Puettava terveysteknologia tuo tutkimukset lähemmäs ihmistä

Mariella Särestöniemi yhdessä Teemu Myllylän, Jarmo Reposen,  Mikael von und zu Fraunbergin, Juha Nikkisen, Sami Myllymäen ja opiskelijoidensa kanssa kehittää teknologiaa, joka voisi mahdollistaa terveydentilan seurannan ja arvioinnin kannettavilla ja päälle puettavilla mittalaitteilla. Tällaisia laitteita voisi käyttää sairaaloiden lisäksi myös pienemmissä terveyskeskuksissa. Tutkimus on osa 6GESS-tutkimuskokonaisuutta.

Pitkien välimatkojen Suomessa sille on kysyntää. Tutkimuslaitteiden tuominen lähemmäksi ihmistä madaltaa kynnystä osallistua tutkimuksiin, mikä taas vaikuttaa siihen, että terveysongelmat havaitaan aiemmassa vaiheessa ja niihin on mahdollista tehokkaammin puuttua.

“Sen sijaan, että ihmisen täytyisi matkustaa satojen kilometrien päähän sairaalaan tutkimuksiin, voisi hän käydä oman kunnan terveyskeskuksessa nopeassa alustavassa skannauksessa. Uusi teknologia lisää näin terveydenhuollon alueellista tasa-arvoa”, Särestöniemi havainnollistaa kehittyvän teknologian hyötyjä.

Mikroaallot havaitsevat kasvaimet turvallisesti ja nopeasti

Särestöniemi tutkii erityisesti mikroaaltotekniikan hyödyntämistä langattomassa terveysteknologiassa. Mikroaaltotekniikka perustuu kudosten erilaisiin sähköisiin ominaisuuksiin. Mittaamista varten tutkijat kehittävät kannettavia tai kevyitä päälle puettavia laitteita, joihin asennettujen antennien välillä kulkevaa radiosignaalia analysoimalla voidaan havaita poikkeamia, kuten kasvaimia. Matalatehoinen mikroaaltosignaali on turvallinen ja tehokas.

“Esimerkiksi aivo- tai rintakudoksen läpi lähetettävä signaali käyttäytyy eri tavalla törmätessään eri kudoksiin, mikä kertoo dataa tulkitsevalle lääkärille kasvaimesta,” Särestöniemi kertoo.

Tekniikka soveltuu hyvin päälle puettaviin laitteisiin, sillä siihen tarvittavat komponentit ovat pienikokoisia ja edullisia.

“Tällaisten laitteiden kehittäminen terveyskeskusten ja vaikkapa ambulanssien käyttöön on siis realistista”, Särestöniemi kertoo.

Tekniikan etuna on myös nopeus.

“Mikroaaltosignaalilla kestää vain muutamia nanosekunteja kulkea esimerkiksi pään läpi. Mittaustapahtuma on nopea ja vaivaton.”

Kasvaimen havaitsevat liivit avuksi mammografian haasteisiin

Särestöniemi visioi mikroaaltotekniikkaan perustuvasta mittauksesta uudenlaista vaivatonta tapaa osallistua rintasyöpäseulontaan perinteisen mammografian lisäksi. Monet naiset jättävät seulonnan väliin, koska mammografia koetaan kivuliaaksi tai matka tutkimuksiin on liian pitkä.

“Mammografian avulla ei havaita kasvaimia kaikissa rintatyypeissä, mikä edellyttää joka tapauksessa lisätutkimuksia. Kehitteillä olevat laitteet voisivat ratkaista monia mammografian haasteita.”

Mikroaaltotekniikkaan perustuvia rintasyövän monitorointilaitteita testataan jo kliinisesti eri puolilla Eurooppaa. Särestöniemen tavoitteena on kehittää näiden isompien laitteiden rinnalle myös monitorointiliivit, jotka mahdollistavat alustavan tarkistuksen pienemmissä terveyskeskuksissa, joissa niitä voisi käyttää jopa itsenäisesti. Hetkeksi päälle puettava laite mittaisi ja lähettäisi datan automaattisesti hoitavalle lääkärille.

