Suomalaisen terveysteknologian uusi kehitysvaihe.

Suomalaisen terveysteknologian uusi kehitysvaihe.

Digitaalista terveyttä

Suomalainen terveysteknologia on kehittynyt tasolle, jossa konkreettiset laitteet ovat jäämässä sivurooliin. Terveydenhoidon ydin on siirtymässä digitaaliseen koodiin. Perehdyimme kolmeen pinnalta katsoen erilaiseen yhtiöön, joissa kaikissa on käynnissä sama muutos.

Kuvitellaan, että olet jääkiekkoilija. Eilisessä ottelussa katkesi etuhammas, ja nyt istut hammaslääkärin tuolissa.

Planmecan esittelyhuoneessa Helsingin Herttoniemessä kiekkoilijaa tosin esittää vain kipsistä valetut mallihampaat, mutta hampaan korjaamisen prosessi edustaa jo käytössä olevaa teknologiaa.

Kolmiulotteista käsivaralta

Prosessiin tutustumisen voi aloittaa itse yhtiöstä, sillä Planmeca on menestyksestään huolimatta jäänyt suhteellisen vähälle huomiolle. Yhtiö perustettiin itähelsinkiläisessä autotallissa lähes 50 vuotta sitten, ja tänään se on yksi maailman johtavista hammashoitolaitteiden valmistajista.

Johtoaseman syy nousee heti esiin, kun varatoimitusjohtaja Tuomas Lokki poimii hammashoitokoneen sivussa olevasta telineestä vaatimattoman näköisen laitteen. Sitä voisi erehtyä pitämään syljen imemiseen tarkoitettuna putkena, mutta kyseessä on varsin erikoisella tavalla toimiva laserskanneri.

Erikoisuus ei heti näy päälle, sillä Lokki vain kuljettaa putkea mallihampaiden ylitse, ja pala palalta hampaistosta rakentuu näyttöruudulle 3D-malli eli joka suuntaan pyöriteltävä kolmiuloitteinen kuva. Jos jokin kohta jää vajaaksi, Lokki peruuttaa hieman ja pyyhkäisee hampaiden yli uudestaan.

Hampaiden kuvantaminen näyttää puolen sekunnin ajan itsestäänselvältä, mutta sitten tulee hei-odotas-vähän hetki.

Lokki ei edes yritä pitää kättään erityisen vakaana, eikä hän näytä huolehtivan mallihampaidenkaan asennosta.

Miten 3D-kuva voi piirtyä täysin oikeaan perspektiiviin ja mittakaavaan? Luulisi, että jokainen käden virheliike siirtäisi skannerin silmää sen verran, että seuraava hammas näkyisi toisesta kulmasta.

Juuri tästä on kysymys. Lokin kädessä oleva skanneriputki sisältää kyllä paljon uusinta teknologiaa, mutta se on silti pohjimmiltaan vain kuori. Varsinainen sisältö koostuu skannerin datavirtaa käsittelevästä Planmeca Romexis-ohjelmistosta.

Planmecan Tuomas Lokki skannaa mallihampaat muutamassa sekunnissa. Hampaat voidaan digitalisoida arkistoon onnettomuuksien varalle, ja 3D-kuvista voidaan myös seurata esimerkiksi kulumista.

Matematiikka tulee suuhun

Vuosia kestäneen matemaattisen kehitystyön tuloksena Romexis asettaa erisuuntaiset pyyhkäisyt reaaliajassa samaan, rikkeettömään koordinaatistoon, vaikka käyttäjä heiluttaisi skanneria kuin hammasharjaa. Potilas voi jopa pitää lepotauon, ja heti seuraava pyyhkäisy piirtyy jälleen täsmälleen oikeaan kohtaan.

Seuraavaksi Lokki sulkee mallihampaat yhteen ja skannaa pienen pätkän hampaiston sivusta. Ohjelma tietää jo ylä- ja alahampaiden rakenteen, joten se luo välittömästi kokonaiskuvan potilaan purennasta: mitkä hampaiden pinnat osuvat toisiinsa ja minne jää rakoja.

Tästä eteenpäin kiekkoilijan hampaan korjaus etenee lähes täysin tietokoneen ruudulla. Romexis väläyttää ruutuun ehdotuksen uudeksi hampaaksi, ja lääkärin tehtäväksi jää lähinnä ajattelu.

