Aasta teadlase Margus Metsheina töös kohtuvad meditsiin ja tehnoloogia

Aasta teadlase Margus Metsheina töös kohtuvad meditsiin ja tehnoloogia. 05.04.2024. „Tegelen inimese kehalt signaalide hõivamiseks uudsete lahenduste loomise ja praeguste täiustamisega,“ tutvustab Metshein oma igapäevatööd, mis võimaldab siduda tehnoloogia tema teise suure huvi – meditsiiniga. „Minu põhihuvi on olnud inimese südame ja kopsude, veresoonkonna seisundi ning töö jälgimine mitteinvasiivsete meetodite abil, luues selleks nii riist- kui ka tarkvaralahendusi,“ lisab ta. Lahendused mudaravi mõjust kuni diabeediriski hindamiseni Töö ampluaa on lai: Erisugused projektid on võimaldanud luua Metsheinal mitmekesiseid lahendusi, näiteks inimese nahka mõjutava mudaravi efektiivsust mõõtva metoodika; eeldiabeedi riski hindava ja randmel kantava seadme prototüübi või biomeditsiinisensoritele mõeldud sündmustepõhise tehisintellekti riistvara. „Kõik nimetatud lahendused on põhinenud elektrilistel meetoditel,“ rõhutab ta. Kolleegide sõnul täpne, kohusetundlik ja väga pühendunud Metshein tunnistab, et talle meeldib jõuda probleemide „sisusse ja juurteni“. Inimesena peab ta ennast lahendustele suunatud meeskonnamängijaks, kellele meeldib kaasata oma tegemistesse kolleege ja tudengeid, arvestades nende huvide ja kompetentsiga. Teadlaseks olemise juures peab ta oluliseks huvi ja vaimustust. „Oma töös meeldib mulle eksperimenteerida – ma olen huvitatud inimese kehast ning selles toimuvate protsesside mõõtmisest ja tõlgendamisest. Kes teab, ehk on see seotud ammuse huviga arstikutse vastu,“ arutleb mõõteelektroonika uurimisrühma kuuluv Metshein, kes tänu teadustööle ongi saanud ühendada kaks suurt kirge. Ta rõhutab, et teadlaseks olemise üheks aluseks on loomulikult ennekõike uudishimu, huvi avastamise ja selle põhjal uudsete lahenduste väljapakkumise vastu. „Kindlasti on kasu ka silmaringist, tähelepanelikkusest ning ümbritseva jälgimisest avatud silmade ja meeltega lisaks enesedistsipliin ja püsivus.“ Erisugused projektid on võimaldanud luua Metsheinal mitmekesiseid lahendusi, näiteks inimese nahka mõjutava mudaravi efektiivsust mõõtva metoodika; eeldiabeedi riski hindava ja randmel kantava seadme prototüübi või biomeditsiinisensoritele mõeldud sündmustepõhise tehisintellekti riistvara. Erinevate erialade integratsioon köitis kohe Kui tehnikavaldkonna teadlastele võib kirjutamine olla mõnigi kord tüütu kohustus, mis tuleb raskelt, siis Metshein naudib teadusartiklite kirjutamist, tõestades sellega veel kord oma mitmekülgsust. Ka praeguse teadustemaatika juurde jõudis Metshein enda sõnul just kirest tehniliste erialade ja muude elualade vaheliste kokkupuutepunktide vastu ehk interdistsiplinaarse maailmapildi kaudu. „Kui valisin 2009. aastal oma magistritöö teemat, tekitas minus sügava huvi märksõnapaar „elektriline bioimpedants“ – ja see on siiani minu tegevustes kesksel kohal. Juba sõna „bioimpedants“ on interdistsiplinaarne, sest seob elusmaailma konkreetse füüsikalise mõistega. Mind paelus võimalus hinnata inimese kehas toimuvaid protsesse, mille detailirohkuse, seoste ja genoomse info edasikandumise keerukus on määratu,“ tunnistab aasta teadlane. Oma teadustöös on Metshein pühendunud elektrilise bioimpedantsi rakendamisega seonduvatele probleemidele. Kui hakata üles lugema, siis nende hulka kuuluvad näiteks elektroodid, nende omadused ja konfiguratsioonid ning naha ja elektroodi vahelise