Tekoäly mukaan ontumatutkimuksiin

Hevossairaalassa Viikissä on syksyn aikana otettu käyttöön tekoälyn avulla toimiva puhelinsovellus, joka auttaa ontumien tutkimisessa. Se toimii yksinkertaisesti niin, että hevosen liikettä kuvataan puhelimen kameralla ja hetken kuluttua sovellus kertoo, missä jalassa ja missä kohtaa esiintyy epäsäännöllisyyttä. Analyysi tapahtuu tekoälyn avulla.Asiakas saa itse valita, haluaako hän puhelimen osaksi tutkimusta. Sen käyttämisestä ei veloiteta erikseen.Sovellus on tehty Ruotsissa, ja se on suunnattu eläinlääkäreille, eikä kuka tahansa voi ostaa lisenssiä käyttöönsä. Sovellus on tullut markkinoille viime vuoden puolella, ja Viikkiin se on saatu hankittua elokuussa sekä tutkimuksen apuvälineeksi että potilastyöhön.Ontumien tarkastelussa iso merkitys on eläinlääkärin kyvyssä nähdä pieniä eroja hevosen liikkumisessa, ja tässä sovelluksesta saa apua. Se tekee mittauksia hevosen liikkeen ponnistus- ja tukeutumisvaiheesta, ja epäsymmetrian hetki voi osaltaan auttaa diagnoosin tekemisessä.Osa epäsymmetrisyydestä on toisinaan kompensatorista, eli se on seurausta varsinaisesta ongelmasta, ja joskus lievää epäsymmetriaa voi olla ilman, että se johtuu kivusta. Näiden asioiden pohtiminen jää eläinlääkärin huoleksi.Erilaisia mekaanisia kameratekniikoita hevosen liikkeiden symmetrisyyden analyysiin on ollut markkinoilla jo pitkään. Niihin yleensä kuuluu useita kameroita ja erilaisia hevoseen kiinnitettäviä markkereita. Niitä on käytetty kuitenkin lähinnä erilaisissa liikkeen tutkimuksessa, eikä niitä ole otettu laajasti käyttöön potilastyössä..TekoälysovellusYliopistollisessa hevossairaalassa Helsingissä on otettu käyttöön Ruotsissa kehitetty Sleip-aplikaatio, joka auttaa hevosen liikkeen analysoinnissa.Potilastyön lisäksi siitä on hyötyä tutkimuksessa..Tekoälysovelluksen toimivuus on jo vahvistettu tutkimuksella. Kun sovellusta verrattiin markkereiden kanssa käytettäviin monikamerajärjestelmiin, ero epäsymmetrisyyden erottamisessa oli vain kaksi milliä.Kun ontumatutkimuksessa käytetään tekoälysovellusta, tutkittava hevonen juoksee suoralla tai ympyrällä. Juoksualustan pitää olla tasainen, ja sovelluksen pitää ehtiä tallentamaan riittävä määrä askelia. Sovelluksella pystytään analysoimaan myös ratsastettuna liikkuvaa hevosta.Muita hevosia ei saa olla näköpiirissä.Sovellus käy monenlaiseen älypuhelimeen, mutta käytännössä on tärkeää, että puhelimessa on laadukas kamera.Sovelluksen käyttökokemukset Helsingissä ovat vietä tuoreita, mutta eläinlääkäri Tytti Niemelä on tyytyväinen. Sovellukselta kestää joitain minuutteja, kun se vertaa saamaansa dataa taustadataan ja tekee analyysin.”Tykkään käyttää sitä, mutta kyllä se myös hidastaa, koska haluan katsoa hevosta useamman kierroksen myös ilman, että tarvitsee keskittyä kuvaamiseen”, hän sanoo.Toistaiseksi Viikissä sovelluksella on tutkittu hyvin samantyyppisiä hevosia.Niemelä kertoo, että sovellus auttaa hyvin pienten ontumien löytymiseen. Erityisen innostuneesti hän suhtautuu sovelluksen käyttämiseen ontumatutkimuksessa silloin, kun hevosta puudutetaan. Puudutuksessahan ajatus on verrata hevosen liikkumista ennen ja jälkeen tietyn kohdan puuduttamisen, eikä erojen näkeminen ole aina helppoa etenkään ontuman ollessa lievä.”Jos hevosella on esimerkiksi hyvin pieni