DigiHealthin tavoitteena käytännön sovellukset

Digitaalinen terveysteknologia on yksi Oulun yliopiston keskeisimmistä tutkimusteemoista. DigiHealth-hanke vie alan tutkijat myös Oysin käytäville.

Silmien eteen avautuu näkymä leikkaussalista. Kirurgi on kumartunut lapsipotilaan puoleen. Potilaan syke, verenpaine ja muut tärkeät mittaustulokset piirtyvät ilmaan leikkauspöydän vierelle. Katse vaeltaa ympäri huonetta.

Virtuaali- eli VR-lasien tarjoama kuva on ihmeen todentuntuinen. Se on kuitenkin peräisin 360 asteen kamerasta. Kuvaan yhdistetty virtuaalinäyttö kertoo halutut tiedot.

”Tälle on kaksi käyttötarkoitusta”, tekniikan tohtori Ville Niemelä sanoo. ”Etäkonsultti voi nähdä reaaliajassa vaikka toiselta puolen maailmaa, mitä tapahtuu. Eikä opiskelijoiden tarvitse ahtautua leikkaussaliin, vaan he voivat seurata operaatiota luentosalissa.”

Katsojat voivat esimerkiksi lukea leikkaussalissa olevien laitteiden näyttöjä. Operaatiota pystyy seuraamaan myös lääkärin silmin. Tästä pitää huolen kirurgin silmälasien sangassa oleva pieni kamera. Itse lasit ovat AR- eli lisätyn todellisuuden lasit: kirurgi näkee tärkeät mittausarvot linssien ylälaidassa.

Leikkaus ei tietenkään ole ainoa käyttökohde. ”VR-laseista voisi seurata esimerkiksi sairaanhoitajan kotikäyntiä. Konsultoivalla lääkärillä voisi olla linjojen päässä kymmenen hoitajaa.”

Niemelän esittelemä ”reaaliaikainen leikkaussalidemo” koostuu markkinoilla olevista laitteista, mutta juuri tällä tavoin niitä ei ole lääketieteessä vielä käytetty (leikkaussali on lavaste, potilas nukke). Yksi syy tähän on, että laitteiston täysipainoinen toiminta edellyttää 5G-tason tiedonsiirtokapasiteettia. 5G-verkko on vasta tulollaan, ja leikkaussalidemon tarkoituksena on havainnollistaa sen mahdollisuuksia terveydenhuollossa.

Tutkija Ville Niemelä ja AR- eli lisätyn todellisuuden lasit, joihin on yhdistetty videokamera. Lasien käyttäjä voi kohdistaa katseensa lisättyihin, läpinäkyviin elementteihin, kuten
lääketieteellisiin mittaustuloksiin.

5G-testausta Oysissa

5G ja vielä tehokkaampi 6G kuuluvat Oulun yliopiston tärkeimpiin tutkimusteemoihin. Niiden yhdistäminen terveysteknologiaan otti harppauksen eteenpäin toukokuussa, kun Suomen Akatemia myönsi rahoituksen Oulun yliopiston Digital Health -profiloitumisalueelle. Rahoituksen turvin käynnistyvä DigiHealth on jättimäinen hanke, joka paneutuu tulevaisuuden terveydenhuollon digitaalisiin ratkaisuihin.

Tavoitteena ovat käytännön sovellukset ja niiden saaminen osaksi hoitopolkua, kertoo DigiHealthin johtaja, lääketieteen tekniikan professori Simo Saarakkala. ”Mutta myös perustutkimus on akatemiarahoitteisessa hankkeessa tärkeää.”

DigiHealth jakautuu neljään pääalueeseen, joista yksi on terveydenhuollon langattomat järjestelmät – käytännössä erilaiset 5G- ja 6G-sovellukset. Oysin testilaboratoriossa on jo 5G-testiverkko, ja leikkaussalidemo oli lavastettu sinne.

Asialistalla on muun muassa potilastietojen ja mittausten langaton liikkuminen sairaalaympäristössä.

”Langattomia terveydenhuollon sovelluksia on jo olemassa, mutta haasteena on, että niissä ei pystytä reaaliaikaisiin analyyseihin”, Saarakkala sanoo. ”5G:n ja 6G:n tiedonsiirtokapasiteetti on sen sijaan niin suuri, että reaaliajassa voidaan analysoida jopa useiden eri sensorien mittaustuloksia.”

Eräs 5G:n lupauksista onkin, että erilaisia sensoreita, mittausantureita, tulee massoittain langattoman tiedonsiirron piiriin. Tämä vie meidät toiseen DigiHealthin pääalueeseen, biosensoreihin ja bioinformatiikkaan.

Ensin mainittujen parissa työskentelee esimerkiksi kehitysbiologian professori Seppo Vainion tutkimusryhmä, joka kehittää hikeä mittaavia biosensoreita. Hiki sisältää eksosomeja, solujen tuottamia pieniä, nanometrien kokoisia ”postipaketteja”, jotka sisältävät informaatiota elimistön tilasta. Haaveissa kangastelevat henkilökohtaiset biosensorit, jotka mittaisivat kantajansa terveydentilaa.

