Abstract Biology and medicine rely heavily on images to understand how the body functions, for diagnosing diseases and to test the effects of treatments. In recent decades, microscopy has experienced rapid improvements, enabling imaging of fixed and living cells at higher resolutions and frame rates, and deeper inside the biological samples. This has led to rapid growth in the image data. Automated methods are needed to quantitatively analyze these huge datasets and find statistically valid patterns. Cell segmentation and tracking is critical for automated analysis, yet it is a challenging problem due to large variations in cell shapes and appearances caused by various factors, including cell type, sample preparation and imaging setup. This thesis proposes novel methods for segmentation and tracking of cells, which rely on machine learning based approaches to improve the performance, generalization and reusability of automated methods. Cell proposals are used to efficiently exploit spatial and temporal context for resolving detection ambiguities in high-cell-density regions, caused by weak boundaries and deformable shapes of cells. This thesis presents two cell proposal methods: the first method uses multiple blob-like filter banks for detecting candidates for round cells, while the second method, Cell Proposal Network (CPN), uses convolutional neural networks to learn the cell shapes and appearances, and can propose candidates for cells in a wide variety of microscopy images. CPN first regresses cell candidate bounding boxes and their scores, then, it segments the regions inside the top ranked boxes to obtain cell candidate masks. CPN can be used as a general cell detector, as is demonstrated by training a single model to segment images from histology, fluorescence and phase-contrast microscopy. This work poses segmentation and tracking as proposal selection problems, which are solved optimally using integer linear programming or approximately using iterative shortest cost path search and non-maximum suppression. Additionally, this thesis presents a method which utilizes graph-cuts and an off-the-shelf edge detector to accurately segment highly deformable cells. The main contribution of this thesis is a cell tracking method which uses CPN to propose cell candidates, represents alternative tracking hypotheses using a graphical model, and selects the globally optimal sub-graph providing cell tracks. It achieves state-of-the-art tracking performance on multiple public benchmark datasets from both phase-contrast and fluorescence microscopy containing cells of various shapes and appearances. / Tiivistelmä Biologia ja lääketiede nojaavat vahvasti kuvatietoon solujen ja kehon toimintojen ymmärtämiseksi sairauksien diagnostiikassa ja hoitojen vaikutusten seuraamisessa. Viime vuosikymmeninä mikroskopiassa on tapahtunut nopeaa teknistä kehitystä, mikä on mahdollistanut elävien solujen kuvantamisen tarkemmin, nopeammin sekä syvemmältä automatisoidusti useasta näytteestä. Tämä taas on johtanut kuvadatan nopeaan kasvuun ja suurempaan määrään biologisia kysymyksiä, joihin voidaan vastata. Kuvadatan räjähdysmäisen kasvun vuoksi kaikkia tuloksia ei voida enää tulkita pelkästään ihmistyövoimaa käyttämällä, mikä on johtanut tarpeeseen kehittää automaattisia menetelmiä analysoimaan kvantitatiivisesti suuria datajoukkoja ja löytämään tilastollisesti kelvollisia malleja. Solujen erottaminen niiden ympäristöstä ja toisista soluista (segmentointi) ja solujen seuranta ovat kriittisiä alkuvaiheen osia onnistuneessa automaattisessa analyysissä. Automaattisten menetelmien kehittämisessä solusegmentointi on kuitenkin osoittautunut hyvin haastavaksi ongelmaksi solujen muodon ja ulkonäön suurten muutosten vuoksi solutyypistä, näytteen valmistelusta ja kuvantamisjärjestelmästä johtuen. Tämä väitöskirja esittää uusia menetelmiä solujen segmentointiin ja seurantaan keskittyen koneoppimiseen perustuviin lähestymistapoihin, jotka parantavat automaattisten menetelmien suorituskykyä ja uudelleenkäytettävyyttä. Spatiaalista ja ajallista kontekstia tehokkaasti hyödyntäviä soluehdotelmia käytetään ratkaisemaan solujen heikosti erottuvista reunoista ja joustavista muodoista johtuvaa solujen muodon monitulkintaisuutta erityisesti silloin kun tutkittava solutiheys on suuri. Tämä väitöskirja esittää kaksi menetelmää soluehdotelmille; ensimmäinen menetelmä käyttää useita läikkätyyppisiä suodatinpankkeja ilmaisemaan kandidaatteja pyöreänmuotoisille soluille, kun taas toinen menetelmä nimeltään soluehdotelmaverkko (Cell Proposal Network, CPN) käyttää konvoluutionaalisia neuroverkkoja oppiakseen tunnistamaan solut niiden muodon sekä ulkonäön perusteella erityyppisissä mikroskooppikuvissa. CPN regressoi ensin solukandidaatteja ympäröivät suorakaiteet ja niiden pistemäärän, jonka jälkeen se segmentoi alueet parhaiten sijoittuneiden suorakaiteiden joukosta tuottaen solukandidaattimaskit. CPN:ää voidaan mahdollisesti käyttää yleisenä soluilmaisimena erityyppisilla kuvantamistekniikoilla tuotetuissa kuvissa mukaan lukien histologisen valo-, fluoresenssi- ja vaihekontrastimikroskooppian. Väitöskirja esittää solujen segmentoinnin ja seurannan soluehdotelmien valintaongelmina, mitkä ratkaistaan joko optimaalisesti käyttämällä kokonaislukuoptimointia tai likimääräisesti käyttämällä iteratiivista lyhimmän kustannuspolun hakua sekä ei-maksimien vaimennusta. Tämä väitöskirja esittää myös verkon leikkaukseen (graph cut) perustuvan menetelmän, mikä hyödyntää valmiiksi saatavilla olevaa reunanilmaisinta segmentoimaan tarkasti muotoaan voimakkaasti muuttavia soluja. Väitöskirjatutkimuksen keskeinen tulos on uusi solujen seurantamenetelmä, mikä käyttää CPN:ää solukandidaattien ehdottamiseen, esittää vaihtoehtoiset seurantahypoteesit verkkomallia hyödyntämällä, ja valitsee globaalisti optimaalisen aliverkon solujen kulkemille reitille. Verrattuna useisiin muihin julkisesti saatavilla oleviin kuva-analyysiohjelmistoihin tässä väitöskirjassa kehitetyt menetelmät olivat suorituskyvyltään parhaita vaihekontrasti- ja fluoresenssimikroskopialla tuotettujen kuva-aineistojen analyyseissa, joissa solujen ulkomuoto oli hyvin vaihteleva.

