Magneettikuvausta, inversio-ongelmien tutkimusta ja koneoppimista yhdistämällä voidaan ennustaa kudosten ominaisuuksia, joita ei voi suoraan kuvata.
Lääketieteellisen fysiikan avulla etsitään ratkaisuja ihmisen hyvinvointiin
– Väittelin tohtoriksi Kuopion yliopistosta vuonna 2008, väitöstutkimuksen aiheeni oli nivelruston kvantitatiivinen magneettikuvaus. Aihe, ja magneettikuvaus menetelmänä kiinnostivat minua jo vuosia aiemmin, kun olin tekemässä päätöstä pro gradu -työni aiheesta. Toinen vaihtoehto olisi ollut inversio-ongelmien tutkimus, professori Mikko Nissi muistelee.
– Päätös oli oikea – en pysty edelleenkään kuvittelemaan innostavampaa tutkimusaihetta!
Viimeisten vuosien aikana ympyrä on sulkeutunut tutkimuksen suhteen. Nykyään Nissin tutkimusala käsittää myös magneettitutkimuksen inversio-ongelmia, läheisessä yhteistyössä laitoksen inversio-ongelmien tutkimusryhmän kanssa. Lisäksi Nissi kuuluu Suomen Akatemian Matemaattisen mallinnuksen, havainnoinnin ja kuvantamisen FAME-lippulaivaan. Lippulaivan ohella toinen hyvin tärkeä tieteellinen koti on magneettikuvauksen tutkijoista koostuva kuvantamisyhteisö Itä-Suomen yliopistolla.
Magneettikuvaus on nykyään yksi tärkeimpiä lääketieteellisen alan kuvantamismenetelmiä, ja laajasti käytössä sairaaloissa ympäri maailmaa.
– Magneettikuvauksella on joitain tärkeitä etuja esimerkiksi röntgenkuvaukseen tai ultraäänikuvaukseen verrattuna. Kuvauksessa ei käytetä ionisoivaa säteilyä ja menetelmä on siten turvallinen. Kuvat ovat erinomaisen tarkkoja ja mikä parasta, niistä pystyy erottelemaan hyvin erilaiset pehmytkudokset, Nissi toteaa.
Nissin mukaan magneettikuvaus on myös hyvin monipuolinen ja mahdollistaa lukemattomia tapoja tuottaa erilaisia kuvia samasta kuvauskohteesta ja kudoksesta, mahdollistaen esimerkiksi kohteen ominaisuuksien kokonaisvaltaisen arvioinnin. Tiettyjä rajoituksia on toki olemassa, sillä menetelmä on esimerkiksi suhteellisen hidas. Toisaalta menetelmässä on loputtomasti tulevaisuuden tutkimuskohteita.
– Tutkimuksessa minua kiinnostavat erilaiset kvantitatiiviset magneettikuvauksen näkökulmat, erityisesti erilaiset niin sanotut relaksaatiomenetelmät, jotka mahdollistavat paremman ymmärryksen kudosten ominaisuuksista, Nissi kuvailee.
– Tällä hetkellä yksi tutkimuksen päätavoitteista on yhdistää nopea ja epäkoherentti kvantitatiivinen magneettikuvaus koneoppimiseen kohdekudosten ominaisuuksien ennustamiseksi yhteistyössä Oulun yliopiston, Aalto yliopiston ja New York Universityn tutkijoiden kanssa. Tämän avulla tavoitteena on ennustaa kudosten biologisia ja fyysisiä ominaisuuksia, joita ei voi suoraan mitata magneettikuvauksella.
Lääketieteellinen fysiikka on avainasemassa tulevaisuudessa
Nissin tutkimuksessa selvitetään parhaillaan erityisesti nivelruston ja muiden tuki- ja liikuntaelinten kudosten fyysisten ja biologisten ominaisuuksien määrittämistä kvantitatiivisen magneettikuvauksen avulla.
– Jos tutkimus osoittautuu hyödylliseksi, sen tuloksia voitaisiin hyödyntää erittäin hyvin nivelrikon diagnostiikassa ja tutkimuksessa, hän sanoo.
– Tuki- ja liikuntaelimiin liittyvät sairaudet ovat olleet keskeinen teema tutkimusurallani, ja Itä-Suomen yliopiston tuki- ja liikuntaelinsairauksien (MSKD) -tutkimusyhteisö onkin yksi tärkeimpiä tieteellisiä kotejani tutkimuksessa.
Nissin mukaan lääketieteellinen fysiikka on avainasemassa tulevaisuudessa. Uudet laitteet ja menetelmät kliiniseen diagnostiikkaan ja hoitoon muuttuvat jatkuvasti ja hyödyntävät uusia laskennallisia menetelmiä, mukaan lukien koneoppimista.
– Alalle tarvitaan jatkuvasti lisää asiantuntijoita, jotka osaavat käyttää nykyisiä työvälineitä, mutta myös kehittää uusia, Nissi toteaa.
– Tulevaisuuden työmarkkinat näyttävät lupaavilta, ala on erittäin kiinnostava ja mahdollistaa sellaisen työn tekemisen, jolla todella on merkitystä. Uskon vahvasti, että lääketieteellisen fysiikan opiskelu on erinomainen valinta, nyt ja tulevaisuudessa, Nissi sanoo.
Vapaa-ajallaan Nissi on kiinnostunut kaikenlaisista käsitöistä ja rakentelusta, muun muassa puutöistä. Viimeisimmän vuosikymmenen aikana erityisesti 3D-tulostuksesta on tullut tärkeä harrastus, jota voi hyödyntää myös laajasti myös tutkimuksessa.
– Monet pienet ja isot, oudot ja ”puuttuvat” laitteiden (vara)osat ja kokeellisen tutkimuksen apuvälineet on mahdollista itse suunnitella ja toteuttaa nopeasti 3D-tulostamalla, Nissi sanoo.
***
MIKKO NISSI
Lääketieteellisen fysiikan ja tekniikan professori, erityisesti magneettikuvaus, 1.4.2024 alkaen toistaiseksi
FT, Itä-Suomen yliopisto, 2008
Dosentti, Itä-Suomen yliopisto, 2015–
Tärkeimmät tehtävät
Apulaisprofessori, Itä-Suomen yliopisto, 2020–2024
Akatemiatutkija, Itä-Suomen yliopisto, 2015–2020
Post-doc -tutkija, Oulun yliopisto, 2014–2015
Research Associate, Center for Magnetic Resonance Research, University of Minnesota, MN, USA, 2011–2014
Post-doc -tutkija, Itä-Suomen yliopisto, 2009–2011
Lisätietoja:
Professori Mikko Nissi, p. 050 595 5517, mikko.nissi@uef.fi
