Abstract Fluoroscopically guided procedures are currently an area of special concern in relation to radiation protection, as they may produce a high radiation dose to patients and increase the risk of skin injury. ERCP is a gastrointestinal procedure used as a gold standard in the treatment of pancreatobiliary disorders. It is performed under endoscopic and fluoroscopic guidance. Recently, both the number and the complexity with associated increased technical difficulty of therapeutic ERCP procedures have significantly increased. The present study aimed to assess the medical use of radiation in ERCP, with special emphasis on optimisation of radiation protection of patients. For this purpose, the level of patient radiation exposure during ERCP was evaluated by registering the radiation dose indices in Finnish hospitals. The entrance surface dose was measured by thermoluminescent dosimeters and the effective dose was estimated using conversion coefficients. For dose optimisation and for quality assurance, the local diagnostic reference levels (DRL) for ERCP were established and reviewed after five years. A single centre prospective analysis was conducted to identify patient-, procedure- and operator-related factors affecting dose area product (DAP) and fluoroscopy time (FT). The results showed a large variation of dose indices in overall, as among participating hospitals due to differences in patient characteristics, operator, equipment and procedural complexity. The risk of radiation-induced skin injury and the lifetime cancer risk seems to be reasonably low, indicating ERCP to be a low-dose study. Local DRL is an effective tool in the optimisation process, as a certain degree of dose reduction was achieved during the years. Multiple factors were found to affect DAP and FT in ERCP. The awareness of these factors may help to predict possible prolonged procedures that cause a higher radiation dose to the patient and thus facilitate the use of appropriate precautions. / Tiivistelmä Säteilysuojelun näkökulmasta läpivalaisuohjauksessa tehtävät toimenpiteet ovat erityisen huolen aiheena, koska ne voivat aiheuttaa potilaille suuria säteilyannoksia ja siten lisätä ihovaurion riskiä. ERCP on ruoansulatuskanavan endoskopiatoimenpide, jota käytetään haima- ja sappitiesairauksien hoidossa kultaisena standardina. ERCP suoritetaan duodenoskoopilla läpivalaisukontrollissa. Viime vuosina ERCP toimenpiteiden määrät ja toimenpiteiden monimutkaisuus ovat kasvaneet merkittävästi lisääntyneen teknisen haastavuuden vuoksi. Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida säteilyn lääketieteellistä käyttöä ERCP:ssa, kiinnittäen eritystä huomiota potilaan säteilysuojelun optimointiin. Potilaan säteilyaltistuksen tasoa ERCP:ssa arvioitiin keräämällä potilasannoksia suomalaisista sairaaloista, pinta-annokset mitattiin termoloistedosimetreilla ja efektiivinen annos laskettiin muuntokertoimilla. Säteilyaltistuksen optimointi- ja laadunvalvonnan työkaluksi ERCP:lle asetettiin paikalliset vertailutasot ja ne tarkistettiin 5 vuoden kuluttua. Potilaaseen, toimenpiteeseen ja toimenpiteen suorittajaan liittyvät tekijät, jotka vaikuttavat annoksen ja pinta-alan tuloon (DAP) sekä läpivalaisuaikaan, selvitettiin retrospektiivisesti yhdessä sairaalassa. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että potilaan säteilyannoksissa oli suurta vaihtelua niin yleisesti, kuin osallistuvien sairaaloiden välillä. Vaihtelu johtui potilaan ominaisuuksista, erilaisista läpivalaisulaitteista, toimenpiteen suorittajista ja ERCP toimenpiteiden vaikeusasteesta. Säteilyn aiheuttaman ihovaurion riski ja elinikäinen syöpäriski näyttäisi tulosten perusteella olevan kohtuullisen alhainen, mikä osoittaa, että ERCP on matala-annostutkimus. Paikallinen vertailutaso osoittautui tehokkaaksi optimointityökaluksi, sillä annostason lasku ERCP:ssa saavutettiin vuosien kuluessa. Useiden tekijöiden todettiin vaikuttavan DAP:n ja läpivalaisuaikaan ERCP:ssa. Näiden tekijöiden tiedostaminen voi auttaa tunnistamaan etukäteen ne haastavat ERCP toimenpiteet, jotka voivat aiheuttaa suuria säteilyannoksia potilaille, ja siten mahdollistaa niihin varautumisen.

