinne tulevina vuosina koulunsa kanssa. Tämä tiedekeskus on ollut tärkeä osa inspiroimaan lapsia, nuoria ja aikuisia tieteiden pariin kohta jo 30 vuotta. Mutta tiesitkö, että tiedekeskuksen tarina alkoi fysiikan kautta?
Fysiikka 82-näyttely
Elettiin 80-luvun alkua. Hiukkasfyysikko Hannu Miettinen oli nähnyt konferenssissa näyttelyn, jonka Cern oli tehnyt itsestään. Näyttely teki vaikutuksen Hannuun ja hän keksi, että näyttely pitää saada myös Suomeen. Syntyi idea näyttelystä, jossa samalla esiteltäisiin suomalaista tutkimusta. Näyttelyyn päätyivät lähinnä fysikaaliset tieteet kuten meteorologia ja geofysiikka klassisen fysiikan lisäksi.
Näin syntyi Heurekan esikuva eli fysiikka82-näyttely, joka järjestettiin Säätytalossa. Näyttely oli kahden viikon mittainen ja sinne oli vapaa pääsy. Tänä aikana näyttelyssä kävi 40 000 vierasta. Tuona aikana Säätytalon pihalla odotti jatkuva jono väkeä. Yksi järjestäjien tehtävistä olikin pitää tunnelma korkealla myös jonottajien parissa.
“Näyttelyssä oli erilaisia uusia vehkeitä, kuten tietokoneita. Niitä sai kokeilla ja näyttelyä ohjanneet opettivat ihmisiä käyttämään koneita. Eräskin kävijä tuli oppaalta kysymään, että “Ovatkos nämä nyt niitä tietokoneita?”. Astrofysiikasta oli molekyylejä käsittelevä koe, jossa saattoi ottaa itse yhteyttä metsähovin havaintoasemalle ja mitata CH-molekyylin yli 80 GHZn taajuudella. Kävijä sai laittaa mittauksen päälle ja nähdä siitä tulevan spektrin.”
Koska näyttely oli todella suosittu, alkoi pohdinta pysyvämmästä tiedekeskuksesta, jota Hannu ehdotti kolleegalleen Tapio Markkaselle. Idea oli nyt saatu ja oli syytä tarttua toimeen.
Idea lähtee lentoon
Nyt idea tarvitsi tukea. Hannu ja Tapio hankkivat mukaan vielä kolmannenkin osapuolen, tähtitieteilijä Heikki Ojan, joka lähti innolla mukaan. Kolmistaan he laativat vetoomuksen pysyvästä tiedekeskuksesta. Vetoomus lähti kaikille mahdollisille tiedeorganisaatioille, kuten tieteellisille seuroille, yliopistoille ja tieteen akatemioille. Mukana olivat myös pääkaupunkiseudun kunnat, opetusministeriö, valtiovarainministeriö, julkisen sanan neuvosto sekä useat eri mediat. Hanke esiteltiin tärkeänä sivistyshankkeena.
Jos katsoo 80-luvun Suomea, niin kyseessä oli varmaan merkittävin uusi idea ja sivistyshanke, jota Suomeen oli tehty pitkiin aikoihin.
Tiedekeskus saa johtoryhmän ja ensimmäiset työntekijät
Hanke eteni vauhdilla ja sai heti laajalti tukea. Joulukuussa 82 järjestettiin virallinen lähtölaukaus. Ensimmäiset tilat projektia varten saatiin Helsingin yliopiston keskuskampuksen tiloista Fabianinkadulta. Hankkeen johtoryhmä kokousti tuolloin ahkeraan, ja sai ylivahtimestarilta erityisluvan tulla toimistolle jo seitsemältä aamulla kokoukseen. Kaikki illat menivät erilaisten tieteellisten seurojen kevätkokouksissa esittelemässä hanketta, joten kokoukset oli pidettävä aamulla.
Etenkin Vuorineuvoksille oli tärkeää, että heidän kanssa oli jo sovittuna tapaaminen, jos mentiin tapaamaan muita neuvoksia. Puskaradiossa jutut levisivät nopeasti ja joku saattoi närkästyä jos hanke oli käynyt vierailulla naapurissa, mutta itsensä kanssa ei oltu vielä sovittu palaveria.
Elinkeinoelämä mukaan
Suomen kulttuurirahasto ja opetusministeriö lähtivät heti tukemaan hanketta ja myönsivät avustusta jo hankkeen alkuvaiheessa. Elinkeinoelämä oli tärkeä osa hanketta ja se piti saada vahvasti mukaan. Hankkeen taustalle luotiin sopimus, että sen rahoituksesta ⅓ tulee valtiolta, ⅓ elinkeinoelämältä ja ⅓ siltä kunnalta, joka tiedekeskuksen saa. Onneksi elinkeinoelämällä meni tuolloin 80-luvun alussa vielä hyvin. Työllisyystilanne oli hyvä ja usko koulutukseen korkealla. Kukaan ei väittänyt, etteikö hanke olisi tärkeä. Näin alkoi pitkä neuvottelu yritysten kanssa, jolla kerättiin tuo elinkeinoelämän osuus.
Elinkeinoelämää rajoittivat tietyt säädökset ja yksi oli lahjoitusten suuruus. Yritys sai antaa vuodessa maksimissaan 150 000 markan verran lahjoituksia. Joten sovittiin, että mukaan lähtevät yritykset antaisivat kolmen vuoden aikana tuon 150 000 markkaa, joka ei ihan valtavasti yritysten pussissa vielä ollut. Pienemmilläkin määrillä sai lähteä mukaan. Jälkikäteen on ajatellut, että jos hanketta olisi muutamallakaan vuodella lykätty niin olisi voinut jäädä perustamatta.
