Yliopistoyhteistyö tuo Planmecan liiketoiminnalle aivan uusia mahdollisuuksia

Suomen tekoälykeskus FCAI:n, hammashoitolaitteita valmistavan Planmecan ja Tampereen yliopistollisen sairaalan (TAYS) tekemän yhteistyön tulos helpottaa pian radiologien, suu- ja leukakirurgien sekä hammaslääkäreiden työtä ja tekee suusairauksien hoidosta entistä turvallisempaa.

FCAI:n tutkijat kehittivät yhdessä Planmecan ja TAYS:n asiantuntijoiden kanssa tekoälypohjaisen menetelmän, joka auttaa paikantamaan tarkasti alaleuan hermokanavan eli mandibulaarikanavan. Se tekee esimerkiksi hammasimplanttien asennuksesta vaivattomampaa. Hammasimplanttia asentavan hammaslääkärin täytyy tietää mandibulaarikanavan sijainti tarkkaan, jotta hän voi suunnitella implantin koon ja asennon ja ylipäänsä koko toimenpiteen.

Erikoishammaslääkäri Jorma Järnstedt Tampereen yliopistollisesta sairaalasta on työssään perehtynyt erityisesti radiologiaan ja hammas-, suu- ja leukasairauksiin. Hän kertoo, että sairaalaradiologille hermokanavan paikantaminen on rutiinitoimenpide, joka täytyy tehdä jokaisen potilaan kohdalla.

Tavallisesti tehtävä on hyvin työläs, joten sen automatisoiminen luotettavasti tekoälyn avulla paitsi nopeuttaa ja helpottaa terveydenhuollon ammattilaisten työtä tekee myös hoidosta entistä turvallisempaa. ”Lääketieteellisesti luotettavaksi todistettu algoritmi tekee potilaan hoidon turvalliseksi ja vähentää hyvin harvinaisten mutta ikävien kirurgisten vaurioiden riskiä”, Järnstedt sanoo.

Tekoälyn etuna on, että se tekee työn aina yhtä tarkasti. Uusi menetelmä tulee terveydenhuollon ammattilaisten työvälineeksi, ei heitä korvaamaan. ”Tutkimustyön tavoitteena ei ole korvata radiologeja vaan luoda avustava työkalu, joka nopeuttaa ja tehostaa heidän työtään, jotta heille vapautuisi aikaa keskittyä haastavimpiin tapauksiin”, professori Kimmo Kaski Aalto-yliopistosta sanoo.

Planmeca on hammashoitolaitteiden valmistuksessa yksi maailman johtavista yrityksistä. Sille yhteistyö tuo uusia ja merkittäviä liiketaloudellisia mahdollisuuksia. Yritys aikoo jo lähiaikoina sisällyttää uuden ominaisuuden olemassa olevaan ohjelmistoonsa, jotta menetelmä saadaan terveydenhuollon ammattilaisten käyttöön.

Planmeca Groupin lääketieteellisen kuvantamisen vanhempi neuvonantaja Vesa Mattila on myös seurannut projektin etenemistä mielenkiinnolla. Hän korostaa, että koko yhteistyö lähti liikkeelle kliinistä työtä tekevien ammattilaisten tarpeesta. ”Silloin projektilla on hyvä mahdollisuus onnistua, ei vain teknisesti ja toiminnallisesti vaan myös kaupallisesti.”

"Ala tarvitsee tällaisia työkaluja"

Tekoälymenetelmät ovat kehittyneet viime vuosina valtavin harppauksin. Planmeca puolestaan on jo pitkään kehittänyt sille tärkeää teknologiaa, 3D-röntgenkuvantamista. ”3D-kuvantaminen on liiketoimintamme tukijalka, jota haluamme hyödyntää ja jonka pohjalta kehitettyjä tuotteita haluamme kaupallistaa”, sanoo Planmecan tutkimus- ja teknologiajohtaja Vesa Varjonen.

Uusi syväoppimismenetelmä perustuu syvien neuroverkkojen kouluttamiseen juuri datajoukolla, joka koostui kolmiulotteisista kartiokeilatietokonetomografialla (KKTT) otetuista kuvista. Tutkimustulokset julkaistiin arvostetussa Nature Scientific Reports -julkaisussa keväällä 2020.

Tulosten perusteella malli tunnistaa kuvista haluttuja rakenteita varsin tehokkaasti. Menetelmä paikansi mandibulaarikanavat erittäin tarkasti ja päihitti tehtävässä tilastolliseen muotoanalyysiin perustuvat mallit (statistical shape models), jotka on aikaisemmin todettu parhaaksi automatisoiduksi tavaksi paikantaa mandibulaarikanavat.

Planmecalle oli tärkeää, että mukana yhteistyössä olivat niin FCAI ja Aalto-yliopisto kuin Tampereen yliopistollinen sairaala. Tieteelliset julkaisut ovat lähes välttämättömiä menetelmän toimivuuden todentamiseksi ja tutkimuksellisen statuksen saamiseksi. Se ja yhteistyö Tampereen yliopistollisen sairaalan kanssa auttoivat saamaan tutkimuskäyttöön potilasdataa, joka on tällaisessa tutkimuksessa välttämätöntä.

Vesa Mattila huomauttaa, että kun hammashoidon alalla on siirrytty 3D-kuvantamiseen, datan määrä on kasvanut valtavasti. Samalla radiologeista on pulaa. ”Sen takia ala tarvitsee tällaisia työkaluja.”

Kaikki osapuolet kiittelevät vuolaasti yhteistyökumppaneitaan. Yhteistyö eri alalla olevien toimijoiden kanssa on aina alkuun haastavaa, mutta alkuhankaluudet päihitettiin nopeasti. ”Alkuvaiheessa tuntui, ettemme puhu samaa kieltä, mutta nyt puhumme. Se on erittäin tärkeää projektin eteenpäin viemisessä”, Mattila sanoo.

Lisätietoja

Kimmo Kaski
Professori, Aalto-yliopisto
[email protected]

Vesa Varjonen
VP, tutkimus ja teknologia
Planmeca Group
[email protected]

Jorma Järnstedt
Erikoishammaslääkäri
Tampereen yliopistollinen sairaala
[email protected]

Linkki Nature Scientific Reportsissa julkaistuun tutkimusartikkeliin: https://www.nature.com/articles/s41598-020-62321-3