Projektid

Teadusprojekti üldiseks eesmärgiks ja tulemuseks on elektroonikaseadmete arendus pehmete kudede kliiniliseks mõõtmiseks. Konkreetseks väljundiks on seade südamelihase seisundi pidevjälgimiseks südameoperatsioonidel. Südamehaigused on sagedasim surma põhjus (WHO 2019, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death). Kaugelearenenud südamehaiguste ravis on oluline koht südamekirurgial, kus on oht (seisva südame!) südamelihase operatsiooniaegne kahjustumine. Kasutatavad südamelihase kaitsemeetodid on halvasti juhitud, põhinedes katse-eksituse meetodil välja töötatud skeemidel. Loodav unikaalne mõõte-lahendus ja süsteem tagaks objektiivsetel südamelihase näitajatel põhineva õigeaegse kaitselahuste manustamise. Samas võimaldaks loodav tehnoloogia mõõta ja testida tuleviku-uuringutes ka mitmesuguseid muid lihas-, rasv, side-kudesid ning real juhtudel ka eristada hea-ja pahaloomulisi (nt vähi-) kudesid. Loodavad lahendused kasutavad Tehnikaülikooli leiutuslikke elektrilise impedants-spektroskoopia tehnoloogiaid.

Viimase kümnendi (ja ka enama) jooksul on toimunud väga kiire tehnoloogia areng glükoositaseme mõõtmise ja mõõtetulemuste kohese digitaalse esitamise vallas, kui ka sotsiaalsete suhtlusvõrgustike kasutamises. Samaaegselt tehnoloogia arenguga on kasvanud sotsiaalsete, hariduslike ja vanuseliste erinevustega patsientide hulk ning igasuguse info kättesaadavus internetis ja sotsiaalmeedias, mis on loonud üsnagi uue keskkonna koos uute väljakutsetega diabeedi jälgimiseks ja raviks. Kogu diabeedi haldamise ja patsientidele toetuse pakkumise ökosüsteem selles uues reaalsuses jäänud muutumatuks, tõendades vajadust tänapäevaste arusaamade kujundamise järele. Oluline on uute tehnoloogiliste lahenduste poolt pakutava tegeliku väärtuse väljaselgitamine patsientide käitumislike ja otsustuslikele protsesside seisukohalt eesmärgiga saavutada nende suurem kaasatus I ja II tüüpi diabeedi ennetamiseks. Teadaolevalt on patsientide riskiteadlikkus ja riskide tajumise metoodika sõltuv nende diabeedi tüübist. Nimetatud väljakutsed rõhutavad vajadust tänapäevase tehnoloogia väärtuspakkumise hindamiseks, et saavutada patsientide suurem kaasatus diabeedi tõhusamaks ennetamiseks. NEODIPPE missioon: uurida ja identifitseerida tehnoloogia arengu efektiivsema ärakasutamise võimalusi patsientide suuremaks kaasamiseks, et ennetada ja ravida diabeeti. Eesmärgikohane tegevus taotleb innovatsiooni loomist regulaarsetel arsti vastuvõttudel põhineva traditsioonilise tervishoiuteenuse muutmise läbi pideva teadlikkuse hoidmise ja kaasamise, otsustusprotsessi toetamise, uute lähenemiste väljapakkumise kliinilistele praktikatele, mis oleksid kasutatavd sisendina tervishoiuorganisatsioonidele ja avaliku raha kasutamise osas otsustamises, lähtudes käesoleva hetke vajadustest, ressurssidest ja patsientide eelistustest.

Projekti eesmärgiks on uurida & arendada märkimisväärselt parendatud metroloogiliste ja funktsionaalsete omadustega (nt mõõtetäpsus, kiirus, eraldusvõime, energiatarve, sageduslikud ja dünaamika ulatused) elektrilise impedantsspektroskoopia (EIS) lahendused. Eeldatakse, et leitud lahendused parendavad EISi olemasolevaid ning võimaldavad täiesti uudseid rakendusi tervishoiu, bioloogia, erinevate tööstusharude, materjaliteaduste jms valdkonnas. Rakendused hõlmavad- kudede, mikroorganismide, komposiitide, sulamite jpm füüsikaliste omaduste mõõtmist reaalajas. Arendatakse miniatuursed hinnatõhusad madala energiatarbega suure eraldusvõimega mõõte-komponente mitmesuguste ühenduvustega (IoT, kehavõrk jne). Oluline teema on sensor-massiivide sünkroniseeritud EIS-lahendused. Teadus- ja arendustegevuse aspektid: matemaatika (sämplimise teooria, hägusloogika, masinõpe/tehisintellekt jne), metroloogia (töötatakse välja uudsed kalibreerimistehnikad jmt) ja elektroonika (analoog-mõõteliidesed jm).

Projekti raames teostatakse jaotusvõrkude energiakasutus- ja talitlusolekute mõõtelahenduse arendus, mille toel on võimalik pakkuda jaotusvõrkude kasutajatele asjakohaseid ja parema ajalise resolutsiooniga andmeid roheenergia kasutuse, energiatõhususe ja neid toetavate paindlikkustehnoloogiate toeks. Arendatav platvorm võimaldab pakkuda ulatuslikku tuge otsustus- ja arvestusalgoritmide tööks, võimaldades kohaliku piirkonna talitlusandmete tõhusat saadavust ja haldust.