epäsäännöllisyys, joka sitten häviää puudutteella yli 80-prosenttisesti, voidaan ajatella, että ongelma oli siinä, eikä kyse ole hevosen luontaisesta epäsymmetriasta”, Niemelä selittää. Sovellukseen on mahdollista myös hankkia myös lisäosa, jonka jälkeen asiakkaat voivat jälkiseurannassa kuvata kotoa videoita hevosen liikkumisesta ja lähettää niitä järjestelmään, jolloin ohjelman avulla pystytään näkemään, miten liike on muuttunut..Tekoäly sopii muuttuviin olosuhteisiinHevosen liikkumisen tutkimista tekniikan avulla on kehitelty pitkään. Tekoäly vaikuttaa helpottavan asiaa.Uudessa sovelluksessa käytössä on konenäkö, ja sovellus käyttää kuvia älypuhelimen kameran videovirrasta. Järjestelmä käyttää sarjaa niin sanottuja neuroverkkoja, jotka on koulutettu havaitsemaan ja seuraamaan hevosen lantiota, päätä ja kavioita ravissa.Järjestelmä tunnistaa myös hevosen kulkusuunnan kamerasta poispäin tai kohti kameraa määrittääkseen sen, mitkä hevosen osat ovat näkyvissä mittausta varten.Erona vanhempiin tietokoneella tehtäviin liikeanalyyseihin on se, että käytössä ei tarvita mitään hevoseen asetettavia sensoreita, vaan sen neuroverkot ovat oppineet havaitsemaan kuvissa näkyvät liikkumisen kannalta oleelliset kohteet hevosen kehosta harjoittelemalla tätä suurilla aineistokokonaisuuksilla.Tekoälyn voi olettaa olevan asiassa hyvä lisä, koska hevosen liikkuminen on hieman vaihtelevaa ja dynaamista.”Perinteiset algoritmit ovat määrääviä ja tarkkaan määriteltyjä prosesseja, jotka suorittavat ennalta määriteltyjä tehtäviä, kun taas tekoälyalgoritmit oppivat aineiston perusteella ja sopeutuvat uusiin tilanteisiin. Perinteisiä algoritmeja käytetään hyvin määriteltyihin ongelmiin, kun taas tekoälyalgoritmit ovat tehokkaita monimutkaisissa, dynaamisissa ympäristöissä”, eläinlääkäri Tytti Niemelä selittää..Tekoäly siis mukautuu uusiin tilanteisiin oppimalla uusista aineistokokonaisuuksista. Sen algoritmi ei perustu ennalta määriteltyihin sääntöihin, vaan se oppii tunnistamaan malleja ja tekemään päätöksiä aineiston pohjalta.”Se muodostaa omat sääntönsä tai mallit, joita se käyttää tehtävän suorittamiseen. Sen sijaan, että ohjelmoija määrittelee tarkat säännöt, tekoälyalgoritmi oppii löytämään mallin tai ratkaisun syöttötiedon ja siihen liittyvän vastauksen avulla. Tekoälyalgoritmi voi siis kehittyä ja parantaa itseään ajan myötä, erityisesti silloin, kun käytössä on jatkuvasti päivittyvää aineistoa. Puhutaan ns. syväoppimisesta, jonka ansioista esimerkiksi tekoälyyn perustuvan konenäkö on osoittautunut paremmaksi erilaisissa olosuhteissa, kuten erilaisissa valo-olosuhteissa ja mahdollisten häiriötekijöissä läsnä ollessa, verrattuna perinteisiin konenäkömenetelmiin”, Niemelä kertoo.Toisaalta perinteinen algoritmi on selitettävä ja ennakoitava: ohjelmoija tietää tarkalleen, mitä algoritmi tekee ja miksi, ja kaikki säännöt ja ehdot ovat näkyvissä ja dokumentoitavissa. Sen sijaan tekoälyalgoritmi on vähemmän läpinäkyvä ja vaikeampi selittää.”Se on usein ’musta laatikko’, josta ei tiedetä tarkalleen, miten algoritmi päätyy tiettyyn lopputulokseen”, Niemelä kuvaa..Ontumistutkimus on hevoslääketieteen ydintäEläinlääketieteen alalla hevosten erityisyys ovat ontumat ja niiden tutkiminen.Eläinlääketieteen tohtori ja hevossairauksien erikoiseläinlääkäri Tytti