Matemaatikkona työelämässä: Varian Medical Systems

(Varianin moderni sädehoitokone Meilahden Syöpäklinikalla.)

Havaitsin tammikuisten rekrymessujen ohjelmasta firman, josta en ollut aiemmin kuullut. Se teki lääketieteellistä tekniikkaa ja vieläpä minulle tutuilla ohjelmointityökaluilla. Erittäin käymisen arvoinen ständi, ajattelin. Toukokuussa sitten astuinkin firman palkkalistoille kuluneen kesän ajaksi!

Koska tämä on blogi matematiikasta ja työelämä kiinnostanee monia, ajattelin esittää muutaman vinjetin siihen, millainen oli ensimmäinen kesätyöni matemaatikkona (ainakin melkein, kuten alla näet). Kaiken kukkuraksi kovinkaan moni ei tiedä, että Suomesta löytyy tällaistakin huippuosaamista — taikka sitä, että Varian rekrytoi ahkerasti.

(Huomautus: En ole saanut tästä tekstistä kompensaatiota eikä sitä ole tarkistettu. En voi käsitellä läheskään kaikkea näkemääni, enkä ota kantaa tekniikoiden tai tuotteiden kliiniseen kelpoisuuteen.)

Mikä firma, mikä tuote?

Varian Medical Systems on Yhdysvalloissa päämajaansa pitävä noin 6500 työntekijän yritys, joka tuottaa laitteita ja ohjelmistoja sädehoitoon. Firman markkinaosuus on merkittävä ja esimerkiksi Suomen jokaiselta syöpäklinikalta löytyy jokin yrityksen tuote. Suomen tytäryhtiö työllistää parisataa henkeä reilusta paristakymmenestä maasta ja keskittyy ohjelmistopuoleen.

Firman koulutustaso on erittäin korkea. Tutkimuspuolella on paljon tohtoreita, varsinkin fysiikan alalta, ja osa on tehnyt aiemmin uraa akateemisena tutkijana. Matemaatikot ovat pieni ryhmä, mutta muutama meitäkin löytyy. Isoimmalla osalla on teknillinen koulutus, ja lisäksi on toki asiantuntijoita esimerkiksi teknisen kirjoittamisen alalta. Monella, varsinkin testaajilla, on myös työkokemusta sairaalasta. Sukupuolijakauma on vielä turhan vahvasti vinoutunut.

Varianin päätuotteet liittyvät siis syövän sädehoitoon. Tyypillisin sädehoidon muoto perustuu voimakkaaseen röntgensäteilyyn, joka kohdistetaan kasvaimeen. Säteily on erityisen vahingollista jakautuville soluille, joista kasvain nimensä mukaan koostuu. Röntgensäteily annetaan otsikkokuvan kaltaisella kompaktilla hiukkaskiihdyttimellä. Lisäksi hoitoa voidaan antaa raskaammilla hiukkasilla tai jopa sisäisesti viemällä säteilevää ainetta kasvaimen välittömään läheisyyteen.

Syöpäsolujen tuhoamisessa säteilyllä ei ole mitään hankalaa. Ongelman tekee vaikeaksi se, että loppuosa potilaasta yritetään samalla pitää mahdollisimman terveenä. Sitä varten säteilyn suuntaa, muotoa ja määrää pitää suunnitella, ja siihen tarvitaan tietokoneen apua. Annossuunnitteluun käytettävällä ohjelmistolla lääkäri voi etukäteen muotoilla, miten säteily jakautuu potilaan kehossa. Erilaisia hoitotekniikoita on useita ja vuosikymmenten varrella kehitys on ollut erittäin nopeaa.

(Hoitokoneen päässä on joukko liikkuvia metalliliuskoja, joilla säteilykenttää voidaan muotoilla. Sopivien muotojen tai liikeratojen löytäminen on tietokoneen harteilla.)

Mitä matematiikkaa?

Kuten arvata saattaa, tähän liittyvä matematiikka on kaukana yksinkertaisesta. On inversio-ongelmia: jos haluan näin paljon säteilyä tänne, mistä suunnista ja kuinka paljon sitä pitää antaa? On fysiikkaa: kuinka säteily vaimenee tässä kudoksessa ja kuinka tuossa toisessa? Ja kaiken lisäksi laskettavaa on paljon: kolmiulotteisessa CT- eli viipalekuvassa on helposti miljoonia kuva-alkioita. Kaavat pitääkin siis pyöritellä muotoon, jossa ne voi ratkoa näytönohjainten raa'alla voimalla.

Ei siis yllätä, että matematiikka on hitusen liian vaikeaa vain vuoden yliopistossa opiskelleelle. Pärjäsin kuitenkin yllättävän hyvin laskenta-algoritmeja lähellä olevassa tiimissä, koska tietenkään kaikki ei ole niin vaikeaa.

