Tekoäly ja tietokonemallinnus mullistavat alaselkäkivun tutkimuksen

Tekoäly ja tietokonemallinnus mullistavat alaselkäkivun tutkimuksen

Oulun yliopisto osallistuu laajaan kansainväliseen tutkimushankkeeseen, jossa selvitetään muun muassa tekoälyn ja tietokonemallinnuksen avulla välilevyrappeuman merkitystä alaselkäkivussa. Euroopan komission rahoituksella hankkeeseen palkataan varhaisvaiheen tutkijoita, jotka koulutetaan soveltamaan hankkeessa oppimaansa myös muihin kansansairauksiin.

Tämänhetkisen käsityksen mukaan alaselkäkipu on monimutkainen kokonaisuus, jossa biologiset, psykologiset ja sosiaaliset tekijät vaikuttavat kivun kokemukseen ja siitä aiheutuvaan haittaan. Välilevyrappeuma selittää osan alaselkäkivusta, mutta myös oireettomilla ihmisillä on todettu välilevyrappeumaa.

”Nykymenetelmillä ei voida luotettavasti arvioida, mitkä kuvantamislöydökset ovat kunkin selkäpotilaan oireiden taustalla. Tutkimushanke on merkittävä, sillä siinä ensimmäistä kertaa yritetään ratkaista alaselkäkivun mysteeriä useilla erilaisilla tieteellisillä menetelmillä”, professori Jaro Karppinen sanoo.

Tutkimushanke on saanut Euroopan komission Research Executive Agencyn (REA) lähes neljän miljoonan euron rahoituksen, jolla palkataan 15 varhaisvaiheen tutkijaa Innovative Training Networks (ITN) Marie Skłodowska-Curie -ohjelmasta. Oulun yliopistosta hankkeeseen osallistuvat Jaro Karppisen ja Simo Saarakkalan tutkimusryhmät. Oulun yliopiston osuus rahoituksesta on runsaat 561 000 euroa, ja sillä palkataan kaksi varhaisen vaiheen tutkijaa.

Hankkeessa käytetään Euroopassa olevaa supertietokoneiden kapasiteettia kehittämään uusia laskennallisia tietokonemalleja, joiden avulla voidaan analysoida sekä solu- ja kudosmallien että väestöpohjaisten aineistojen laajaa tietokantaa. Tätä voidaan hyödyntää selkäpotilaiden ennuste- ja hoitomallien kehittämisessä.

”Tällä haavaa esimerkiksi lannerangan magneettikuvien tulkinta pohjautuu lääkärin tekemään visuaaliseen ja subjektiiviseen arviointiin. Tekoälypohjaisilla menetelmillä voidaan yhdenmukaistaa arvioita ja helpottaa lääkäreiden työtä. Lisäksi niillä voidaan todennäköisesti löytää sellaisia kipuun yhteydessä olevia kuvantamislöydöksiä tai muita aineistoissa olevia riippuvuuksia, joita ihmisen on hankala havaita”, professori Simo Saarakkala kertoo.

Tutkimus on vahvasti monitieteinen. Siinä hyödynnetään biomekaanista tietokonemallinnusta, genetiikkaa, solu- ja kudosviljelyä, bioinformatiikkaa ja tekoälypohjaista lannerangan kuvien analysointia. Laaja väestöpohjainen aineisto on muun muassa Pohjois-Suomen syntymäkohorteissa kerättyä. Sekä vuoden 1966 että vuoden 1986 kohortissa on tehty runsaasti lannerangan kuvantamistutkimuksia.

”Oulun yliopiston rooli hankkeessa on merkittävä sekä arvokkaiden Pohjois-Suomen syntymäkohorttien että tekoälypohjaisen kuvantamisen osaamisen vuoksi”, Jaro Karppinen toteaa.

Nelivuotinen hanke on aloitettu marraskuussa 2020. Uudet tutkijat osallistuvat yhteisiin koulutuksiin ja heitä kierrätetään mukana olevissa organisaatiossa mahdollisimman laajan osaamisen hankkimiseksi. Tavoitteena on edistää myös eurooppalaista alan yritystoimintaa yritysyhteistyön avulla.

Disc4All-hankkeeseen (Training network to advance integrated computational simulations in translational medicine, applied to intervertebral disc degeneration) osallistuu 11 organisaatiota, joista kuusi yliopistoa. Lisäksi mukana on kahdeksan partneriorganisaatiota. Suomesta Oulun yliopiston lisäksi mukana on VTT. Hankkeen koordinaattorina toimii Universidad Pompeu Fabra Barcelonasta.

Hankkeen verkkosivu

 

Viimeksi päivitetty: 3.12.2020