TKI-toimijat valokeilassa – SmartSleep Lab
Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitokselle on perustettu avoimen tieteen periaatteisiin perustuva tutkimuslaboratorio, SmartSleep Lab. Laboratorioympäristö tarjoaa unitutkimukselle ainutlaatuiset puitteet, sekä mahdollistaa terveysteknologiatoimijoille monipuolisen testausympäristön. Laboratorio mahdollistaa mm. erilaisten terveysteknologiatuotteiden tuotekehitys-, testaus- ja validointitutkimukset ja tukee alan tutkimusta sekä uusien diagnostiikka- ja hoitomenetelmien kehittämistä.
TKI- ja opetustoimintaan kehitetty SmartSleep Lab vahvistaa Kuopion asemaa yhtenä unitutkimuksen tämänhetkisistä keskuksista koko Euroopassa. Avoimen datan periaatteella toimivan SmartSleep Labin tavoite on jakaa anonymisoitua dataa sekä tiedeyhteisön että elinkeinoelämän käyttöön. Käytännössä vaikkapa terveysteknologia-alan yritys voi testata laboratoriossa prototyyppiään autenttisessa, kliinistä ympäristöä vastaavassa ympäristössä tai saada apua lääkintälaitteen viranomaisprosessiin. EAKR-hanke alkoi elokuussa 2021 ja päättyi vuoden 2023 elokuussa. Pitkän tähtäimen tavoitteena on hankkia laboratoriolle myös sertifiointi ja FINAS-akkreditointi.
Primäärifokus tutkimuksessa – unihäiriöiden määrä kasvussa
Laboratorio toimii tiiviissä yhteistyössä Kuopion yliopistollisen sairaalan, Savonia ammattikorkeakoulun sekä Itä-Suomen yliopiston eri tieteenalojen kanssa. Laboratoriohankkeessa oli mukana myös Kuopio Health -innovaatioekosysteemi ja useita alueen yrityksiä.
”SmartSleep Labin primäärifokus on tieteellisen tutkimuksen tekeminen ja kehittäminen, joka mahdollistaa uusia avauksia ja kehitysideoita. Uusille terveysteknologian ratkaisuille on kysyntää, koska erilaiset unihäiriöt ovat kasvussa ja mittauksille on tarvetta. Lisäksi kaikki dataintensiiviset lääketieteen alat, kuten unilääketiede ja radiologia, ovat voimakkaassa murroksessa erilaisten mittaus- ja datankäsittelymenetelmien kehittyessä nopeasti. Näiden menetelmien kliininen validointi on olennaisen tärkeää ja samalla niitä käyttäviä ammattilaisia on täydennyskoulutettava uusien teknologioiden käyttöön”, kertoo dosentti Samu Kainulainen.
Laboratoriossa on täysin äänieristetty tutkimustila, jossa ulkopuolelta tulevat äänet eivät pääse häiritsemään. Tiloista löytyy kaksi unihuonetta sekä valvomo, jossa öisin seurataan ja jälkikäteen analysoidaan tehdyt unipolygrafiat. Unipolygrafia pitää sisällään yli 20 erilaista koko yön yhtäaikaisesti tapahtuvaa mittausta (mm. eeg, ekg, happisaturaatio, jalan lihakset, silmän liikkeet, hengitys).
Valvomossa seurataan ja analysoidaan unipolygrafiaa.
Riittävän laajoja ja avoimesti jaettuja unidata-aineistoja tieteellisen tutkimuksen tarpeisiin tai teknologioiden kehittämiseen, ei ole aiemmin ollut saatavilla. SmartSleep Labin unidatapankin aineisto on jatkuvasti päivittyvä ja datan avulla selvitetään tarkemmin, millaista terve uni on ja kuinka usein terveiltä koehenkilöiltä mahdollisesti löytyy hoitoa vaativa unihäiriö. Laboratoriolla on myös tärkeä asema jo aiemmin alkaneessa kansainvälisessä uniapneatutkimuksessa, jossa Itä-Suomen yliopiston Sleep Technology and Analytics-tutkimusryhmä on mukana.
Aluksi laboratoriossa mitataan terveitä vapaaehtoisia koehenkilöitä, koska unitutkimuksen kannalta on tärkeää saada käyttöön myös terveiden henkilöiden tutkimusdataa. Terveitä koehenkilöitä ei tähän saakka yleensäkään ole mitattu paljoa, koska yleensä unilaboratorioissa tutkitaan jotain oletettua sairautta. Datapankkiin menevän datan tasalaatuisuus varmistetaan ja se annotoidaan, jolloin mukana on sekä mitatut signaalit että univaiheet ja muut yönaikaiset tapahtumat kuten jalkojen liikkeet ja hengityskatkot. Taustalle on koodattu myös tekoälyalgoritmiikkaa, jolloin data on myös valmiiksi analysoidussa muodossa.
”Terveiden koehenkilöiden datapankin avulla voidaan näyttää myös se, että moni vain luulee olevansa unen suhteen terve. Lisäksi emme vieläkään lopulta aivan tarkalleen ymmärrä, mitä unen kannalta tarkoittaa olla terve. Tällä datasetillä haluamme olla myös tarkentamassa tätä määritelmää. Meillä täytyy olla melko hyvä käsitys siitä, mitä terve uni on, jos haluamme löytää signaalipiirteitä, joilla voidaan paremmin diagnosoida unihäiriöitä. Jos emme ymmärrä terveen unen mikropiirteiden muuttumista, on vaikeaa analysoida unihäiriöiden aiheuttamia patologisia muutoksia”, taustoittaa Kainulainen.