Hän voi esimerkiksi kaventaa hammasta sen verran, että hammaslangalle jää tilaa. Jos katkennut tynkä ei kestäisi näkkileivän kovuutta, kruunua voitaisiin madaltaa, jolloin se ei osallistu purentaan täydellä paineella, ja niin edelleen. Hammas voidaan sovittaa paikalleen täsmälleen, kuten lääkäri haluaa.

Huippumoderni konepaja

Kun hampaan 3D-malli on valmis, lääkärin tarvitsee vain valita pienen sokeripalan kokoinen keraaminen aihio, jonka väri sopii kiekkoilijan muihin hampaisiin. Aihio työnnetään työpöydällä sijaitsevaan minijyrsimeen, jonka terät työstävät materiaalia kymmenisen minuuttia.

Koneesta noukitaan uusi hammas, joka voidaan sementoida paikalleen samantien, ja kiekkoilijan hymy on taas ennallaan.

Toisin sanoen hammas syntyy hyvin samankaltaisella tavalla, millä insinööri suunnittelee kampiakselin tai arkkitehti parvekkeen. Planmecan nykyinen laitteisto muistuttaakin eräänlaista modernia konepajaa, jossa lääkäriä ympäröi tietokoneohjattujen kuvantamislaitteiden ja työstökoneiden saumaton digitaalinen kokonaisuus.

Konepaja voi toki kuulostaa teknisen kovalta, mutta mielikuva on väärä. Planmecan teknologia on kehittymässä tavallaan biologisen pehmeyden suuntaan, sillä Romexiksen ohjaamat laitteet mukautuvat eläviin kudoksiin ennen kokemattomalla sulavuudella. Esimerkiksi voi ottaa jyrsimen vieressä työpöydällä seisovan 3D-tulostimen. Jos jääkiekkoilijan uusi hammas tarvitsee suojakseen yöllä käytettävän purentakiskon, sen valmistukseen ei käytetä enää lainkaan käsityötä.

Planmecan jyrsimessä on kaksi pyörivää terää, joista toinen muotoilee uuden hampaan ulkopinnan ja toinen kovertaa sisäpinnan sopimaan katkenneeseen tynkään.

Reikä tulossa

CAD/CAM-ratkaisujen tuotespesialisti Mikael Hornborg esittelee uuden teknologian luonteen pienen naurahduksen säestyksellä. Hornborg on tulostanut laserskannaukseen perustuvan kopion omista hampaistaan, joka on niin yksityiskohtainen, että yhden hampaan pinnassa näkyy reiän alku. Hän voisi siis periaatteessa muotoilla uuden kiskon sopimaan jopa hampaiden reikiin, mutta käytännössä ei mennä aivan niin pitkälle.

Hornborg lähettää kiskon tiedoston Planmecan tulostimeen, joka siirtää kolmiulotteisen kuvan kerros kerrokselta lääkinnälliseen polymeerimassaan. Tuloksena oleva pehmeä suojakisko istuu hänen hampaisiinsa sellaisella tarkkuudella, jota ihmiskäsi ei voi mitenkään saavuttaa.

Planmecan kokonaisjärjestelmä ei silti syrjäytä hammaslääkärin ammattitaitoa, eikä oikeastaan edes hänen arkista käsityötään. Järjestelmän voi nähdä käsityön seuraavana tasona, missä lääkäri kyllä tekee työtä käsillään kuten ennenkin, mutta nyt hänellä on röntgenkatse ongelmien näkemiseen ja lähestulkoon taikurin sormet niiden korjaamiseen.

Periaatteessa samankaltainen tekninen tehostus on nyt tulossa myös yleislääkärille, mutta sitä varten täytyy siirtyä Herttoniemestä Vantaalle.

Myös laboratorioissa käytettävän robotiikan täytyi kehittyä uudelle tasolle, jotta näytteiden käsittelyn automaatio ja nopea mittaaminen tulivat mahdollisiksi NMR-teknologialla.