Abstract This thesis explored innovative ways to improve estimation of material footprint-type indicators in application of Input-Output (IO) analysis to Material Flow Accounting. The following six research questions were addressed: 1) What is the potential impact of sector aggregation in IO modelling of raw material flows? Modelling errors due to aggregation of industries with dissimilar material requirements and trade structures into a single sector in IO models when calculating the material footprint were empirically analysed relative to greenhouse gas emissions. Significant biases emerged for raw material flows, which suggests that care should be taken when aggregating extractive sectors in IO models. 2) Can bottom-up approaches, such as LCA (Life Cycle Assessment), improve estimation of the raw materials embodied in trade products? and 3) What are the implications of integration of country-specific information from high geographical coverage IO models into LCA approaches for calculation of raw material embodied in trade products? An approach for combining country-specific production blueprints with LCA based on regional averages was developed. This approach proved useful in refining estimates of upstream raw materials embodied in trade products, although care is needed during its application since new biases may arise. 4) Can further perspectives be gained with a new allocation method, the ‘value added-based material footprint’, which assigns supply chain-wide raw material extractions to each participating economic actor according to its added value generation, contributing to discussions on the distribution of mitigation costs? Certain countries and sectors were found to be more material-intensive with this new accounting approach than in other widely known allocation methods, e.g. consumer footprint. 5) Are there unequal exchanges between high-income economies and middle- and lower-income countries when measured in terms of raw material and value added flows? and 6) Could integration of local and global IO data provide useful insights to study presence/absence of unequal material exchange at sub-national level? A study of material flows at inter- and intra-national level demonstrated that a regional economy can play a twofold role, both as sink or source of raw materials and in value added, depending on its position in the global economic hierarchy. / Tiivistelmä Tässä työssä tutkittiin innovatiivisia tapoja, joilla voitaisiin parantaa materiaalijalanjälki -tyyppisten indikaattoreiden käytettävyyttä panos-tuotos (Input-Output, IO) -analyysissa, kun niitä sovelletaan Materiaalivirta-analyysi (Material Flow Accounting, MFA) -metodiin. Seuraaviin tutkimuskysymyksiin haettiin vastauksia: 1) Mikä on sektorien yhdistämisen potentiaalinen vaikutus raaka-ainevirtojen IO-mallintamisessa ja miten poikkeamia voidaan estää? Tämän puitteissa tarkasteltiin mallinnusvirheitä, jotka johtuvat erilaisten toimialojen yhdistämisistä yhdeksi sektoriksi. 2) Voivatko alhaalta ylöspäin suuntautuvat lähestymistavat, kuten elinkaariarviointi parantaa tuotteisiin sisältyvien raaka-ainevirtojen arviointia? ja 3) Mitä vaikutuksia on laajan maantieteellisen kattavuuden IO-malleihin sisältyvien maakohtaisten tietojen yhdistämisestä LCA-pohjaisiin lähestymistapoihin, kun tavoitteena on laskea tuotteisiin sisältyviä raaka-ainemääriä? Tämän tutkimista varten kehitettiin lähestymistapa, joka yhdisti maakohtaiset tuotantosuunnitelmat ja elinkaariarvioinnin. Tämä lähestymistapa osoittautui hyödylliseksi tarkentamalla arvioita tuotteissa olevista raaka-aineista, vaikkakin sen soveltaminen edellyttää varovaisuutta, koska uusia vääristymiä voi syntyä. 4) Voidaanko uusia näkökulmia löytää uudella arvonlisäykseen perustuvalla allokointimenetelmällä, joka jakaa raaka-aineen louhinnan kullekin toimintaketjun osallistuvalle taloudelliselle toimijalle lisäarvon tuotannon mukaan? Tämän uuden kirjanpitomenetelmän mukaan jotkut maat ja alat ovat materiaali-intensiivisempiä kuin niitä on pidetty kulutuksen jalanjälkiallokointimenetelmien perusteella. 5) Onko korkean tulotason talouksien ja keskitasoiselle ja alhaiselle tulotasolle asettuvien maiden välillä epätasaisia vaihtoja, kun raaka-ainekulutusta ja arvonlisäystä mitataan? ja 6) Voisiko paikallisten ja globaalien IO-tietojen integrointi antaa hyödyllisiä näkökulmia tutkimukseen, joka tarkastelee epätasaisen aineenvaihdon esiintymistä tai puuttumista alueellisella tasolla? Materiaalivirtojen tutkiminen kansainvälisellä ja kansallisella tasolla, jossa yhdistettiin IO-tietokannat erilaisella maantieteellisellä resoluutiolla osoitti, että alueellisella taloudella voi olla kaksoisrooli sekä raaka-aineiden että arvonlisäyksen lähteenä tai nieluna riippuen sen asemasta globaalissa taloushierarkiassa.