“Toimenpiteen on tarkoitus olla yhtä helppo ja nopea kuin verenpaineen mittaaminen”, Särestöniemi kuvaa.

Toinen visio itsenäisesti käytettävästä laitteesta on veritulpan tunnistava säärystin. Leikkauksen jälkeen veritulppariski on kohonnut, joten olisi hyödyllistä, jos potilas voisi seurata kotona merkkejä veritulpan muodostumisesta. Säärystimen voisi vetäistä jalkaan muutaman kerran päivässä ja tarkistaa tilanteen.

Uusi tapa seurata sädehoidon vaikutusta edullisesti ja tehokkaasti

Uusin ja paljon mielenkiintoa lääkärien keskuudessa herättänyt sovellus liittyy sädehoidon vaikutuksen seuraamiseen aivokasvainten hoidossa. Tietyissä tapauksissa kasvaimen hoito toteutetaan ensisijaisesti sädehoidolla leikkauksen sijaan.

“Sädehoidon vaikutusta pitäisi päästä seuraamaan tiheästi, jotta voidaan arvioida, onko hoito riittävää vai onko tarpeen harkita muita menetelmiä. Nykyiset kuvantamismenetelmät ovat joko kalliita tai niissä käytetään haitallista säteilyä, minkä takia niitä ei voi tehdä kovin usein”, Särestöniemi kertoo.

Tutkijat suunnittelevat pään monitorointiin kevyttä kypärää, jonka potilas pukee skannauksen ajaksi päähänsä. Eri puolille kypärää sijoitettujen antennien välillä kulkevan mikroaaltosignaalin analyysi kertoo, onko hoito tehonnut ja kasvain kutistunut. Alustavat tutkimustulokset osoittavat, että mikroaaltotekniikalla voidaan havaita pienetkin muutokset kasvaimen koossa.

“Sädehoidon asiantuntijat ovat tästä todella kiinnostuneita, sillä se mahdollistaisi hoidon tiheämmän seurannan turvallisesti.”

Realistiset mallit huomioivat erilaiset ihmiskehot

Oulussa tutkijat pyrkivät ottamaan mahdollisimman hyvin huomioon erilaiset kehot ja testaamaan tekniikkaa myös haastavissa tilanteissa. Näin saadaan käsitys siitä, toimivatko uudet tekniikat tosielämässä erilaisia ihmisiä tutkittaessa.

“Esimerkiksi rintakudostyypit eroavat merkittävästi toisistaan sen mukaan, minkä verran niissä on rauhas- ja rasvakudosta. Rauhas- ja kasvainkudoksen ominaisuuksien erot ovat melko pienet verrattuna rasvakudokseen ja kasvaimeen. Kasvaimen havaitseminen on paljon vaikeampaa, jos rinnassa on paljon rauhaskudosta.”

Tutkijoiden käyttämät kudosmallit valmistuvat ympäristöystävällisesti ruoanlaittoon käytettävistä aineista.

“Kun mittaukset on suoritettu, mallit voidaan hävittää biojätteenä. Voimme helposti ja nopeasti valmistaa uusia malleja ja muokata niiden kokoa”, Särestöniemi kertoo.

Teknologioita tutkitaan paljon, mutta sovellukset eivät vielä ole käytössä. Jos kaikki menee hyvin ja kliiniset kokeet osoittautuvat toimiviksi, mikroaaltotekniikkaa hyödyntäviä sovelluksia voisi olla käytössä terveyskeskuksissa jo kymmenen vuoden sisällä.

“Mikroaaltotekniikkaa pidetään hyvin lupaavana ja se on jo kliinisissä testauksissa Euroopan sairaaloissa”, Särestöniemi sanoo.