LÄHTÖKOHDAT:

Voisiko tekonivelleikkausten riskejä ennakoida paremmin?

Tekonivelsairaala Coxa on Pohjoismaiden suurin ja Suomen ainoa tekonivelleikkauksiin erikoistunut sairaala. Coxa on huippuyksikkö, johon on keskitetty kaikkein vaikeimpia leikkauksia.

Tekonivelleikkausten määrä kasvaa, kun väestö ikääntyy. Onnistunut leikkaus parantaa elämänlaatua ja toimintakykyä sekä vähentää yhteiskunnan kustannuksia. Leikkaus on kuitenkin aina suuri toimenpide, jossa on myös riskinsä. Mikäli leikkaus ei onnistu, uusintaleikkaukset ovat vaikeita ja kalliita. Lääkärit joutuvat tekemään päätöksiä yksin ja nopealla aikataululla.

Coxalle on kertynyt valtavat määrät dataa tehdyistä leikkauksista yli kymmenen vuoden ajalta: taustalla yli 45000 leikkauksen tiedot ja yli 36 miljoonaa yksittäistä muuttujaa.

Niinpä Solitan saaman toimeksiannon lähtökohtana olikin visio, jonka mukaan tuosta valtavasta datamäärästä voitaisiin löytää tekonivelleikkausten riskiä ennustavia tekijöitä aina yksittäisen potilaan tarkkuudella ja siten parantaa leikkausten onnistumisprosenttia.

“Uskon, että terveydenhuolto tulee muuttumaan merkittävästi tulevaisuudessa tekoälyn hyödyntämisen kautta. Oravizio on erinomainen todiste tekoälyn kyvystä ja loistava alku.”ANTTI ESKELINEN, COXAN TUTKIMUSJOHTAJA JA JOHTAVA ORTOPEDI
STRATEGIA:

Ortopedin kokemus ja tekoäly yhteen

Ortopedin on kyettävä tunnistamaan nopeasti korkeariskiset potilaat sekä arvioimaan leikkauksen riskejä suhteessa siitä saataviin hyötyihin, samalla huomioiden kunkin potilaan taustan ja terveydentilan. Väärä hoitopäätös aiheuttaa paljon kustannuksia ja tuottaa potilaille ylimääräistä huolta sekä hankaloittaa heidän elämäänsä.

Kokenutkaan ortopedi ei pysty arvioimaan yksittäisen potilaan leikkausriskiä tarkasti, varsinkaan jos potilaalla on jo muitakin sairauksia. Riskitekijöitä tunnetaan hyvinkin laajalti, esim. ylipainon on todettu olevan yksi merkittävin riskitekijä, mutta entä jos potilaalla on esimerkiksi tietty lääkitys, yleissairaus tai tietyt veriarvot?

Siksi strategiaksi valittiin Coxan kliinisen ymmärryksen sekä Solitan data science -osaamisen yhdistäminen, tavoitteena kehittää kymmenistä tuhansista leikkauksista kerätyn data-aineiston pohjalta tekoälymalleja, jotka voisivat ennustaa leikkauksiin liittyviä riskejä.

ANTTI ESKELINEN, COXAN TUTKIMUSJOHTAJA JA JOHTAVA ORTOPEDI
“Yli 45 000 leikkauksen dataa hyödyntävä Oravizio antaa täysin uudenlaiset lähtökohdat ortopedin ja potilaan yhteiselle päätöksenteolle ja vuorovaikutukselle."
ANTTI ESKELINEN, COXAN TUTKIMUSJOHTAJA JA JOHTAVA ORTOPEDI
RATKAISU:

Kaikki leikkausdata yhteen paikkaan

Leikkausdataa oli aikojen saatossa kertynyt useampaan eri järjestelmään ja tietokantaan, joten luonteva ratkaisu oli alkaa rakentamaan Coxan omaa tietoallasta, johon kaikki data vietäisiin ja jossa sitä pystyttäisiin paremmin käsittelemään. Erityistä huomiota vaati datan esikäsittely, jossa varmistettiin datan yhteismitallisuus ja laatu sekä sen hyödynnettävyys jatkossa.

Sitten päästiin käsiksi mielenkiintoisimpaan vaiheeseen: Coxan tutkimusjohtajan ja Solitan data scientistien yhteistyönä alettiin toisaalta käymään läpi kirjallisuutta ja etsiä tekonivelkirurgian riskiä selittäviä muuttujia, ja toisaalta kokeilla erilaisia tekoälyalgoritmeja, joilla riskiä ennustavia malleja voisi kehittää. Vaihtoehtoina olivat neuroverkkoratkaisut sekä erilaiset koneoppimismallit.

TOTEUTUS:

Tavoitteena nopea, käytännöllinen ja luotettava työkalu

Koneoppimismallit haluttiin rakentaa niin, että selittävien muuttujien välinen yhteys säilyi näkyvänä. Syötettäviä muuttujia haluttiin myös olevan maltillinen määrä, jotta työkalun käyttö olisi nopeaa ja käytännöllistä, ja jotta yksittäisten riskitekijöiden vaikutuksia olisi mahdollista havainnollistaa.

Kullekin riskille kehitettiin omat ennustemallinsa, jotka opetettiin ja testattiin erillisillä datajoukoilla. Lisäksi mallien itsenäiseen validaatioon on löytynyt kansallinen ja kansainvälinen aineisto. Tuloksista ja menetelmästä pyydettiin myös vertaisarviota alan johtavalta spesialistilta, ruotsalaisen Lund-yliopiston palkitulta tilastotieteilijältä professori Jonas Ranstamilta, joka oli vaikuttunut näkemästään.