Yliopistovaikuttajat mukaan
Rahankeruukäynneillä oli mukana myös neljä yliopistovaikuttajaa, joiden rooli oli äärimmäisen tärkeitä. Rehtori, myöhemmin kansleri Ernst Palmen. Lääketieteen puolelta Lauri Saxen. TKK:n sovelletun matematiikan professori Olli Lokki. Teknillisen fysiikan professori Toivo Katila.
“Heidän [yliopistovaikuttajien] kanssaan käytiin rahankeruureissuilla elinkeinoelämän parissa. Yksi näistä neljästä herrasta oli aina mukana. Sumplittiin tarkkaan kuka lähtee ja kenen luo. Teollisuuden palveluksessa oli paljon vanhoja oppilaita etenkin Olli Lokilta ja Toivo Katilalta, joten mietittiin aina tarkkaan kuka lähtee ja mihin.”
Suurin osa yrityksistä oli selkeästi hankkeen puolella ja näin kassaa alkoi kertyä. Ei mennyt kauaakaan kun tavoite alkoi jo täyttyä ja mukana oli joukko elinkeinoelämän vaikuttajia.
Ei vain luonnontieteitä ja tekniikkaa
Yksi Heurekan suurimmista teemoista ihan alusta alkaen, oli monitieteellisyys. Siitä haluttiin tehdä tiedekeskus, joka kattaisi kaikki tieteen alat. Tekniikka ja luonnontieteet olivat saaneet aina paljon huomiota, mutta nyt tiedekeskuksesta tulisi sellainen paikka, jossa tiedettä esiteltäisiin ihan kaikilta aloilta. Tämä on pysynyt Heurekan linjana koko sen matkan ajan.
Mihin keskus rakennetaan?
Pääkaupunkiseudun kunnista kaikki olivat toki ottamassa tiedekeskusta omaan kuntaansa. Kuitenkin päättäjien suhtautuminen asiaan vaihteli hyvin paljon. Helsingissä lastenpäivänsäätiö oli kovin kiinnostunut rakentamaan tiedekeskuksen osaksi Linnanmäkeä. Ongelmaksi kuitenkin muodostui tila eli sopivaa tilaa ei vain Alppilan alueelta löytynyt. Espoo oletti, että koska siellä on teknillinen korkeakoulu niin tiedekeskus sopisi samaan imagoon. Espoon kaupunginvaltuusto ei kuitenkaan kovin pitkää siivua antanut asialle omaa aikaansa vaan asiaa sai esitellä erään kokouksen kokoustauolla edustajille.
Vantaa otti asian vakavasti harkintaan heti alusta alkaen. Vantaan kaupunginjohtaja Lauri Lairala oli kovasti hankkeen puolella. Oli kova paikka kun Vantaata ei mielletty mitenkään kulttuurin lähteeksi, pitkänmatkanjunat eivät pysähtyneet Tikkurilassa ja lentokenttäkin oli nimetty Helsingin mukaan. Vantaa tarvitsi jotain omaa. Vantaa kutsui koolle oman kaupunginvaltuuston, kokoukseen saapuivat kaikki ja kokousasialistalla oli vain yksi asia: Tiedekeskus. Esitelmä kokouksessa kesti noin puoli tuntia ja sen jälkeen oli varattu tunti kysymyksille. Tämän jälkeen keskus sai vihreää valoa.
Eräs kysymys jäi hyvin mieleen kun yksi edustaja kysyi, että käyttekö te vain tässä huutokauppaa kuntien välillä ja katsotte kuka tarjoaa eniten. Tapio vastasi, että mikä se sellainen huutakauppa on, jossa on vain meklari paikalla. Me ollaan kerrottu mitä halutaan ja se joka huutaa ensin niin saa. Tilaisuuden jälkeen edustaja tuli vielä sanomaan, että “Olet sä kyllä aika meklari.”
Arkkitehtikilpa
Tiedekeskuksella oli nyt rahoitus ja paikka, tarvittiin vielä arkkitehti. Tiedekeskusta varten järjestettiin arkkitehtikilpa ja ehdottomasti paras voitti. Voittajiksi valikoitui kolmen hengen tiimi, jonka arkkitehdit olivat käyneet kuvaamassa koko jokilaakson ja teettivät kuvista lakanan kokoiset suurennokset. Nämä he ripustivat seinille ja suunnittelivat keskuksen istuessaan lakanoiden ympäröiminä. Kilpailun voittaja suunnitelma oli myös nimetty hyvin “Heureka”.
Lopulta rakentaminen päästiin aloittamaan ja peruskivi muurattiin lokakuussa 1987 ja vuotta myöhemmin rakennus oli valmis. Heureka pääsi aloittamaan toimintansa seuraavan vuoden huhtikuussa ensimmäisellä näyttelyllään. Tänä vuonna tulee kuluneeksi 30 vuotta tuosta peruskiven muurauksesta ja Heureka on edelleen tärkeä innoittaja kävijöilleen tieteen pariin.
Onnea kohta 30-vuotias Heureka, fysiikka kiittää upeasta työstä!
Juttua varten on haastateltu Heurekan perustajaa Tapio Markkasta, jolta suurin osa sitaateista on peräisin.