Abstract Testing is an important part of quality assurance, and the use of agile processes, continuous integration and DevOps is increasing the pressure for automating all aspects of testing. Testing through graphical user interfaces (GUIs) is commonly automated by scripts that are captured or manually created with a script editor, automating the execution of test cases. A major challenge with script-based GUI test automation is the manual effort required for maintaining the scripts when the GUI changes. Model-based testing (MBT) is an approach for automating also the design of test cases. Traditionally, models for MBT are designed manually with a modelling tool, and an MBT tool is used for generating abstract test cases from the model. Then, an adapter is implemented to translate the abstract test cases into concrete test cases that can be executed on system under test (SUT). When the GUI changes, the model has to be updated and the test cases can be generated from the updated model, reducing the maintenance effort. However, designing models and implementing adapters requires effort and specialized expertise. The main research questions of this thesis are 1) how to automatically extract state-based models of software systems with GUI, and 2) how to use the extracted models to automate testing. Our focus is on using dynamic analysis through the GUI during automated exploration of the system, and we concentrate on desktop applications. Our results show that extracting state models through GUI is possible and the models can be used to generate regression test cases, but a more promising approach is to use model comparison on extracted models of consequent system versions to automatically detect changes between the versions. / Tiivistelmä Testaaminen on tärkeä osa laadun varmistusta. Ketterät kehitysprosessit ja jatkuva integrointi lisäävät tarvetta automatisoida kaikki testauksen osa-alueet. Testaus graafisten käyttöliittymien kautta automatisoidaan yleensä skripteinä, jotka luodaan joko tallentamalla manuaalista testausta tai kirjoittamalla käyttäen skriptieditoria. Tällöin scriptit automatisoivat testitapausten suorittamista. Muutokset graafisessa käyttöliittymässä vaativat scriptien päivittämistä ja scriptien ylläpitoon kuluva työmäärä on iso ongelma. Mallipohjaisessa testauksessa automatisoidaan testien suorittamisen lisäksi myös testitapausten suunnittelu. Perinteisesti mallipohjaisessa testauksessa mallit suunnitellaan manuaalisesti käyttämällä mallinnustyökalua, ja mallista luodaan abstrakteja testitapauksia automaattisesti mallipohjaisen testauksen työkalun avulla. Sen jälkeen implementoidaan adapteri, joka muuttaa abstraktit testitapaukset konkreettisiksi, jotta ne voidaan suorittaa testattavassa järjestelmässä. Kun testattava graafinen käyttöliittymä muuttuu, vain mallia täytyy päivittää ja testitapaukset voidaan luoda automaattisesti uudelleen, vähentäen ylläpitoon käytettävää työmäärää. Mallien suunnittelu ja adapterien implementointi vaatii kuitenkin huomattavan työmäärän ja erikoisosaamista. Tämä väitöskirja tutkii 1) voidaanko tilamalleja luoda automaattisesti järjestelmistä, joissa on graafinen käyttöliittymä, ja 2) voidaanko automaattisesti luotuja tilamalleja käyttää testauksen automatisointiin. Tutkimus keskittyy työpöytäsovelluksiin ja dynaamisen analyysin käyttämiseen graafisen käyttöliittymän kautta järjestelmän automatisoidun läpikäynnin aikana. Tutkimustulokset osoittavat, että tilamallien automaattinen luominen graafisen käyttöliittymän kautta on mahdollista, ja malleja voidaan käyttää testitapausten generointiin regressiotestauksessa. Lupaavampi lähestymistapa on kuitenkin vertailla malleja, jotka on luotu järjestelmän peräkkäisistä versioista, ja havaita versioiden väliset muutokset automaattisesti.

Abstract Increasing environmental and economic awareness are driving the development of combustion technologies to efficient biomass use and clean burning. To accomplish these goals, quantitative information about combustion variables is needed. However, for small-scale combustion units the existing monitoring methods are often expensive or complex. This study aimed to quantify correlations between flue gas temperatures and combustion variables, namely typical emission components, heat output, and efficiency. For this, data acquired from four small-scale combustion units and a large circulating fluidised bed boiler was studied. The fuel range varied from wood logs, wood chips, and wood pellets to biomass residue. Original signals and a defined set of their mathematical transformations were applied to data analysis. In order to evaluate the strength of the correlations, a multivariate distance measure based on information theory was derived. The analysis further assessed time-varying signal correlations and relative time delays. Ranking of the analysis results was based on the distance measure. The uniformity of the correlations in the different data sets was studied by comparing the 10-quantiles of the measured signal. The method was validated with two benchmark data sets. The flue gas temperatures and the combustion variables measured carried similar information. The strongest correlations were mainly linear with the transformed signal combinations and explicable by the combustion theory. Remarkably, the results showed uniformity of the correlations across the data sets with several signal transformations. This was also indicated by simulations using a linear model with constant structure to