Kaikessa kolmiulotteisessa törmää väistämättä vektoreihin ja jonkin verran matriiseihin, joten niiden perusteet on ihan kiva hallita. Kolmiulotteisessa maailmassa navigoidessa tarvitsee myöskin perustrigonometriaa, niin tylsänä kuin sitä siviilissä pidänkin. Vastaan tulee väistämättä joitakin numeerisia algoritmeja, mutta niistä pääseekin jyvälle ihan normaalilla oppimiskyvyllä. Näillä minä pärjäsin yhden kesän.

Olen siinä käsityksessä, että syvemmässä algoritmityössä on hyötyä enimmäkseen matemaattisesta analyysista: differentiaaliyhtälöistä, Fourier-muunnoksista ja sen sellaisista. Myös stokastiikalla on merkitystä, koska satunnaiset prosessit liittyvät olennaisesti säteilyn fysiikkaan.

Mitä softainsinööri tekee?

Perusmatematiikka riitti, koska työnkuvani ei ollut matemaatikko vaan Software Engineer Intern, tuttavallisemmin koodiapina. Olen ohjelmoinut valtaosan ikääni ja sitä siis pääsin tekemään tänä kesänä, tietenkin paljon isommassa projektissa kuin koskaan ennen. Työ oli sekoitus algoritmeja, dataputkien vetämistä, käyttöliittymätyötä, siistimistä ja testaamista — aika hauska poikkileikkaus!

Työnkuvan sana engineer on minusta aika osuva. Vähänkään isomman mittakaavan ohjelmointi on insinöörityötä. Koodaamaan voi oppia kohtalaisen lyhyessä ajassa, mutta hyvien ja ylläpidettävien järjestelmien tekijäksi ei opi kuin pitkän kokemuksen kautta, ja siinä ei tule valmiiksi koskaan. Kesän aikana opin paljon, mutta vielä enemmän opin, kuinka vähän oikeasti tiedänkään.

(Onhan se muuten ironista, kun tällainen yliopiston teoreetikko työskentelee insinöörinä. Pahempi loukkaus kylläkin oli, kun sairaalassa minuun viitattiin fyysikkona!)

Insinöörityön ja huolellisuuden merkitys korostuu tällaisessa työpaikassa, jossa tuotteet liittyvät terveyteen. Lääketieteellisiä laitteita sääteleekin tiukka lainsäädäntö, jota valvotaan tarkastuksin. Valmistajan täytyy pystyä osoittamaan, että tuote on toimiva ja turvallinen. Siksi testaaminen ja dokumenttien ylläpitäminen on tärkeä osa työtä.

Yllätyin aika paljon siitä, kuinka paljon vastuuta annettiin minullekin. Pääsin työskentelemään oikean tuotteen oikeasti merkittävien ominaisuuksien parissa, mitä en olisi alkuun odottanut kesätyöltä näin vakavassa paikassa. Tietenkään kukaan ei ole yksin vastuussa mistään, kaikki koodi vertaisarvioidaan sekä käytännöt on puettu ohjeiksi, jotka ovat pakollista luettavaa. Nähtäväksi jää, paljonko työstäni on jäljellä valmiissa paketissa...

No oliko kivaa?

Kun puhutaan korkeasti koulutetuista ihmisistä monimutkaisten tuotteiden parissa, firmalla on jonkinasteinen halu pitää työntekijöistään kiinni. Se tarkoittaa lounasravintolaa, joka pesee Unicafen mennen tullen ja jossa jälkiruoka kuuluu hintaan. Se tarkoittaa rauhallisia työtiloja ja mahdollisimman tehokkaita tietokoneita. Ennen kaikkea se tarkoittaa kuukausittaista keksitarjoilua kahvihuoneessa.

Vakavasti ottaen, arvostin ilmapiiriä ja ennen kaikkea ihmisiä. Tiimini oli todella mukava ja samaa voi sanoa naapuritiimeistä. Opin aivan valtavasti niin sädehoidosta, matematiikasta kuin ohjelmistotuotannon käsityöstä pelkästään keskustelemalla kahvihuoneessa. (Jossa toki puhuttiin myös vähemmänkin vakavia...) Siitä iso kiitos kollegoilleni!

Yksi kiinnostavimmista hetkistä oli puhtaasti opetusta: Kaikki uudet työntekijät, kesäduunarit mukaan lukien, pääsevät pariksi iltapäiväksi seuraamaan Meilahden sairaalan syöpäklinikan arkea sairaalafyysikon johdatuksella. Tarkoituksena on tutustua siihen, mitä firman tuotteilla oikeasti tehdään. Kuljetimme testikappaleen (muovisen lantionseudun, jonka nimesimme Hugoksi) kuvantamis- ja hoitoketjun läpi, ja samalla seurasimme sivusta potilaiden hoitoa.

Opiskelijalle on tärkeää nähdä, mitä jo opitulla voi oikein tehdä ja mitä kaikkea opittavaa vielä on edessä. Tämä kesätyö oli mielestäni upea esimerkki matematiikan ja fysiikan sovelluksesta, jolla on merkitystä.