Kone ei korvaa ihmistä

Sensorien lisääntyminen tietää lisää digitaalista mittausdataa. Sitä saadaan myös biopankeista ja kohorttiaineistoista, joita Oulussa on erityisen runsaasti. Bioinformatiikan tehtävänä on analysoida tätä valtavaa datamäärää niin, että tuloksena on uutta tietoa.

”Esimerkiksi verikoepatteristossa voi olla kymmeniä, jopa satoja eri arvoja. Miten arvot eri sairauksissa käyttäytyvät, yhdessä ja erikseen? Tai millaisia yhteyksiä kohorttien vanhojen mittaustulosten ja uusien välillä piilee? Näiden kysymysten ymmärtämiseen tarvitaan laskennallisia menetelmiä ja bioinformatiikan tutkijoita.”

Mukavinta tietysti olisi, jos kone kertoisi vastaukset. DigiHealthin kolmas pääalue onkin lääketieteen tekoäly.

”Keskitymme päätöksentekojärjestelmiin, jotka auttavat lääkäreitä ja hoitohenkilökuntaa tekemään diagnooseja ja hoitopäätöksiä. Yksi esimerkki on röntgenkuvien luenta: nykyään lääkäri analysoi ne, mutta tekoäly voisi tehdä sen ainakin alustavasti ja osoittaa tarkempaa tutkiskelua vaativan kohdan.”

Niin pitkällä ei vielä olla, että ihminen voisi ulkoistaa vastuun tekoälylle. Nykyistä huipputasoa edustaa retinopatiaa, verkkokalvosairautta, silmänpohjakuvista etsivä sovellus, jonka kehittämisessä Oulun yliopisto on mukana. Sovelluksen tarkkuus riittää tunnistamaan silmänpohjat, jotka eivät vaadi hoitoa, mutta muiden analysointiin tarvitaan lääkäriä.

Käyttäjien ääni kuuluviin

Edellä mainitut tutkimusalueet ovat käytännössä osin päällekkäisiä. Reaaliaikaiseen leikkaussalinäkymään voisi esimerkiksi yhdistää biosensoreita ja tekoälyä, jotka viestivät kirurgin vireystilasta tuntikausien leikkauksessa.

DigiHealth onkin poikkitieteellinen hanke ulottuen aina biokemiasta sähkötekniikkaan – ja kauppatieteisiin. Yllättävä tieteenala liittyy neljänteen pääalueeseen, digitaalisten teknologioiden käytettävyyden ja hyödyn arviointiin. Näkökulma on sekä kaupallinen että käyttäjälähtöinen.

”Mitkä innovaatiot ovat elinkelpoisia? Tai miten sairaalan digitaalinen päätöksentekojärjestelmä koetaan, ja miten se säästää aikaa ja kuluja?” Saarakkala havainnollistaa. ”Tällaisia kysymyksiä voi tutkia niin terveystaloustieteen keinoin kuin kyselyin. Ettei sovellusta ensin kehitetä vuosikausia ja sitten ihmetellä, miksei sitä haluta käyttää.”

Tähän liittyen Oysilla on DigiHealthissa vahva rooli. Tarkoituksena on, että kaikki rekrytoitavat tutkijat työskentelisivät jonkin verran myös sairaalassa – jos ei potilastyössä, niin vaikkapa verkon kehitystyössä yhdessä tietohallinnon kanssa.

”Näin päästään kiinni käytännön tilanteisiin ja haasteisiin. Esimerkiksi päätöksentekojärjestelmät on tarkoitus testata oikeassa työssä”, professori sanoo. ”Kuulemme mielellämme ideoita ja näkemyksiä siitä, millaisia digitaalisia sovelluksia terveydenhuollossa tarvitaan.”

DigiHealth kokoaa eri tahot yhteen

Yliopistoilla on velvollisuus profiloitua; tarkoituksena on kohottaa tutkimuksen tasoa. DigiHealthin saama Profi 5 -rahoitus vahvistaa Oulun yliopiston tutkimusta digitaalisten terveysteknologioiden profiloitumisalueella.

”Näin isoa kokonaishanketta meillä ei ole tähän teemaan liittyen aiemmin ollut”, Simo Saarakkala sanoo. ”Toimijat ja osahankkeet ovat olleet tähän asti vähän hajallaan. DigiHealth on ensimmäinen hanke, jonka tarkoitus on saattaa ne yhteen.”

Terveysteknologian tutkimuksella on Oulussa pitkät perinteet, kuten myös yliopiston, Oysin ja teknologiayritysten yhteistyöllä. Varhaisimpia esimerkkejä on Polar Electron sykemittari, jota kehitettiin 1970-luvun lopulta alkaen tutkijoiden, elektroniikkasuunnittelijoiden sekä lääkäreiden yhteistyönä.

Nykyään Oulun yliopistossa kehitetään muun muassa biosensoreita, tekoälyä, fysiologisten signaalien analyysia sekä 5G- ja 6G-teknologiaa, jotka kaikki ovat terveysteknologioissa olennaisia. Saarakkala iloitseekin Profi 5:n kansainvälisen asiantuntijapaneelin arviosta.

”Oulun yliopisto arvioitiin kolmanneksi parhaaksi Helsingin ja Aalto-yliopiston jälkeen.”

 

Teksti: Jarno Mällinen
Kuvat: Mikko Törmänen

 

Viimeksi päivitetty: 19.11.2019