Abstract Many species and populations have perished as a consequence of human actions. During the last ~200 years, large carnivores have been almost completely extirpated from Western Europe. Large-scale wolf hunting started in Finland around the 1850s, and the population size quickly collapsed. The population was very small until the mid-1990s, when wolves started to regularly reproduce in Finland again. The wolf is an endangered species in Finland, and the biggest threat to the species’ survival is excessive hunting. In this doctoral thesis study, I inspected the genetic structure and diversity of the Finnish wolf population using neutral genetic markers. Almost 300 wolves from the contemporary Finnish population and over 50 wolves from the north-western Russia were analyzed with genetic methods. Additionally, the genetic history of the population was examined with the help of over 100 museum samples. The modern Finnish wolf population proved to be genetically as diverse as the non-endangered Eastern European and North American wolf populations. However, the genetic diversity decreased significantly during the study period (1995–2009), and was at its lowest level in the final phase of the examination. In tandem, the inbreeding coefficient rose to a relatively high level. Genetic sub-structures were observed due to social structures within wolf packs. The mean dispersal distances of wolves were approximately only 100 km. The Finnish wolf population is divided into neighbourhoods of related individuals, and their size substantially decreased during the study period. This pattern, together with the growth of the inbreeding coefficient, suggests that lost alpha individuals in wolf packs are replaced by their offspring. This study demonstrated that Russian and Finnish wolf populations are nowadays genetically differentiated. Gene flow between the populations is low, despite the geographic interconnection. Only a few possible immigrants from Russia into Finland were detected in the study. The effective size of the Finnish wolf population proved to be small, and was mainly below the often-considered critical size of 50. Historical analysis revealed that the Finnish wolf population was formerly genetically more diverse, more continuous with the Russian wolf population, and had a more than 90% larger effective size. On the basis of this study, the genetic status of the Finnish wolf population is worrying and needs to be monitored. The population should be substantially larger than today and/or the amount of gene flow higher, so that the population viability could be considered secured even in the short term. / Tiivistelmä Ihmisen toiminnan seurauksena lukuisat eliölajit ja –populaatiot ovat hävinneet. Viimeisten noin 200 vuoden aikana suurpedot hävitettiin lähes koko Länsi-Euroopasta. Laajamittainen sudenmetsästys alkoi Suomessa 1850-luvun paikkeilla ja kanta romahti nopeasti. Populaatio oli hyvin pieni lähes koko 1900-luvun, ja sudet ovat jälleen lisääntyneet yhtäjaksoisesti Suomessa vasta 1990-luvun puolivälistä. Susi on erittäin uhanalainen Suomessa ja merkittävin uhka lajin säilymiselle on liiallinen metsästys. Tarkastelen tässä väitöskirjatyössäni Suomen susipopulaation geneettistä rakennetta ja monimuotoisuutta neutraaleja geenimerkkejä käyttäen. Tutkimuksessa analysoitiin geneettisin menetelmin lähes 300 sutta nyky-Suomesta sekä yli 50 sutta Luoteis-Venäjältä. Lisäksi populaation geneettistä historiaa selvitettiin yli 100 museonäytteen avulla. Nykyinen Suomen susipopulaatio osoittautui tutkimuksessa geneettisesti yhtä monimuotoiseksi kuin ei-uhanalaiset susipopulaatiot Itä-Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Geneettisen muuntelun määrä kuitenkin laski tutkimusajanjaksolla (1995–2009) merkitsevästi ollen matalin tarkastelujakson lopussa. Samanaikaisesti populaation sukusiitoskerroin nousi verrattain korkeaksi. Susipopulaatiossa havaittiin sosiaalisista rakenteista johtuvia geneettisiä alarakenteita. Susien dispersaalimatkat olivat keskimäärin vain noin 100 km. Suomen susipopulaatio on jakautunut toisilleen sukua olevien yksilöiden naapurustoiksi, joiden koko pieneni huomattavasti tutkimusajanjaksolla. Tämä yhdessä sukusiitoskertoimen kasvun kanssa viittaa susilaumojen menetettyjen alfayksilöiden korvautumiseen jälkeläisillään. Tutkimus osoitti, että Venäjän ja Suomen susipopulaatiot ovat nykyisin geneettisesti erilaistuneet. Geenivirta populaatioiden välillä on maantieteellisestä yhteydestä huolimatta vähäistä. Tutkimuksessa havaittiin vain muutamia todennäköisiä immigrantteja Venäjältä Suomeen. Suomen susipopulaation efektiivinen koko osoittautui pieneksi ollen pääosin alle kriittisenä rajana pidetyn 50:en. Historiallinen tarkastelu osoitti Suomen susipopulaation olleen aiemmin geneettisesti monimuotoisempi, yhtenäisempi Venäjän susipopulaation kanssa ja efektiiviseltä kooltaan yli 90 % nykyistä suurempi. Tutkimuksen perusteella Suomen susipopulaation geneettinen tila on huolestuttava ja tarvitsee seurantaa. Populaation tulisi olla nykyistä huomattavasti suurempi ja/tai geenivirran määrän korkeampi, jotta populaation elinvoimaisuuden voitaisiin katsoa olevan turvattu edes lyhyellä aikavälillä.