Veri kertoo tulevaisuuden

Kun 2700 työntekijän Planmeca edustaa lähes puolen vuosisadan globaalia menestystä, 15 hengen Brainshake edustaa suomalaisten start-up yritysten vahvuuksia, joista tärkein on vankka tieteellinen tausta. Vantaalla sijaitseva yhtiö voi esittää tuotteensa pohjaksi sata tieteellistä artikkelia, joissa lääketieteen tutkijat ovat eri puolilla maailmaa hyödyntäneet yhtiön teknologiaa kroonisten sairauksien tutkimuksissa.

Tämä asia kannattaa huomioida heti kärkeen, sillä Brainshaken teknologia voi muuten kuulostaa väärällä tavalla tutulta. Surullisenkuuluisa amerikkalainen Theranos-yhtiö väitti pystyvänsä tekemään etäisesti samantyylisiä verianalyysejä, mutta väitteestä on syntynyt lähinnä vain skandaaleja ja oikeusjuttuja.

 Brainshaken analyysiohjelmisto muuntaa NMR-spektrometristä saadun datan kainsainvälisen standardin mukaisesti millimooleiksi per litra, jolloin tulokset ovat käyttökelpoisia tutkimuksen lisäksi tulevaisuudessa myös terveydenhuollossa.

Magneettikuvauksen periaate

Suomalainen menetelmä perustuu samaan teknologiaan kuin sairaaloissa käytetty magneettikuvaus. NMR (nuclear magnetic resonance) on kuitenkin varsin monikäyttöinen tekniikka, joten Brainshake kohdistaa magneettipulsseja koko kehon sijasta verinäytteeseen.

Magneettipulssit iskevät näytteen molekyyleihin hieman kuin vasara äänirautaan. Kukin molekyyli resonoi tunnistettavalla äänellä, jolloin NMR-spektrometri pystyy analysoimaan veren sisältämät ainesosat erittäin tarkasti.

Kuten jääkiekkoilijan hampaan tapauksessa, itse laite on silti sivuroolissa. Toimitusjohtaja Teemu Suna toistaa tietämättään lähes samoja sanoja kuin kollega parinkymmenen kilometrin päässä Herttoniemessä, kun hän kuvailee konkreettisen tekniikan kehitystä. Dataa tuottavat laitteet ovat nyt tulleet tavallaan valmiiksi, joten päähuomio on voitu siirtää siihen, mitä datalla tehdään.

Suna jatkaa edelleen lähellä Planmecaa, sillä hän puhuu pitkään lääkäreiden arkityön muutoksesta. Uuden teknologian luotettavuus, hinta ja silkka käyttökelpoisuus täytyy saada hiottua nykyisten työmenetelmien tasolle, jotta uudistuksella on todellisia mahdollisuuksia läpimurtoon.

Viiden tilalle 220

Sunan tähtäimessä oleva arkirutiini liittyy verikokeisiin. 70 prosenttia kaikesta diagnostiikasta perustuu verikokeisiin, ja verestä on voitu jo tähänkin asti tutkia kymmeniä muuttujia, mutta käytännössä mittalukemia on yleisimmissä kroonisissa sairauksissa usein viisi. Diabeteksen sekä sydän-ja verisuonitautien riskejä diagnosoiva lipidi- ja sokerikoe mittaa hyvää ja huonoa kolesterolia, kolesterolin kokonaismäärää, triglyseridejä eli veren rasvoja sekä sokeritasoa.

Brainshake haluaa muuttaa tämän yhtälön perinpohjaisesti. Perinteisten mittausten sijaan verinäyte laitetaan NMR-spektrometrin magneettipommitukseen, ja molekyyleistä saatu spektridata syötetään Brainshaken kehittämään analyysiohjelmistoon. Tuloksena on Sunan käsissä näkyvä ainesosien luettelo, jota hän kutsuu metaboliseksi profiiliksi, siis eräänlaiseksi aineenvaihdunnan muotokuvaksi.

Viiden lukeman tilalle tulee nyt runsaat 220 biomarkkeria eli terveydentilasta kertovaa mittalukemaa.

Brainshaken menetelmällä on eri yliopistojen tutkimuksissa analysoitu yli 300 000 tällaista profiilia, joita on verrattu koehenkilöiden terveydentilan tapahtumiin ja kaikista mittauksista kerättyyn tilastodataan. Tällä hetkellä näyttää vahvasti siltä, että huikean pitkä biomarkkerien lista avaa täysin uuden näköalan elimistön nykytilaan ja myös tulevaisuuteen.