"Eesti IT Tippkeskus EXCITE ühendab kõiki Eesti edukaid IT teadusgruppe ühtseks, sünergiat loovaks teaduskeskuseks, vähendades niimoodi Eesti teadusmaastiku killustatust ning luues sünergiat erinevate teadusteemade vahel. Konsortsium arendab edasi matemaatiliste mudelite verifitseerimise ning andmeanalüüsi teooriaid, millele toetudes töötatakse omakorda välja meetodid veakindlate ning turvaliste IT süsteemide ehitamiseks. Neid meetodeid rakendatakse küberfüüsiliste süsteemide, robotite, e-tervise teenuste ning biomeditsiiniteenuste näitel. EXCITE koosneb kümnest, täpse ülesandepüstitusega ning kindla metoodikaga alamteemast, mille fookust projekti eluea jooksul vastavalt vahetulemustele kohendatakse. EXCITE suurendab Eesti teaduse jätkusuutlikust, luues 20-30 doktorandile ning järeldoktorile toetava keskkonna ning pideva rahastuse.

Olulisimad projekti tulemused tagasiside võimekusega juhtmevaba patsiendiabi süsteemi arendamisel on: i) energiasäästlikud sideprotokollid lühimaa raadiosidevõrkude tarbeks, ii) kiired arvutusmeetodid reaalajas toimuvaks kõnnianalüüsiks. Saavutatud tulemusi saab kasutada neuroloogiliste haiguste (näiteks hulgiskleroos) all kannatavate patsientide elektrilise lihasstimulatsiooni rakendamisel, mis toetab neid nende igapäevatoimetustes. Tulemused on olulised ühiskonnale, sest täiustavad veelgi juba olemasolevaid tippklassi patsiendiabi seadmeid. Projekt evib laiemat mõju järgnevas: 1 - Panus ETSI SmartBAN kehalähedase raadioside standardi ja selle kasutuslugude arendamisse “Applying SmartBAN MAC (ETSI TS 103 325) for various use-cases” (SmartBAN MAC protokolli rakendamine erinevate kasutusjuhtude puhul) käesoleva projekti näitel. Töödokument DTR/SmartBAN-0014, raportöör Muhammad Mahtab Alam. 2 - Välja on antud USA patent nr US11304649B2 leiutisele "System and method for self-assessment of physical capabilities and condition changes" (Süsteem ja meetod füüsiliste võimekuste ja nende muutuste enesehinnanguks), omanikud TalTech ja Motionmon OÜ, autorid Alar Kuusik, Katrin Gross-Paju, Muhammad Mahtab Alam, prioriteedikuupäev 5.02.2019. 3 - Edukas koostöö Ida- ja Lääne-Tallinna Keskhaiglaga. Välja töötatud meetodeid saab tulevikus rakendada loodavate mitteinvasiive elektrilise lihasstimulatsiooni seadmete juures, mis vastavad paremini patsientide vajadustele ning tõstavad nende elukvaliteeti. Projekti tulemina publitseeriti märkimisväärne arv teadusartikleid, nende hulgas üheksa ajakirja ja kolmteist konverentsiartiklit, mida on eraialaringkondades olulisel määral tsiteeritud (h-indeks=9, h-10=9).

Juhtmeta biomeditsiini andurid peaksid dramaatiliselt vähendama kulusid ja riske personaal- tervishoius, olles samal ajal üha enam telemeditsiini poolt kasutatud ja tõhusad e-tervise süsteemides. Suure energiatarbe tõttu andmete pidev edastamisel väheneb andurite aku tööiga pikaajalisel kasutamisel. Töötatakse välja sub-Nyquist pideva diskreet-amplituudiga (CTDA) signaali õendusmeetodiga analoog-digitaalmuundurid võendussageduse ja energia vähendamiseks. Kuna traditsioonilised masinõppe tehnikad ja arhitektuurid ei ühildu ebaühtlaste võendamisega, siis projekti eesmärk on välja töötada analoog-algoritmid, skeemid ja -süsteemid masinõppe tehnikate rakendamine CTDA andmete võenduseks juhtmeta biomeditsiini anduridte. See lähenemisviis kohe anduri lähedal aitab vähendada andmeside mahtu ja seega anduri energiatarvet. CTDA väljundsagedus on võrdeline analoogsignaali aktiivsusega anduri sisendis. Seetõttu taoline tark riistvara tarbib oluliselt vähem energiat. Demonstreeritakse biomeditsiinilist anduri prototüüpi, et tuvastada ja klassifitseerida näiteks uneapnoed või südame arütmiat. Andur võtab EKG ja inimese bioimpedantssignaalid ja kasutab andmete sulandamise ja õppimistehnikaid suure täpsuse saavutamiseks südamega seotud sündmuste tuvastamisel.

Uurimistöö sisuks on tööstusesse sobivate mõõtetehnoloogiate eeluuring