Studia Generalia, professori Jari Kaipio: Tieteellisen laskennan mahdollisuudet terveydenhuollossa

Kimmo Salvén - 14.11.2006 - 01:00:00

Useiden terveydenhuollossa käytettävien menetelmien ja laitteistojen toiminta perustuu vahvasti tieteelliseen laskentaan. Tyypillinen esimerkki ovat tomografialaitteistot, joilla saadaan potilaasta leikekuvia.

Myös monet nykyiset hoitomenetelmät perustuvat tarkkaan tieteelliseen laskentaan. Tavallisesti näiden menetelmien toteuttaminen perustuu malleihin tutkittavista kohteista.

Usein ongelmana on kuitenkin, että nämä mallit edellyttävät kohteesta tietoja, jotka eivät ole saatavilla. Perinteisesti tällaisia ongelmia ei ole kyetty ratkaisemaan lainkaan.

Viime vuosina tieteellisessä laskennassa yleensä, sekä erityisesti mallien epävarmuuksiin ja epätarkkuuksiin liittyen, on saavutettu edistysaskelia, jotka mahdollistavat useiden aiemmin mahdottomiksi julistettujen ongelmien ratkaisemisen.

Luentonsa aluksi Kaipio kertoo hieman omasta taustastaan ja tieteellisen laskennan perusteista.

Kesto: 5'33"

Menetelmiä tehokkaaseen laskentaan on kehitetty läpi 1900-luvun. Tietokoneiden valjastaminen tieteellisen laskennan käyttöön on ollut pitkään kehittämisen kohteena, mutta vasta viimeaikainen tietotekniikan kehittyminen on mahdollistanut raskaan tieteellisen laskennan.

Laskentatehostakaan ei ole juuri hyötyä, jos analyysien pohjalla olevat parametrit eivät ole hallussa. Kaikkia parametreja ei voida kuitenkaan tietää, vaan osa parametreista joudutaan päättelemään muiden tehtyjen havaintojen pohjalta.

Kesto: 5'14"

Tietellinen laskenta muuttuu jatkuvasti vaikeammaksi hallita, Kaipio toteaa. Syynä tähän on se, että tutkimuksen kehittyessä myös vaatimukset tutkimuksen syventämiseen ja tulosten tarkkuuden lisäämiseen kasvavat.

Kaipio kuvaa myös inversio-ongelmia, jotka on usein aiemmin julistettu ratkaisemattomiksi. 80-luvulla kertynyt ratkaisemattomien inversio-ongelmien lista oli melko mittava.

Tieteellisen laskennan metodit ovat kuitenkin kehittyneet merkittävästi, ja suurin osa inversio-ongelmista saadaan nykykeinoin ratkaistua.

Kesto: 4'45"

Fysikaalisten ilmiöiden mallintaminen on haastavaa, sillä mallintamisen pohjalla on yleensä paljon oletuksia. Toisalta myös tarkka mittaaminen on hankalaa, sillä muuttujien määrä nousee helposti hallitsemattomaksi. Tämän vuoksi muuttujien määrän rajaaminen on tarpeellista.

Kesto: 5'59"

Nykypäivän sairaaloissa on jo paljon laitteistoja, jotka sekä mittaavat että analysoivat potilaasta saatavaa tietoa. Röntgentomografia ja magneettikuvaus ovat vakiinnuttaneet asemansa osana jokapäiväistä sairaalatoimintaa. Laitteet ovat kuitenkin suuria ja kalliita.

Kaipion mielestä laitteista voitaisiin rakentaa myös kevyempiä ja halvempia, ilman että tutkimustulosten laatu kärsisi.

Samalla laitteiden niin potilaalle kuin hoitohenkilökunnallekin tuottamaa säteilyrasitusta voitaisiin pienentää.

Kesto: 4'28"

Sädehoidon annossuunnittelussa tavoitteena on suunnata kasvaimeen riittävä säteilyannos jotta sädehoidosta saadaan haluttu vaste, mutta samalla säteilyannos ja sen kohdistaminen joudutaan laskemaan niin, ettei siitä aiheudu potilaalle muuta merkityksellistä haittaa.

Kesto: 6'52"

Hammaslääkäreillä on käytössään röntgenlaitteet, jotka pääsääntöisesti riittävät hampaiden juurten kuvantamiseen. Ongelmaksi muodostuu kuitenkin se, että laitteilla saatava kuva on pelkkä poikkileikkaus, josta ei voi päätellä missä juurten reunat ja kasvohermo tarkalleen sijaitsevat. Pahimmassa tapauksessa hampaan pois vetäminen katkaisee kasvohermon, jolloin toinen puoli kasvoista halvaantuu.

Kuopion yliopistossa kehitetään yritysyhteistyönä röntgenlaitteistoa, jolla kuvantaminen tapahtuu muutamasta suunnasta. Näiden kuvien perusteella pyritään tuottamaan tomograginen rekonstruktio, jonka avulla hammaslääkäri voi päätellä tarkasti hampaiden juurten reunojen sijainnin.

Kesto: 8'20"

Ultraääniterapia on vaihtoehto sädehoidolle syövänhoidossa. Ultraäänellä pyritään kuumentamaan syöpäkudosta. Ultraääniterapian suunnittelu vaatii paljon laskentaa, sillä lämmön kertymiseen ja leviämiseen vaikuttavia tekijöitä on paljon.

Yhden hoitosuunnitelman laskeminen kestää kuitenkin käytännössä vähintään kolme viikkoa, joka nostaa tekniikan käyttökynnystä.

Kesto: 12'03"

Puheenvuoronsa lopuksi Kapio tekee yhteenvedon ja katsauksen tieteellisen laskennan tulevaisuuteen ja haasteisiin.

Kesto: 16'36"

Kuopion yliopisto järjesti 40-vuotisen taipaleensa kunniaksi juhlaseminaarin, joka käsitti neljä Studia Generalia -yleisöluentoa.

Luentojen aihealueiksi nousivat geeniterapia, tieteellinen laskenta, ilmastonmuutos sekä hyvinvointipalvelujen kehittyminen.

» Luentosarjan etusivulle