”Jo yhdestä mittauksesta syntyy valtava määrä dataa ja datan formatointi on hankalaa. Se missä muodossa data on ja miten siihen päästään käsiksi, on merkittävä ongelma. Havaitsimme, että datalle tarvitaan yleismaailmallinen formaatti, jota voidaan lukea kaikilla yleisimmillä ohjelmistokielillä. Kehitimme tällaisen dataformaatin hankkeen aikana alusta alkaen ja tämä formaatti julkaistaan open access –muodossa syksyn 2023 aikana. Datasta julkaistaan myös tieteellinen artikkeli, jonka jälkeen myös itse data voidaan julkaista. Dataa voi käyttää kuka tahansa, missä tahansa, mutta vaatimuksena on, että käyttäjä viittaa aina sekä datan että formaatin kuvaaviin tieteellisiin julkaisuihin”, Kainulainen jatkaa.
Myös Savonia-ammattikorkeakoulun sekä Savon ammattiopiston toteuttaman Vireeksi-hankkeen testimittauksia on tehty toiminnan kehittämisen aikana. Hankkeessa toteutettiin elämäntapainterventioiden lisäksi unimittauksia ammattikuljettajille. Samalla laboratoriossa testattiin, miten sattumalöydösten tapauksessa työterveyshuolto ja perusterveydenhuolto reagoi laboratorion tuottamaan laajaan unipolygrafia-aineistoon ja miten raporttipohja on hyvä koostaa, jotta se on mahdollisimman ymmärrettävässä muodossa.
Opetustoimintaa ja yritysasiakkaita
Laboratorion toiminta on myös tiiviisti kytköksissä opetustoimintaan. SmartSleep Lab voi tulevaisuudessa osallistua paitsi lääkäriopiskelijoiden koulutukseen myös Savonian terveysalojen koulutuksiin. Opiskelijamäärien ollessa suuria, oppilaitosten on vaikea hoitaa opiskelijamassojen koulutusta yksin ja tässä kliinisessä käytännön kouluttamisessa unilaboratorio voi olla apuna.
”Laboratorio palvelee ensisijaisesti yliopiston omaa diplomi-insinöörien ja tekniikan tohtoreiden koulutusta. SmartSleep Labissa työskentelee kaksi äärimmäisen kokenutta knf-hoitajaa (kliininen neurofysiologia), jotka osaavat kouluttaa klinikka- ja tutkimustyöskentelyssä, josta on hyötyä esimerkiksi sairaalafyysikon ammatista kiinnostuneille”, kertoo Kainulainen.
Tavoitteena toiminnassa on myös, että Kuopion alueen terveysteknologiatoimijoilla ja erityisesti lääkinnällisten, MDR-hyväksyntää vaativien sovelluksien testaamiseen ja validointiin, olisi selkeä polku, jonka osana SmartSleep Lab palvelisi.
Yritysasiakkaista Kainulainen mainitsee savonlinnalaisen eLive Ecosystem Oy:n, jolla on uniapneadiagnostiikkaan kehitetty mittalaite. eLive Ecosystem on vuonna 2016 perustettu, kansainvälisesti toimiva terveys- ja hyvinvointiteknologiayritys, joka on erikoistunut kosketuksettomaan elintoimintojen mittaamiseen.
”SmartSleep Labin roolina on tehdä yritykselle lääkintälaitehyväksynnän vaatima mittaussarja. Mittaussarjan avulla pystymme osoittamaan, kykeneekö yrityksen uniapneadiagnostiikkaan tarkoitetulla laitteella tekemään luotettavan diagnoosin”, Kainulainen kertoo.
Ainutlaatuinen innovaatioympäristö
”Suomen tasolla vastaavaa tutkimuskäyttöön omistettua unilaboratoriota ei ole. Ainutlaatuinen Savilahden terveyden ja hyvinvoinnin ympärille kehittynyt innovaatioympäristö vahvistuu laboratoriokokonaisuuden avulla ja laboratorio tukee yhteistyötä yritysten ja TKI-toimijoiden välillä.
Samu Kainulainen kehottaa yrityksiä ottamaan rohkeasti yhteyttä.
”Hinta asiakkaille neuvotellaan tapaus- ja projektikohtaisesti, koska ensin täytyy toki käydä läpi millaisia mittauksia ja kuinka paljon niitä tarvitaan ja kuinka paljon laboratorion asiantuntijaresursseja vaaditaan. Unidatapankin data on toki maksutonta kaikille. SmartSleep Labin asiakkaaksi pääsee ottamalla suoraan meihin yhteyttä. Minulle voi soittaa tai laittaa sähköpostia”, Kainulainen päättää.
Yhteydenotot:
Dosentti, yliopistotutkija Samu Kainulainen, samu.kainulainen(at)uef.fi, Puh. +358 45 641 6754 tai smartsleep(at)uef.fi
Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella sijaitseva unitutkimuslaboratorio, SmartSleep Lab, on TKI- ja opetustoimintaan kehitetty konsepti. Artikkeli on osa TKI-toimijat valokeilassa -juttusarjaa, joka tekee Kuopion alueen osaamista ja toimijoita tutuksi.