monitor carbon dioxide in flue gas. Acceptable performance was observed according to three validation criteria used to quantify modelling error in each data set. In general, the findings demonstrate that the presented signal transformations enable real-time approximation of the studied combustion variables. The potentiality of flue gas temperatures to monitor the quality and efficiency of combustion allows development toward cost effective control systems. Moreover, the uniformity of the presented signal correlations could enable straightforward copies of such systems. This would cumulatively impact the reduction of emissions and fuel consumption in small-scale biomass combustion. / Tiivistelmä Kasvava ympäristö- ja kustannustietoisuus ohjaa polttoteknologioiden kehitystä yhä tehokkaampaan biomassan hyödyntämiseen ja puhtaampaan palamiseen. Näiden tavoitteiden saavuttamiseen tarvitaan mittaustietoa palamismuuttujista. Nykyiset palamisen seurantaan tarkoitetut ratkaisut ovat kuitenkin pienpolttolaitteita ajatellen usein kalliita tai monimutkaisia. Tässä työssä tutkittiin mitattujen savukaasun lämpötilojen riippuvuussuhdetta tyypillisiin kaasukomponentteihin, lämpötehoon ja tehokkuuteen. Tätä varten analysoitiin mittausaineistot neljästä erityyppisestä pienpolttolaitteesta ja suuresta kiertoleijupeti-kattilasta. Puupolttoaineina olivat klapi, hake, pelletti ja hakkuujäte. Analyysi tehtiin alkuperäisillä mittaussignaaleilla ja niistä matemaattisesti muunnetuilla signaaleilla. Riippuvuussuhteiden selvittämiseksi johdettiin informaatioteoriaan perustuva monimuuttuja-etäisyysmitta, jonka lukuarvolla mitataan signaalien samankaltaisuutta. Esitetty analyysimenetelmä sisälsi myös riippuvuuksien ajallisen muutoksen ja suhteellisten aikaviiveiden arvioinnin. Tulosten arvojärjestys perustui etäisyysmitan arvoon. Riippuvuussuhteiden samankaltaisuutta mittausaineistojen välillä vertailtiin 10-kvantiileilla. Analyysimenetelmän toimivuus vahvistettiin kahdella tunnetulla koeaineistolla. Savukaasun lämpötilojen ja palamismuuttujien mittaussignaaleissa oli samankaltainen informaatiosisältö. Vahvimmat riippuvuudet olivat muunnettujen signaalien yhdistelmillä pääosin lineaarisia ja palamisteorian mukaisia. Merkittävää oli, että tietyillä signaalimuunnos- ja palamismuuttujapareilla oli sama riippuvuussuhde kaikissa mittausaineistossa. Tämä todettiin myös simuloinneilla arvioitaessa savukaasujen hiilidioksidipitoisuutta lineaarisella, kiinteällä mallirakenteella. Mallin tarkkuus oli riittävä kolmella erityyppisellä kriteerillä jokaisessa mittausaineistossa. Tulosten perusteella signaalimuunnoksilla voidaan arvioida palamismuuttujia reaaliaikaisesti. Savukaasujen lämpötilojen potentiaali palamisen laadun ja tehokkuuden seurannassa mahdollistaa kustannustehokkaiden säätöratkaisujen kehityksen. Löydettyjä yleistettäviä riippuvuussuhteita hyödyntämällä niiden käyttöönotto lukuisissa polttolaitteissa helpottuisi. Pienpolton päästöjen ja polttoaineen kulutuksen vähentyminen olisi tällöin kumulatiivista.

Abstract The purpose of this dissertation is to describe and increase understanding of hospital change project actuality. Project actuality means various level social processes that go on in hospital change projects and through which people in project perceive reality. A way to capture hospital change project actuality is to focus on little-studied project participants’ lived experiences, i.e., reflexive actors’ situational thinking. Approaching hospital change project participants’ lived experiences through a Weickian sensemaking perspective, this dissertation investigates hospital change project actuality in one university hospital in Finland. Sensemaking means a process through which people generate meanings for their experiences and it provides a well-grounded perspective to focus on lived experiences in hospital change projects. The study is a qualitative case study consisting of three sub-studies, which consist of four interrelated articles. The first sub-study explores hospital change projects as a context for sensemaking from mid-level nurse managers’ viewpoint. The second sub-study investigates the role of emotions in the process of nurse managers’ sensemaking of change in a hospital project. The third sub-study examines different project participants’ discursive sensemaking of their lived project work experiences in hospital and introduces a discursive sensemaking perspective as a conceptual framework to study lived experiences through discourses. The primary data consist of 37 interviews, which were analyzed deploying different qualitative analysis methods, so deductive content analysis, discourse analysis and narrative analysis. The first sub-study shows that hospital projects provide a reasonable context for sensemaking of change, however, hierarchy between different professions may obscure it. The second sub-study indicates that poorly experienced change facilitation maintains negative emotions influencing also plausibility of the organizational change in hospital project. The third sub-study suggests that high expectations regarding project-based work seem not to realize in practice in hospital. All in all, the study shows that hospital change projects actualize as paradoxal processes that are characterized by tensions between collaboration, competition and control. / Tiivistelmä Väitöskirjan tarkoituksena on kuvailla ja lisätä ymmärrystä sairaalan muutosprojektien aktuaalisuudesta. Aktuaalisuudella tarkoitetaan eritasoisia sosiaalisia