"Tämä edustaa parasta saatavilla olevaa menetelmää."JONAS RANSTAM , PROFESSORI JA PALKITTU TILASTOTIETEILIJÄ, LUNDIN YLIOPISTO

Oravizio näyttää jokaisen potilaan riskit – yhdellä silmäyksellä

Hyvin toimivat ennustemallit haluttiin viedä kliiniseen testikäyttöön, joten kehitimme näppärän ja selkeän selainpohjaisen käyttöliittymän ortopedejä varten. Ristimme työkalun Oravizioksi.

Oraviziossa ortopedi syöttää potilaskohtaisesti vain 7-15 muuttujaa, kuten esimerkiksi syntymäaika, pituus, paino, sukupuoli, leikattava nivel, lääkitystiedot ja laboratoriotulokset. Coxan tapauksessa potilaan tiedot siirtyvät automaattisesti tietoaltaalta Oraviziolle.

Oravizio yhdistää nämä riskeihin vaikuttavat potilastiedot, arvioi potilaan henkilökohtaista leikkaukseen liittyvää riskiä massiivisen data-aineiston pohjalta ja auttaa tunnistamaan ne potilaat, joille ei tulisi tehdä leikkausta tai joiden tulisi parantaa terveydentilaansa ennen leikkausta.

  • Infektioriski vuoden sisällä leikkauksesta: Todennäköisyys sille, että potilaan leikattuun niveleen tulee infektio, jonka seurauksena joudutaan tekemään uusintaleikkaus.
  • Revisioriski 2 vuoden sisällä leikkauksesta: Todennäköisyys sille, että leikkaus pitää uusia mistä tahansa syystä johtuen.
  • Kuolemanriski 2 vuoden sisällä leikkauksesta: Todennäköisyys sille, että potilas kuolee 2 vuoden sisällä leikkauksesta mistä tahansa syystä. Tekonivelpotilaat ovat usein iäkkäitä, joten tämä on erittäin kiinnostava asia, varsinkin jos riskien todetaan olevan korkeat.
TULOKSET

Oraviziolla uudenlaiset lähtökohdat ortopedin ja potilaan yhteiselle päätöksenteolle

Leikkaukseen liittyvät riskit ovat potilaalle välillä vaikeasti ymmärrettäviä ja konkreettisen informaation antaminen ei ole helppoa.

“Oravizio tarjoaa tähän ongelmaan mainion apuvälineen, jolla saa riskitiedon ulos konkreettisina lukuina ja kuvaajina, ja joiden avulla myös riskien konkretisoiminen potilaalle on helpompaa. Jos tarvitaan jotain riskejä vähentäviä toimenpiteitä ennen leikkausta, kuten painon pudotusta tai diabeteksen hoitotasapainon kohentamista, niin Oravizion tarjoamaa tietoa hyödyntäen näidenkin asioiden selittäminen potilaalle on nyt helpompaa”, sanoo Coxan tutkimusjohtaja ja johtava ortopedi Antti Eskelinen.

Oravizio näyttää mahdolliset riskit potilaalle selkeästi ja ymmärrettävästi. Sen avulla on myös helppo visualisoida eri asioiden vaikutusta riskeihin, mikä motivoi esimerkiksi elämäntapamuutoksiin.

Maailman ensimmäinen CE-merkitty lääkinnällinen ohjelmisto tekonivelkirurgian potilaskohtaisen riskien arviointiin

Koska Oravizio on potilaan hoitoon vaikuttava työkalu, se on lääkinnällisten laitteiden sääntelyn alainen ohjelmisto. Siksi jo hyvin varhaisessa vaiheessa päätettiin kehityksessä noudattaa tarvittavia ISO 13485-laatujärjestelmän mukaisia menetelmiä. Tärkeä osa kehitystä olivat kliiniset testit, ja Coxan ortopedit käyttivätkin Oraviziota vastaanotolla noin vuoden verran.

Kliinisistä testeistä saamiemme hyvien kokemusten perusteella työkalulle haettiin lääkinnällisen laitteen CE-merkintä. Lopputuloksena syntyi kaupalliseen käyttöön soveltuva Oravizio, maailman ensimmäinen CE-merkitty lääkinnällinen ohjelmisto tekonivelkirurgian potilaskohtaisten riskien arviointiin.

Oravizio-riskityökalu on maailman mittakaavassakin ainutlaatuinen ja vie kirurgin työn tulevaisuuteen. Oravizio on herättänyt kiinnostusta niin kotimaassa kuin ulkomaillakin. Parhaillaan se on pilottikäytössä useissa sairaaloissa Suomessa ja Hollannissa.

Oravizion hyödyt

  • Maailman ensimmäinen CE-merkitty lääkinnällinen ohjelmisto tekonivelkirurgian potilaskohtaisen riskien arviointiin
  • Tukee ortopedien päivittäistä työtä poliklinikkavastaanotolla, selkeä ja nopea käyttää
  • Hyödyntää tekoälyä ja koneoppimista: taustalla yli 45000 leikkauksen tiedot, yli 36 miljoonaa yksittäistä muuttujaa
  • Arvioi leikkaukseen liittyvän infektion, uusintaleikkauksen ja kuoleman riskejä: korkeaa riskiä voidaan pyrkiä pienentämään jo ennalta esim. elintapamuutoksilla
  • Säästää sekä rahaa että inhimillistä kärsimystä: leikkausten onnistumisprosentti paranee ja komplikaatiot vähenevät

Haluatko kuulla lisää? Ota yhteyttä!

Kimmo Kivirauma

Business Director

[email protected]

+358 40 7390 239

Lisätiedot
Suunnittelu: Solita
Toteutus: Solita
Asiakas: Tekonivelsairaala Coxa
https://oraviz.io/fi

Oravizio sai kunniamaininnan Grand One -kilpailussa. Lue lisää 

CaseDataTekoäly