Teemu Sunan esittelemät runsaat parisataa biomarkkeria antavat lääkäreille nykyisiä verikokeita laajemman kokonaiskuvan potilaan aineenvaihdunnasta.

Missä todella mennään?

Aikaperspektiivi on tärkeä, sillä diabetes ja sydäntaudit kehittyvät lähes koko elämän ajan. Riskejä on aiemmin yritetty tulkita geeneistä, mutta ne kertovat vain lähtökohdan, josta todellinen terveystilanne voi elintapojen mukana ajelehtia hyvään tai huonoon suuntaan.

Aineenvaihdunnan analyysi puolestaan kertoo huomattavasti ajankohtaisempaa tietoa, ja mikä olennaisinta, tieto voi kertoa suunnan muutoksista suhteellisen nopeasti.

Suna ottaa esimerkiksi ruokavalion muutoksen. Jos hän muuttaa selvästi ruokavaliotaan muutaman kuukauden ajaksi, Brainshaken verikokeessa pitäisi näkyä muutos.

Käytännön johtopäätökset ovat kohtalaisen mullistavia. Nopea ja yksilöllinen palaute tarkoittaa, että kroonisiin sairauksiin vaikuttavia elintapojen muutoksia ei enää tarvitse tehdä sokkona. Kun jokaisen toimenpiteen todellisista vaikutuksista tulee tarkkaa numeropalautetta muutamassa viikossa tai kuukaudessa, omaa terveyttä pystyy hallitsemaan merkittävästi aiempaa tehokkaammin.

Kalaa vai lihaa?

Verianalyysin avulla jokainen voi selvittää, miten oma keho todella reagoi ravintoon ja muihin muutoksiin. Kannattaako pysyä kalassa, vai paranevatko biomarkkerit enemmän lihalla tai kasviksilla, ja mikä on painonhallinnan vaikutus?

Tällä hetkellä Brainshaken verikoetta myydään vain tutkimuskäyttöön, ja yrityksen työ keskittyy paljolti virallisten lupaprosessien hoitamiseen eri puolilla maailmaa. Seuraavan kuuden kuukauden aikana yhtiö hakee teknologialle CE-merkintää ja akkreditointia EU-alueelle. Maailmanlaajuisesti teknologian validointiin menee vielä vuosia, mutta yrityksen nimi kannattaa panna muistiin, sillä useimmat krooniset sairaudet ovat vältettävissä, kunhan vain oikeat muutokset osataan tehdä oikeaan aikaan.

Tämä ajatus johtaa suoraan kolmanteen terveysteknologian hankkeeseen, joka on yhtä aikaa erittäin tunnettu ja erittäin tuntematon.

 Thermo-kuumemittarin 16 infrapunasensoria mittaavat otsavaltimon lämpötilan ilman kontaktia, ja tulos siirtyy Health Mate -sovelluksen seurantakäyrään.

Connecting people toiseen kertaan

Huhtikuussa tullut uutinen vaikutti ensin oudolta. Verkkolaitteisiin keskittynyt Nokia ilmoitti ostavansa nuoren ranskalaisen Withings-yrityksen, joka oli siihen asti tunnettu lähinnä yksinkertaisesta aktiivisuusmittarista, joka näytti tavalliselta rannekellolta.

Yhteistyön idea kuitenkin avautuu, kun katsoo syvemmälle yhtiöiden taustoihin.

Kunniasuomalainen

Withingsin toinen perustaja Cédric Hutchings on siis ranskalainen, ja hän vastaa puhelimeen Nokian tutkimuskeskuksesta Kaliforniasta. Tässä yhteydessä hänet voi silti huoletta nimetä kunniasuomalaiseksi, sillä Hutchings kuvailee jotakuinkin samaa visiota, mikä on jo kuultu Herttoniemessä ja Vantaalla. Terveyden hallinnassa on kyse ohjelmistosta, ei laitteista.

Muiden tavoin Hutchings muistuttaa heti perään, että laitteiden laatu on toki ratkaisevan tärkeä osatekijä, jotta ohjelmisto pääsee todella vaikuttamaan ihmisen elämänkaareen. Hänen esimerkkinsä on korostetun koruttomasti muotoiltu henkilövaaka.