prosesseja, joiden kautta sairaalan muutosprojektien toimijat hahmottavat todellisuutta ympärillään. Sitä voidaan tarkastella projektiin osallistuvien ihmisten kokemuksellisuuden eli refleksiivisten toimijoiden tilanteisen ajattelun kautta. Väitöskirjassa tutkitaan sairaalan muutosprojektien aktuaalisuutta Weickiläisen merkityksellistämisen näkökulman kautta yhden yliopistosairaalan kontekstissa Suomessa. Merkityksellistäminen tarkoittaa prosessia, jonka kautta toimijat kehittävät merkityksiä kokemuksilleen voidakseen toimia mielekkäästi. Se tarjoaa perustellun näkökulman sairaalan muutosprojektien aktuaalisuuden tarkasteluun. Tutkimus on laadullinen tapaustutkimus koostuen kolmesta osatutkimuksesta, jotka puolestaan koostuvat neljästä artikkelista. Ensimmäinen osatutkimus tarkastelee sairaalan projekteja merkityksellistämisen kontekstina ylihoitajien näkökulmasta. Toinen osatutkimus tutkii osastonhoitajien tunteiden roolia muutoksen merkityksellistämisen prosessissa sairaalan projektissa. Kolmas osastutkimus tarkastelee sairaalan muutosprojektiin osallistuvien eri toimijoiden projektityön kokemuksellisuutta esitellen diskursiivisen merkityksellistämisen konseptuaalisena viitekehyksenä, jonka avulla voidaan tarkastella kokemuksellisuuden merkityksellistämistä diskursseihin yhdistettynä. Väitöskirjan pääaineisto koostuu 37 haastattelusta, joita on analysoitu kvalitatiivisilla analyysimenetelmillä, kuten teorialähtöistä sisällönanalyysiä, diskurssianalyysiä sekä narratiivista analyysiä, hyödyntäen. Väitöskirjan ensimmäinen osastutkimus osoittaa, että sairaalan projektit tarjoavat mielekkään kontekstin muutoksen merkityksellistämiselle, joskin eri ammattikuntien hierarkkisuus saattaa haitata sitä. Toinen osatutkimus viittaa siihen, että heikkona koettu muutosprosessin tukeminen ylläpitää negatiivisia tunteita vaikuttaen myös negatiivisesti organisaatiomuutoksen uskottavuuteen sairaalan projektin kontekstissa. Kolmas osatutkimus viittaa siihen, että korkeat odotukset projektityötä kohtaan eivät usein todennu käytännössä. Kaiken kaikiaan väitöskirja osoittaa, että sairaalan muutosprojektit aktualisoituvat paradoksaalisina prosesseina, joita luonnehtii jännitteisyys yhteistyön, kilpailun ja kontrollin välillä.

Abstract There has been little improvement over the last few decades in the annual accident rate in workplaces within manufacturing industries. Viable innovative methods in small and medium sized enterprises (SMEs) in the manufacturing industry are need for developing more effective ways to enhance the understanding of safety. Therefore, enterprises need new illustrative and participative trials to boost their ongoing and incomplete work. Research in to the significance of design science (DS) as a framework for enhancing health and safety issues has provided new views. One reason is most likely the macro-ergonomic comprehensive approach, however, DS is comprehensive and thus the results do not usually correlate with practical occasions. In addition to DS the work system objectives have to consider and be able to reveal the significance of health and safety issues. In this study, a work system is utilised for trialling illustrative and participative activities along with the necessary tools for supporting quality and well-being at work. In these cases, DS was used as the main guideline. This study also highlights innovation for introducing something new that can improve performance. The results of this study showed that the DS approach is applicable when developing a work system in SMEs. The innovative unification of the existing illustrative and participative methods produces new practical views for achieving improved performances. It was also shown that DS presents a new approach for modelling the development of innovations in relation to health and safety issues. / Tiivistelmä Työtapaturmien vuosittaiset lukumäärät ovat parantuneet vain vähän viime vuosikymmenten aikana. Tarvitaan käyttökelpoisia innovatiivisia menetelmiä valmistavassa teollisuudessa, jotta pystytään kehittämään enemmän tehokkaita keinoja turvallisuuden ymmärtämisen parantamiseksi. Siksi yritykset tarvitsevat uusia havainnollistavia ja osallistuvia kokeiluja tehostaakseen meneillään olevaa ja vaillinaista työtä. Suunnittelutieteen tutkiminen turvallisuuden ja terveellisyyden viitekehyksessä on antanut uusia näkemyksiä. Yksi syy on ehkä makroergonominen kokonaisvaltainen lähestymistapa. Kuitenkin suunnittelutiede on kokonaisvaltaista ja tulokset eivät ole välttämättä käytännön tilanteisiin sovellettavia. Suunnittelutieteen lisäksi työsysteemin objektit tuottavat tärkeitä näkemyksiä turvallisuus- ja terveellisyysasioihin. Tässä tutkimuksessa työsysteemiä hyödynnettiin havainnollistavien ja osallistuvien toimintojen ja työkalujen kokeiluun, jossa tuettiin yritysten toiminnan laatua ja työhyvinvointia. Näissä tapauksissa suunnittelutiedettä hyödynnettiin lähestymistapana. Tämä tutkimus korostaa lisäksi innovaatiota, jolla tuotetaan uutta parempaan suoriutumiseen. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että suunnittelutiede on sopiva lähestymistapa pienten ja keskisuurten yritysten työsysteemin kehittämiseen. Olemassa olevien havainnollistavien ja osallistuvien menetelmien innovatiivinen yhdistäminen tuottaa uusia käyttökelpoisia näkökulmia paremman suoriutumisen saavuttamiseksi. Tutkimuksessa osoitettiin myös, että suunnittelutiede tarjoaa uuden näkökulman turvallisuuden ja terveellisyyden innovaatioiden kehittämisen mallintamiseen.