kokkupuutepinna probleemid, samuti küsimus, kuidas vähendada nii riistvaras kui ka signaaltöötluse abil liigutusartefakti mõju, kuidas käsitleda ergutussignaale ja selle parameetreid, kuidas võtta üles vastussignaali, töödelda biomeditsiinilisi signaale ja määrata huvipakkuvat infot. Hea koostöö kardioloogide ja taastusraviarstidega Metshein lisab, et tänaseks päevaks on lisandunud multisensoorse mõõtmise märksõna – kuidas kasutada täpsema informatsiooni saamiseks mitme sensori väljundsignaali. „See tähendab, et lisaks elektrilistele meetoditele kasutan ka optilisi, elektromehaanilisi ja mehaanilisi andureid. Nagu igal ametialal, areneb oma karjääri käigus ka teadlane, ta alustab üksiku selgepiirilise probleemi lahendamisega ning omandab samm-sammult probleemi erinevate tahkudega kokku puutudes oma temaatikast üha laiema nägemuse.“ Metsheina sõnul tekivad eelnimetatu kõrval ka teaduskirjanduse, konverentside, koostööde ja laboritöö tulemusel uudsed seosed, mida saab omakorda rakendada uute lahenduste väljamõtlemisel. Metsheinal ja tema uurimisrühmal on tihedad suhted Thomas Johann Seebecki elektroonikainstituudi mõõteelektroonika uurimisrühmaga, mille põhiliseks uurimisteemaks on juba aastakümneid „inimese elektriline mõõtmine“, esmajärjekorras suheldakse instituudi kardioloogide ja taastusraviarstidega, kellega koos on Metsheina töörühm viinud läbi uurimistöid ja avaldanud artikleid. Palju olulist teadustegevust on aga loodetavasti ees, sõnab Metshein, kes tänasel päeval viib uurimistööd läbi Eesti Teadusagentuuri poolt rahastatava projekti PRG1483 “Innovatiivne impedantsspektroskoopia: lahendused ja rakendused” põhitäitjana ning Tallinna Tehnikaülikooli Grandifondi noorteadlase teadusgrandi toel. „Edasised teadaolevad sammud seovad minu uurimistöö ühelt poolt juba konkreetsete kliiniliste, inimkehaga seotud mõõteülesannete lahendustega, mis ületavad praegust tehnikataset, teisalt aga füsioloogiliste signaalide hõivamiseks vajalike mittehäirivate meetodite ja seadmete loomisega.“ Meditsiini ja inimeste tervise heaks Seoses tehnoloogia kiire arenguga on kehal kantavate seadmete võimekuse ja võimaluste piir Metsheina sõnul märkimisväärselt nihkunud. „Ja see nihkub jätkuvalt, seda erinevates modaalsustes: protsessorite arvutuskiiruses, voolutarbes, signaalides leiduvate andmete töötlemises ja tõlgendusmeetodites, masinaõppepõhiste automaatsete hinnangute ja otsuste tegemiste võimekuses, nutikates elektrijuhtides;“ loetleb Metshein. „Nutitelefonid on taskus peaaegu kõigil ning tehnoloogia areng loob uusi võimalusi kõigis eluvaldkondades, kaasa arvatud meditsiinis.“ Metsheina tulevikusiht on luua inimese kehas toimuvate protsesside-seisundite senisest täpsemaks jälgimiseks ja hindamiseks veelgi paremaid tehnoloogilisi lahendusi. Sest vaid nii on võimalik avastada haigusi veelgi varem ja ka arstid saavad tänu sellele teha senisest täpsemaid raviotsuseid. Metsheina tulevikusiht on luua inimese kehas toimuvate protsesside-seisundite senisest täpsemaks jälgimiseks ja hindamiseks veelgi paremaid tehnoloogilisi lahendusi. TalTechi IT-teaduskond kuulutas veebruarikuu lõpus välja 2023. aasta silmapaistvad töötajad ning aasta teadlaste hulka valiti veel IT Kolledži järeldoktor-teadur Janika Leoste, tervisetehnoloogiate instituudi kaasprofessor tenuuris Peeter Ross, arvutisüsteemide instituudi vanemteadur Asko Ristolainen ja tarkvarateaduse instituudi vanemteadur Einar Meister.