Kliinisen masennuksen ja kroonisen kivun hoito nojaa vahvasti lääkkeisiin, jotka voivat aiheuttaa riippuvuutta ja epämieluisia sivuvaikutuksia. Nexstim ja VTT kehittivät yhteistyössä aivojen lääketieteellistä stimulointia tukevia algoritmeja. Tuloksena useiden sairauksien lääkehoito voidaan korvata aivojen kohdennetulla stimuloinnilla.
Lyhyesti
Vähentää hoitojen riippuvuutta lääkkeistä
Mahdollistaa kohdennetun ja tehokkaan hoidon
Parantaa aivojen anatomian ja kohdealueiden paikantamista ja visualisointia
Nexstim on yksilölliseen neuromodulaatioon erikoistunut yritys, joka kehittää uraauurtavia kohdennettuja aivojen stimulointijärjestelmiä hoidollisiin ja diagnostisiin tarkoituksiin. Vuonna 2000 perustetun yrityksen tavoitteena on saavuttaa johtava asema monien nykyisin vaikeasti hoidettavien aivotautien ja -häiriöiden hoidossa.
Aivojen stimulointi vaatii tarkkuutta
Muun muassa kliinistä masennusta ja kroonista kipua hoidetaan edelleen pääasiassa lääkkeillä. Ne vaikuttavat koko kehoon, ja sivuvaikutuksia voi olla useita. Joskus hoidot onnistuvat, mutta kaiken kaikkiaan ne eivät ole erityisen tehokkaita. Kontrolloiduissa tutkimuksissa aivojen stimulointi on osoittautunut tehokkaammaksi. Se voidaan kohdistaa tarkasti halutuille aivojen alueille, jolloin vältytään enimmiltä tai jopa kaikilta sivuvaikutuksilta.
Monia mielenterveyden häiriöitä tai esimerkiksi kroonista kipua voidaan hoitaa paikallisesti stimuloimalla pieniä alueita aivoissa. Haasteena on varmistua siitä, että stimuloidaan juuri oikeaa aluetta. Aivojen toiminnalliset alueet rajautuvat tarkasti, ja väärän alueen stimulointi voi johtaa heikkoon vaikutukseen tai hoidon epäonnistumiseen. Siksi aivojen mahdollisimman tarkka kartoitus on avainasemassa aivojen lääketieteellisessä stimuloinnissa.
Ihmisaivojen ja -kehon eri osien välinen vuorovaikutus on nykytieteelle jossain määrin tuttua. Jokaisen aivot ovat kuitenkin rakenteellisesti ainutlaatuiset, minkä vuoksi myös hoitojen on oltava yksilöllisiä.
Parantaakseen, automatisoidakseen ja visualisoidakseen aivojen tehokkaaseen stimulointiin tarvittavaa kohdennusprosessia Nexstim tarvitsi kumppanin, jolla oli runsaasti asiantuntemusta matemaattisesta mallinnuksesta ja ohjelmistokehityksestä. Koska VTT:llä ja Nexstimillä oli jo usean vuoden kokemus hyvästä yhteistyöstä, Nexstim pyysi VTT:n mukaan hankkeeseensa.
Koneoppimisella parempi kuvien kohdistus
Stimuloitavan alueen tarkka määritys edellyttää potilaan aivojen magneettikuvien ja aivojen eri alueiden tiedot sisältävän yleisen aivokartaston kohdistamista. Tätä prosessia kutsutaan kuvan rekisteröinniksi.
Aivoista otettujen kuvien ja keskivertoaivoja edustavan yleisen mallin automaattiseen rekisteröintiin täytyi kehittää ja validoida kehittyneitä algoritmeja, jotka toimivat saumattomasti Nexstimin ohjelmiston kanssa. Tähän vaadittiin asiantuntemusta koneoppimisesta, uudenaikaisista matemaattisista malleista ja ohjelmistojen kehittämisestä.