Abstract Colorectal cancer (CRC) is one of the most common malignancies and causes of cancer deaths in Finland. Increased number of tumor-infiltrating immune cells has been associated with improved survival in CRC. However, accurate, reproducible analysis methods, as well as better understanding of the interrelationships between different inflammatory markers would be important in order to establish a valuable prognostic and potentially predictive tool. In these studies, a computer-assisted method for the analysis of the densities of tumor-infiltrating immune cells and a quantitative method for the evaluation of CRC-associated lymphoid reaction (CLR) were adopted and validated. Utilizing the new methods, the inflammatory cell infiltration was characterized in independent groups of 418 (Cohort 1) and 149 (Cohort 2) CRC patients. Serum matrix metalloproteinase-8 (MMP-8) levels were measured in Cohort 2 and in a control group of 83 healthy age- and gender-matched controls. The automated cell counting method was found accurate and reproducible. In the tumor samples, there were high positive correlations between different types of immune cells, with the exception of mast cells and CD1a+ immature dendritic cells. High numbers of T cells predicted improved disease-free survival. High CLR density correlated with low tumor stage, but also with better survival regardless of stage. The median serum MMP-8 level of the patients was more than three times higher than that of the healthy controls. In conclusion, the present studies provide insight into the significance of various immune cell types and inflammatory markers in CRC and validate new methods for the analysis of immune cell infiltration in CRC. The results suggest that, especially, the densities of tumor-infiltrating T cells and CLR represent relevant prognostic indicators in CRC. Further studies are needed to evaluate the potential value of serum MMP-8 as an aid for CRC diagnostics, surveillance, or prognostication. / Tiivistelmä Kolorektaalisyöpä on yksi yleisimmistä pahanlaatuisista kasvaintaudeista ja syöpäkuolemien aiheuttajista Suomessa. Tulehdussolujen korkean määrän kasvainnäytteissä on havaittu olevan yhteydessä potilaiden parempaan ennusteeseen. Tarkat ja luotettavat analyysimenetelmät sekä tieto eri tulehdusmerkkiaineiden keskinäisistä yhteyksistä olisivat tärkeitä, jotta tulehdussolukon määritystä voitaisiin luotettavasti käyttää potilaiden ennusteen arviointiin. Tutkimuksessa otettiin käyttöön ja validoitiin uusi tietokonepohjainen menetelmä kasvaimen tulehdussolukon arviointiin sekä uusi menetelmä kolorektaalisyövän imukeräsreaktion arviointiin. Kasvainnäytteiden tulehdussolukon määrää ja laatua analysoitiin itsenäisissä 418 (Kohortti 1) ja 149 (Kohortti 2) kolorektaalisyöpäpotilaan aineistoissa uusia menetelmiä hyödyntäen. Lisäksi kohortilta 2 sekä 83 terveeltä ikä- ja sukupuolivalikoidulta verrokilta määritettiin seerumin matriksin metalloproteinaasi-8 (MMP-8) -taso. Tietokonepohjaisen kuva-analyysin tarkkuus ja toistettavuus todettiin erinomaiseksi. Kasvainnäytteistä analysoitujen tulehdussolutyyppien määrät olivat riippuvaisia toisistaan mast-soluja ja CD1a+ epäkypsiä dendriittisoluja lukuun ottamatta. T-solujen runsas määrä oli yhteydessä taudin vähäisempään uusiutumisriskiin. Korkea imukerästiheys kasvainnäytteissä oli yhteydessä matalaan levinneisyysasteeseen sekä potilaiden parempaan ennusteeseen levinneisyysasteesta riippumatta. Seerumin MMP-8-tason mediaani oli potilailla yli kolme kertaa korkeampi kuin terveillä verrokeilla. Tutkimus tuo lisätietoa eri tulehdussolutyyppien ja tulehdusmerkkiaineiden merkityksestä kolorektaalisyövässä, ja sen tuloksena validoitiin uusia tulehdussolukon analysointimenetelmiä. Tulosten perusteella erityisesti kasvaimen alueen T-solujen ja imukerästen tiheys tuovat hyödyllistä tietoa potilaiden ennusteesta. Lisätutkimuksia tarvitaan seerumin MMP-8:n mahdollisesta soveltuvuudesta kolorektaalisyövän diagnostiikan, seurannan tai ennusteen määrittämisen apuvälineeksi.

Abstract This thesis explores whether usability cost-benefit analysis is helpful when applied to commercial and open source software (OSS) development contexts. First, the thesis examines the differences and commonalities among the existing usability cost-benefit analysis models. The results indicate that there are considerable variations in the usability cost-benefit analysis literature in how the different categories of usability costs and benefits are identified and documented. Second, the thesis examines how well the existing usability cost-benefit considerations fit into practice in closed source software development. The results indicate that there are considerable risks of failure when using usability cost-benefit considerations in the commercial development context, when the inherent costs of usability activities become apparent, concrete, and measurable. Conversely, the potential benefits of better usability remain vague, uncertain, and unconvincing to the management. In order to build better usability cost-benefit models and minimize the potential that the models have unforeseen inherent risks, as outlined in this thesis, researchers should focus strongly on bringing forward the possible benefits of usability instead of focusing on the costs of designing and implementing user interfaces that would be realized in any case, regardless of the usability activities. Third, the thesis identifies the parallels and differences between open source software development and closed source software development in order to identify how usability costs and benefits fit into OSS development. The usability costs and benefits specific to OSS development are reflected in the experiences of bringing usability into the OSS development context. The results indicate that it is possible to fit usability cost-benefit considerations into the OSS development context, even though there are no apparent financial or resource factors to be considered. Furthermore, to fit usability cost-benefit