Se ei kuulosta eikä näytä kovin dramaattiselta, mutta se on tarkoituskin. Withings eli nykyään Nokia pyrkii ikäänkuin keksimään uudestaan valmiiksi tutut kodin esineet. Tuttu esine on jo hyväksytty osaksi arkielämän rutiineja, ja todelliset elämäntavan muutokset voivat tapahtua vain päivittäin toistuvien rutiinien kautta.

Joustoa verisuoniin

Filosofian mukaisesti Body Cardio-vaaka näyttää tahallisen tavanomaiselta, mutta siihen kätkeytyy maailman ensimmäinen kuluttajaversio PWV-mittauksesta.

PWV (Pulse Wave Velocity) eli verisuonissa kulkevan pulssiaallon nopeus on aiemmin ollut vain kardiologien käyttämä mittasuure, joka kertoo sydämen ja verisuoniston terveydestä. Mitä hitaammin sydämestä lähtenyt pulssi liikkuu, sitä joustavammat ovat suonten seinämät, ja sitä parempi on terveys - ja tietysti päinvastoin.

PWV-lukeman lisäksi vaaka tarkkailee useita tavallisempia lukemia painosta rasvaprosenttiin, mutta kuten sanottu, laitteen antamat numerot ovat tärkeysjärjestyksessä vasta kakkostilalla.

Hutchingsin tärkein tavoite on laaja, mutta huomaamaton arkiterveyden IoT-ekosysteemi. Eri laitteiden täytyy toimia kitkattomassa yhteistyössä, jotta ne pystyvät seuraamaan käyttäjänsä elimistön muutoksia vuodesta toiseen. Jos jokin asia lähtee menemään väärään suuntaan, ekosysteemi tulee apuun ajoissa ja leveällä rintamalla.

Vaaka pitää silmällä sydämen ja verisuoniston tilannetta, kun tavalliseksi kelloksi naamioitu aktiivisuus- ja sykemittari kerää dataa liikunnasta. Verenpainemittarilla voi täydentää vaa’an näkemystä verenkiertoelimistön terveydestä, ja kuumemittari seuraa kehonlämpöä. Valikoimassa on muitakin laitteita, ja Hutchings vihjaa, että Nokian valtavat tutkimusresurssit ovat tällä hetkellä kovassa käytössä, joten jatkoa seuraa.

Nykyisten ja tulevien laitteiden data siirtyy aina samaan paikkaan, eli ekosysteemin keskipisteenä olevaan Health Mate-mobiilisovellukseen. Se on samassa hengessä näennäisen yksinkertainen, sillä Hutchings korostaa, että Nokia ei halua tyrkyttää käyttäjille yhtäkään turhaa numeroa tai rutiineista poikkeavaa toimintavaatimusta. Esimerkiksi PWV-lukemaan liittyvät toimintaohjeet tulevat esiin vasta, jos aamurutiinien lomassa tehtyjen mittausten trendi kertoo pulssiaaltojen alkavan nopeutua.

Ihmisten yhdistämistä

Yrityskaupan idea käy selväksi. Nokian kokemus mobiilidatasta ja Withingsin laaja visio terveyden seurannasta loksahtavat tiiviisti yhteen.

Samalla nousee esiin myös vanha mainoslause Connecting People, sillä yhtiö on kehittämässä terveysdatan etäseurannan teknologiaa sairaalakäyttöön. Nokia on siis jälleen yhdistämässä ihmisiä, mutta tällä kertaa yhteys syntyy potilaan ja lääkärin välille.

 Thermo-kuumemittarin 16 infrapunasensoria mittaavat otsavaltimon lämpötilan ilman kontaktia, ja tulos siirtyy Health Mate -sovelluksen seurantakäyrään.

Connecting people toiseen kertaan

Huhtikuussa tullut uutinen vaikutti ensin oudolta. Verkkolaitteisiin keskittynyt Nokia ilmoitti ostavansa nuoren ranskalaisen Withings-yrityksen, joka oli siihen asti tunnettu lähinnä yksinkertaisesta aktiivisuusmittarista, joka näytti tavalliselta rannekellolta.

Yhteistyön idea kuitenkin avautuu, kun katsoo syvemmälle yhtiöiden taustoihin.