On todella vaikeaa löytää algoritmisuunnittelija, jolla on vahva asiantuntemus lääketieteellisistä sovelluksista. Mielestäni VTT:n suurin vahvuus on monipuolisuus. VTT:llä on joustavat valmiudet koota tiimi, jolla on asiantuntemusta kaikista monimutkaisen TK-hankkeen alueista.
Tavoitteemme on soveltaa tieteellistä osaamistamme asiakkaan vaativien käytännön ongelmien ratkaisemiseksi. Onnistuaksemme meidän on työskenneltävä ketterissä poikkitieteellisiä tiimeissä, joissa datatutkijat, ohjelmisto- ja laitekehittäjät sekä perusteellinen terveydenhuollon asiantuntemus kohtaavat.
Hankkeessa optimoitiin kuvan rekisteröinnin prosessi, jonka avulla voidaan tarkastella ihmisaivojen monimutkaisten rakenteellisten ominaisuuksien vastaavuussuhteita ja visualisoida alueet, joita hoitamalla saavutetaan haluttu vaikutus.
Aivojen kohdennetusta stimuloinnista lääkityksen korvike
Aivojen stimulointia voidaan käyttää monissa hoidoissa, joilla on merkittäviä etuja potilaalle. Sitä voidaan hyödyntää esimerkiksi:
- kliinisen masennuksen hoidossa
- aivokasvaimen resektioissa
- kroonisen kivun hoidossa
- tinnituksen hoidossa (alustavat tutkimukset viittaavat mahdollisiin hyötyihin).
Esimerkiksi kliinisen masennuksen ja kroonisen kivun hoidossa tarkasti kohdennettu aivojen stimulointihoito voi säästää potilaat pitkäaikaiselta lääkkeiden käytöltä. Monilla vakavien sairauksien tai kipujen hoitoon tarkoitetuilla lääkkeillä voi olla huomattavia sivuvaikutuksia, ja ne saattavat aiheuttaa riippuvuutta. Joissakin tapauksissa säännöllinen lääkitys voidaan jopa korvata toistuvalla stimulointihoidolla. Näin hoidosta tulee kohdennetumpi, ja kemikaaleja tarvitaan vähemmän.
Aivokirurgiassa magneettikuvauksen ja aivokartaston yhdistäminen helpottaa leikattavien alueiden määrittämistä. Se tarkentaa hoitoa koskevaa päätöksentekoa ja tarjoaa tietoa sen tueksi.
Hyvä yhteistyö perustuu luottamukseen
VTT:n ja Nexstimin kumppanuus on kestänyt jo yli kymmenen vuotta. Lukuisissa yhteishankkeissa on kehitetty niin laitteita kuin ohjelmistoja.
Kohtamäen mielestä joustavuus ja luovuus ovat hyvän asiakassuhteen ydintä: ”Kun työskentelemme Nexstimin kanssa, molemmat osapuolet voivat luottaa viestinnän avoimuuteen. Hanketta edistävän idean ilmetessä voi toiselle osapuolelle soittaa milloin tahansa. Se on mahdollista vain, jos kumppaneiden välillä vallitsee keskinäinen luottamus.”
On tärkeää olla rohkeutta ja luottamusta leikitellä ideoilla, kokeilla niitä ja ehkä epäonnistua yhdessä. Näistä kokemuksista voi usein ammentaa jotain hedelmällistä ja uutta. Tämän VTT todella osaa. Vuosien mittaan olemme luoneet kestävän kumppanuussuhteen.
”Arvostamme suuresti pitkäaikaista yhteistyötä, ja Nexstim on aina ollut reilu ja miellyttävä kumppani. Nautimme aina siitä, kun voimme auttaa asiakkaitamme kehittämään erinomaisia tuotteita, palveluja ja prosesseja terveyden ja hyvinvoinnin edistämiseksi”, Kohtamäki toteaa lopuksi.
Yhteistyö kuva-analytiikan parissa jatkuu. VTT:n monipuolisesta tarjonnasta voi olla merkittävää hyötyä Nexstimille, minkä se on innokas osoittamaan jatkossa.