Abstract Computed tomography (CT) and interventional procedures cause relatively high patient doses compared with other imaging modalities in radiology. The optimization of the imaging equipment and procedures is important and necessary due to the known risks caused by ionization radiation. The different irradiation geometries and dose units between imaging techniques complicate the comparison of patients’ radiation exposure. Absorbed doses (D) of organs predict the tissue reactions of the procedures, while effective dose (E) is a useful means of comparing the stochastic effects of the different imaging procedures. A and E can be estimated from dosimetric measurements in a phantom. In vivo measurements are used during a radiological examination. In the present thesis, various properties of radiophotoluminescence dosimeters (RPLD) were investigated to verify the applicability of RPL dosimetry in radiology. The absorbed dose was determined in vaginal fornix of seven pregnant women, in the area near the head of the fetus during prophylactic catheterization before uterine artery embolization (UAE). The evaluation of the radiation exposure of digital subtraction angiography (DSA) and computed tomography angiography (CTA) was performed using an anthropomorphic phantom. Absorbed doses of organs and effective dose were determined for a typical four-vessel angiography of the cerebral area, including intracranial vessels, and for the cervicocerebral area, including both cervical and intracranial vessels. RPLD shows excellent dose linearity and minimal fading. The low dose detection threshold was determined to be 20 µGy with a coefficient of variation (CV) of 12.2%. The methodology is independent of photon energy in the energy range used in radiology. For seven patients studied, the mean value of D in vaginal fornix was 11.2 mGy (range 2.2–28.7) being low dose study when pulsed fluoroscopy with an optimized protocol is used without angiography exposures. In the assessment of cerebral vessels, the effective dose for CTA was approximately one-fifth of the dose compared with DSA. The dose for cervicocerebral vessels CTA was approximately one third higher compared with DSA. Conversion factors from the DAP and the DLP to the effective dose were calculated for the specific angiographic protocols. RPL dosimetry shows sufficient reliability in measuring radiation doses in radiology. / Tiivistelmä Tietokonetomografiakuvauksissa ja toimenpideradiologisissa tutkimuksissa potilaan säteilyaltistus on suhteellisesti korkeampi verrattuna muihin radiologisiin kuvausmenetelmiin. Kuvauslaitteiden erilaiset kuvausgeometriat ja annosyksiköt hankaloittavat potilaan säteilyaltistuksen vertailua eri tutkimusmenetelmien välillä. Kudokseen absorboituneen annoksen (D) avulla arvioidaan ionisoivan säteilyn suoraa haittavaikutusta kudokselle, kun taas efektiivisen annoksen (E) määrittämisellä arvioidaan säteilyn satunnaista haittaa. D ja E voidaan mitata annosmittarilla käyttäen potilasvastinetta. In vivo mittauksella saadaan annostietoa tutkimuksen aikana suoraan potilaasta. Radiofotoluminesenssiannosmittarin (RPLD) soveltuvuus radiologisiin annosmittauksiin varmistettiin tutkimalla mittarin eri fysikaalisia ominaisuuksia. RPLD:a käytettiin intravaginaalisen annoksen mittauksessa seitsemällä raskaana olevalla naisella. Potilaille tehtiin massiivisen verenvuodon ehkäisemiseksi kohdun valtimosuonten katetrointi läpivalaisuohjattuna ennen kohtuvaltimoiden tukkimishoitoa (UAE). Mittaustulokset antavat tietoa kudokseen absorboituneesta annoksesta lähellä syntymätöntä lasta. Tietokonetomografia-angiografia (TTA) ja digitaalinen subtraktioangiografia (DSA) tutkimusten annosmittaukset tehtiin potilasvastineessa käyttäen RPLD:a. Elinannoksista laskettiin efektiivinen annos aivovaltimoiden ja aivokaulavaltimoiden angiografiatutkimuksille. RPL -annosmittausmenetelmän havaittiin olevan lineaarinen ja annoksen häviäminen mittarista on vähäistä. Matalan annoksen mittausraja oli 20 µGy 12.2% toistettavuudella. RPLD on riippumaton säteilyenergiasta radiologiassa käytettävällä energia-alueella. Seitsemän potilaan keskimääräinen absorboitunut annos oli 11.2 mGy (vaihteluväli 2.2–28.7 mGy) emättimen pohjukasta mitattuna. Annostaso osoittaa, että katetrointitoimenpide on matala-annostutkimus, kun toimenpide tehdään läpivalaisuohjauksessa, eikä angiografisia kuvia käytetä. Aivovaltimoiden TTA:n efektiivinen annos oli viidesosa DSA menetelmän annoksesta. Aivokaulavaltimoiden TTA:n efektiivinen annos oli arviolta 35% korkeampi kuin DSA menetelmän annos. Konversiokertoimet DAP ja DLP yksiköistä efektiivisen annoksen laskemiseksi määritettiin tutkimuksessa käytetyille kuvausohjelmille. RPL -menetelmä osoitti riittävää luotettavuutta radiologisten säteilyannosten mittauksessa.