Kunniasuomalainen

Withingsin toinen perustaja Cédric Hutchings on siis ranskalainen, ja hän vastaa puhelimeen Nokian tutkimuskeskuksesta Kaliforniasta. Tässä yhteydessä hänet voi silti huoletta nimetä kunniasuomalaiseksi, sillä Hutchings kuvailee jotakuinkin samaa visiota, mikä on jo kuultu Herttoniemessä ja Vantaalla. Terveyden hallinnassa on kyse ohjelmistosta, ei laitteista.

Muiden tavoin Hutchings muistuttaa heti perään, että laitteiden laatu on toki ratkaisevan tärkeä osatekijä, jotta ohjelmisto pääsee todella vaikuttamaan ihmisen elämänkaareen. Hänen esimerkkinsä on korostetun koruttomasti muotoiltu henkilövaaka.

Se ei kuulosta eikä näytä kovin dramaattiselta, mutta se on tarkoituskin. Withings eli nykyään Nokia pyrkii ikäänkuin keksimään uudestaan valmiiksi tutut kodin esineet. Tuttu esine on jo hyväksytty osaksi arkielämän rutiineja, ja todelliset elämäntavan muutokset voivat tapahtua vain päivittäin toistuvien rutiinien kautta.

Joustoa verisuoniin

Filosofian mukaisesti Body Cardio-vaaka näyttää tahallisen tavanomaiselta, mutta siihen kätkeytyy maailman ensimmäinen kuluttajaversio PWV-mittauksesta.

PWV (Pulse Wave Velocity) eli verisuonissa kulkevan pulssiaallon nopeus on aiemmin ollut vain kardiologien käyttämä mittasuure, joka kertoo sydämen ja verisuoniston terveydestä. Mitä hitaammin sydämestä lähtenyt pulssi liikkuu, sitä joustavammat ovat suonten seinämät, ja sitä parempi on terveys - ja tietysti päinvastoin.

PWV-lukeman lisäksi vaaka tarkkailee useita tavallisempia lukemia painosta rasvaprosenttiin, mutta kuten sanottu, laitteen antamat numerot ovat tärkeysjärjestyksessä vasta kakkostilalla.

Hutchingsin tärkein tavoite on laaja, mutta huomaamaton arkiterveyden IoT-ekosysteemi. Eri laitteiden täytyy toimia kitkattomassa yhteistyössä, jotta ne pystyvät seuraamaan käyttäjänsä elimistön muutoksia vuodesta toiseen. Jos jokin asia lähtee menemään väärään suuntaan, ekosysteemi tulee apuun ajoissa ja leveällä rintamalla.

Vaaka pitää silmällä sydämen ja verisuoniston tilannetta, kun tavalliseksi kelloksi naamioitu aktiivisuus- ja sykemittari kerää dataa liikunnasta. Verenpainemittarilla voi täydentää vaa’an näkemystä verenkiertoelimistön terveydestä, ja kuumemittari seuraa kehonlämpöä. Valikoimassa on muitakin laitteita, ja Hutchings vihjaa, että Nokian valtavat tutkimusresurssit ovat tällä hetkellä kovassa käytössä, joten jatkoa seuraa.

Nykyisten ja tulevien laitteiden data siirtyy aina samaan paikkaan, eli ekosysteemin keskipisteenä olevaan Health Mate-mobiilisovellukseen. Se on samassa hengessä näennäisen yksinkertainen, sillä Hutchings korostaa, että Nokia ei halua tyrkyttää käyttäjille yhtäkään turhaa numeroa tai rutiineista poikkeavaa toimintavaatimusta. Esimerkiksi PWV-lukemaan liittyvät toimintaohjeet tulevat esiin vasta, jos aamurutiinien lomassa tehtyjen mittausten trendi kertoo pulssiaaltojen alkavan nopeutua.

Ihmisten yhdistämistä

Yrityskaupan idea käy selväksi. Nokian kokemus mobiilidatasta ja Withingsin laaja visio terveyden seurannasta loksahtavat tiiviisti yhteen.

Samalla nousee esiin myös vanha mainoslause Connecting People, sillä yhtiö on kehittämässä terveysdatan etäseurannan teknologiaa sairaalakäyttöön. Nokia on siis jälleen yhdistämässä ihmisiä, mutta tällä kertaa yhteys syntyy potilaan ja lääkärin välille.