Niemelä toteaa, että rasituksesta tai onnettomuuksista johtuvia ontumia on toki paljon myös pieneläimillä ja niistä erityisesti koirilla. Hevosten ontumista merkittäviä tekee ennen muuta kulttuuriset syyt.”Hevosella ontuman merkitys korostuu siksi, että niiden ylläpito on kallista, eikä niitä pääsääntöisesti pidetä lemmikkinä vaan käyttöeläimenä, ja ontuma on sitä aiottua käyttöä vahvasti rajoittava tekijä”, Niemelä kertoo.Erilaisissa nivel- ja pehmytkudosvammoissa periaate on eri nisäkkäiden välillä samanlainen, joten innovaatiot muiden eläinlajien tutkimisesta ja hoidosta liikkuvat hevospuolelta muille eläimille ja toisin päin. Ehkä eniten yhteistyötä tutkimuksessa tapahtuu kuitenkin hevoslääketieteen ja ihmisten lääketieteen välillä, Niemelä kertoo. ”Ortopedian suhteen apua saadaan ennen kaikkea humaanilääketieteestä, ja vastaavasti hevosilla tehtävä tutkimus hyödyttää myös ihmisiä. Hevonen on erinomainen malli ihmisen nivelsairauksien tutkimiselle. Mekin teemme yhteistyötä Kuopion Yliopiston biolääketieteen yksikön kanssa, ja yhteisissä projekteissamme onkin välillä ollut kohteena hevosen nivel ja välillä ihmisen nivel”, hän paljastaa.Hevosen jalat eivät sinänsä liene ainakaan sen kehnommat kuin muilla eläimillä.”Kuten jo äsken mainitsin, tietyllä tapaa hevosen jalat ovat tärkeämmät, sillä harvalla on varaa pitää hevosta vain lemmikkinä. Lisäksi aika pienetkin kroonistuneet nivelvaivat voivat estää hevosen toimimisen halutussa lajissa tai tasolla, mihin sen kanssa on tähdätty”, Niemelä sanoo. ”Ja toki hevosen liikuntakin on usein rasittavampaa ihan peruslemmikkikoiraan verrattuna.” .Hänen oma näkemyksensä on, että hevosten jalkaterveys on pitkällä aikavälillä parantunut, vaikka hevosten omistajista saattaa tuntua päinvastaiselta.”Tietoisuuden parantumisen myötä hevosia kenties tutkitaan herkemmin ja enemmän kuin aikaisemmin, mistä voi syntyä vaikutelma, että jalkavaivoja on enemmän”, hän miettii.Osansa asiassa on eläinlääketieteen kehityksellä.”Mutta vähintään yhtä tärkeää on omistajien tietoisuus ennaltaehkäisystä, kengityksen ja muun kaviohoidon paraneminen ja niin edelleen”, Niemelä painottaa.Diagnosoinnissa käytössä ovat nykyään röntgenin ja ultrauksen ohella MRI- ja CT-kuvaus, joten ontumien syihin päästään kiinni paljon aiempaa paremmin.Niemelä uskoo, että perinteinen eläinlääkärin tekemä taivutuskoe puudutuksineen tulee pitämään pintansa tulevaisuudessa, mutta kuvaussovellukset tulevat eläinlääkärin tueksi.”Puudutusvasteen arviointi hyvin lievissä ontumissa on sovelluksen myötä helpompaa, kun sen saa ihan mittaustuloksena käden käänteessä eteen”, hän iloitsee.Sitten kun löydettyä vammaa aletaan parantaa, lepo ja olosuhteiden tai treenin muuttaminen ovat isossa roolissa. Niemelä lupailee, että jatkossa myös lääkkeistä ja muista hoitomuodoista saadaan entistä parempaa lisäapua.”Viime vuosina on tullut paljon käyttöön erityisesti erilaisia biologisia nivelhoitovalmisteita. Kontrolloituja tutkimuksia hevosilla näistä on vähän, ja kaikista ei ollenkaan, mutta moni on näistä kuitenkin saanut hyvän avun kroonisempiinkin ongelmiin. Tulevaisuudessa toivottavasti on tutkimusnäyttöäkin siitä, millä mekanismeilla ja kuinka paljon nämä vaikuttavat ihan kudostasolla”, hän sanoo.

Tekoäly mukaan ontumatutkimuksiin

Aiheeseen liittyvää