considerations into the OSS development context, the philosophy, principles, hierarchical structure, community structure, and characteristics of OSS development must be considered. Usability cost-benefit considerations that fit into the OSS development context might help convince core developers that usability activities are important and should be integrated into the project roadmap. / Tiivistelmä Väitöskirjassa tutkitaan käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysin soveltamista kaupalliseen ja avoimen lähdekoodin ohjelmistojen (OSS) ohjelmistokehitykseen. Tutkimuksessa tarkastellaan ensin käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysimallien eroja ja yhteisiä piirteitä. Tulokset osoittavat käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysimalleissa olevan huomattavia eroja siinä, miten eri käytettävyyden kustannuksia ja hyötyjä on tunnistettu. Toiseksi tutkimuksessa tarkastellaan miten hyvin nykyiset käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysimallit sopivat käytännössä kaupallisten ohjelmistojen kehittämisessä. Tulokset osoittavat, että on olemassa huomattavia epäonnistumisen riskejä käytettäessä käytettävyyden kustannus-hyötynäkökohtia käytettävyystoimien oikeuttamiseen. Käytettävyyden kustannukset voivat tulla yrityksen johdon näkökulmasta konkreettisiksi ja mitattaviksi, kun taas mahdolliset paremman käytettävyyden hyödyt voivat jäädä epämääräisiksi, epävarmoiksi ja epäuskottaviksi. Parempien käytettävyyden kustannus-hyöty –mallien kehittämiseksi ja odottamattomien riskien minimoimiseksi mallien suunnittelussa tulisi keskittyä erityisesti paremman käytettävyyden tuomiin mahdollisiin etuihin, koska osa kustannuksista toteutuisi joka tapauksessa käytettävyystoimista riippumatta. Kolmanneksi tutkimuksessa tarkastellaan eroja ja yhtäläisyyksiä avoimen lähdekoodin ohjelmistojen kehittämisessä ja kaupallisessa suljetun lähdekoodin ohjelmistojen kehittämisessä, sekä miten käytettävyyden kustannukset ja hyödyt soveltuvat OSS kehityksessä käytettävyystoimien oikeuttamiseen. Käytettävyyden kustannuksia ja hyötyjä OSS -kehityksessä heijastetaan suhteessa kokemuksiin käytettävyystoimista OSS -projekteissa. Tulokset osoittavat, että on mahdollista soveltaa käytettävyyden kustannus-hyöty -näkökulmia OSS kehityksessä, vaikka OSS kehityksessä ei olekaan ilmeisiä huomioitavia taloudellisia tai resurssitekijöitä. Käytettävyyden kustannus-hyöty -näkökulmien soveltaminen OSS kehityksessä edellyttää OSS kehityksen filosofian, periaatteiden, hierarkkisen rakenteen, yhteisön rakenteen sekä OSS kehityksen ominaispiirteiden ottamista huomioon. OSS -kehitykseen paremmin soveltuvien käytettävyyden kustannus-hyöty –näkökulmien avulla voidaan vakuuttaa OSS -projektin pääkehittäjiä ja yhteisöä käytettävyystoimien tärkeydestä ja nämä toimet voidaan saada osaksi projektin ohjelmistokehitystä.

Abstract The primary research target of this dissertation is to develop new strategy analysis frameworks, focusing on analysing changes in strategic position as a function of variations in life cycle s-curve/time/typology/market share/orientation. Research is constructive and qualitative by nature, with case study methodology being the adopted approach. The research work is carried out as a compilation dissertation containing four (4) journal articles. The theoretical framework of this dissertation is built from strategy analysis, as well as from strategy orientation and typology theories. Strategy analysis focuses to examining the strengths of business positioning; understanding the external and internal factors that influence a position or orientation. In strategy analysis, several frameworks or tools can be used. The SWOT, PEST, Five Forces, Four Corners, Value Chain, and Blue Ocean strategy profile analysis frameworks are introduced in this research. Strategy orientation or focus can be described as the underlying attributes of a company’s strategy, which directs decision making and orients the activities within a company towards a specific course. Using strategy orientation or focus as a means of innovating and guiding decision making fosters an environment conducive to strategizing, thereby facilitating the formulation of the actual strategies followed by the company. In this dissertation, the Miles and Snow (1978) strategy typology is introduced along with market orientation, product orientation, technology orientation, and customer orientation (focus). This research contributes to existing literature in that it provides a set of strategy analysis frameworks. Each of the frameworks answers a specific research question within the research target. The frameworks created are life cycle with a strategy typology framework, four-way strategy orientation framework, strategy orientation framework with market share analysis, and orientation with a typology framework. All these frameworks can be used individually. Together, they build an analysis toolbox that can generate valuable information from analysis. The developed strategy analysis frameworks are tested with two case companies’ strategy materials taken from publicly available annual reports. The case companies are Nokia and Amer. Empirical results show that the developed strategy analysis frameworks can generate new information regarding case businesses strategy, and detect changes in strategic positions. The theoretical implications of this dissertation contribute to research on strategy analysis, and are a result of combining the perspectives adopted in the strategy analysis frameworks with those of the strategy orientation domain, thereby creating new strategy orientation analysis frameworks. Areas for further research include the linkage of business success to orientations, transformation strategies, and consumer focus as elements of strategy formulation. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tavoitteena on kehittää uusia strategian analyysikehikoita, joitten tavoitteena on tutkia muutoksia strategisessa asemassa. Muutosten lähteenä voivat olla vaihtelut elinkaaren/ajan/typologian/markkinaosuuden tai orientaation suhteen. Tutkimus on konstruktiivista ja laadullista, käyttäen case-tapaus menetelmää. Tutkimus on toteutettu julkaisuväitöskirjana, sisältäen neljä (4) tieteellistä julkaisua. Tämän tutkimuksen teoriaosuus on rakennettu strategia-analyysin, strategisen suuntautumisen ja typologian teorioista. Strategia-analyysissa tutkitaan yrityksen strategisen aseman vahvuutta, pyrkien ymmärtämään ulkoisten ja sisäisten tekijöiden vaikutuksen asemaan tai strategian suuntautumiseen. Strategia-analyysissa voidaan käyttää useita analyysikehikoita tai työkaluja. Tämän tutkimuksen teoriaosuudessa esitellään SWOT, PEST, Five Forces, Four Corners, arvoketju ja sinisen meren strategian analyysikehikot. Strategiseksi suuntaumiseksi tai keskittymiseksi voidaan luonnehtia niitä strategian piileviäkin ominaisuuksia, jotka tosiasiassa ohjaavat päätöksentekoa ja suuntavat yrityksen toimintoja kohti tiettyä päämäärää. Strateginen suuntautuminen tai keskittyminen ohjaa yrityksen todellisen strategisen suunnan määrittämistä. Tutkimuksen teoriaosuudessa esitellään Miles ja Snown (1978) strategiatypologia, kuten myös markkinasuuntautunut, tuotesuuntautunut, teknologiasuuntautunut ja asiakaskeskeisen strategian tunnuspiirteet. Tämän tutkimuksen tuloksena on syntynyt kokoelma strategian analyysikehikoita. Jokainen rakennettu analyysikehikko vastaa erilliseen tutkimuskysymykseen tutkimustavoitteen sisällä. Rakennetut kehikot ovat elinkaarimallin ja strategia typologia -analyysikehikko, neljän-suunnan strategisen suuntautumisen analyysikehikko, strategisen suuntaumisen ja markkinaosuuden analyysikehikko sekä strategisen suuntautumisen ja typologian analyysikehikko. Kaikkia näitä kehikoita voidaan käyttää erikseen strategian analysointiin. Yhdessä nämä kehikot muodostavat arvokkaan analyysityökalupakin. Kehitettyjä strategian analyysikehikkoja on testattu kahden case yrityksen strategia-aineistolla, jotka ovat olleet saatavilla julkisista vuosikertomuslähteistä. Case yrityksinä ovat Nokia ja Amer. Tutkimustulokset osoittavat, että kehitetyt analyysikehikot pystyvät tuottamaan uutta tietoa case yritysten strategiasta ja havainnoimaan muutoksia strategisessa asemassa. Tämän tutkimuksen tulokset luovat uutta tietoa strategisesta analyysista. Tutkimus yhdistää strategia-analyysin ja strategisen orientaation tutkimusta, ja luo uusia strategisen suuntautumisen analyysikehikoita. Jatkotutkimuskohteina voivat olla niin yrityksen liiketaloudellisen menestyksen suhde strategiseen orientaatioon, muutosstrategiat sekä asiakaskeskeisyys osana strategian muodostamista.

Abstract The duration of untreated psychosis (DUP) and its association with the course of illness in schizophrenia has been widely addressed, but the conclusions still remain essentially unclear. The studies with unselected samples and longitudinal data are few and needed. The aim of this dissertation was to study DUP and the long-term course of illness in schizophrenia in a meta-analysis and in the Northern Finland 1966 Birth Cohort (NFBC 1966). A meta-analysis of 31 original studies on the long-term association between DUP and clinical and social outcomes showed that long DUP had a small but statistically significant association with poor symptomatic, social, and global outcomes. However, there was no significant correlation between DUP and use of treatment, employment, and quality of life. In the NFBC 1966, the associations between DUP and the outcomes (n=89) were assessed with several measurements of mental and psychical state, treatment factors, education, and ability to work. In the short-term outcome, long DUP was associated with longer first hospitalization and increased risk of re-hospitalization. In the long-term, long DUP was associated only with a decreased rate of disability pension. When the association between DUP and brain structures using magnetic resonance imaging (MRI) was analyzed (n=46), long DUP correlated with decreased gray-matter density in the right hippocampus. DUP may be a modest marker of a more severe clinical phenotype regarding early outcome, but in the NFBC 1966, longer DUP seems to associate with better clinical and occupational outcomes. The relatively modest effect of DUP on outcomes indicates that shortening DUP may have positive effects on the long-term clinical course. However, it is unlikely that early intervention alone could significantly improve the overall long-term outcome of schizophrenia. Early detection of psychosis is one of the possibilities to achieve the improvement, especially in the short-term outcome of schizophrenia. / Tiivistelmä Hoitamattoman psykoosin kestoa ja sen yhteyttä skitsofrenian taudinkulkuun on tutkittu laajasti, mutta johtopäätökset asiasta ovat jääneet olennaisilta osilta epävarmoiksi. Aihetta koskevia valikoitumattomien aineistojen pitkittäisseurantoja on olemassa vain vähän. Tämän osajulkaisuväitöskirjan tavoitteena oli tutkia hoitamattoman psykoosin keston ja skitsofrenian taudinkulun pitkäaikaista yhteyttä meta-analyysin sekä Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohorttiaineiston avulla. Meta-analyysi hoitamattoman psykoosin keston ja kliinisen ja sosiaalisen ennusteen välillä osoitti, että pidentynyt hoitamattomuus on tilastollisesti merkitsevästi yhteydessä vakavampiin oireisiin ja huonompaan sosiaaliseen toimintakykyyn sekä kokonaisennusteeseen pitkäaikaisseurannoissa. Merkitsevää yhteyttä ei ollut hoitamattoman psykoosin keston ja sairaalahoitojen määrän, työllistymisen tai elämänlaadun välillä. Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortissa tutkittiin hoitamattoman psykoosin yhteyttä taudinkulkuun ja ennusteeseen (n=89) ja aivojen rakenteeseen (n=46). Kahden ensimmäisen vuoden seurannassa pitkä hoitamattomuus oli yhteydessä pidempään ensimmäiseen sairaalahoitoon ja uuden sairaalahoidon kohonneeseen riskiin. Pitkäaikaisseurannassa pidentynyt hoitamattomuus oli merkitsevästi yhteydessä vähäisempään työkyvyttömyyseläkkeellä olemiseen. Kun aivojen rakennetta tutkittiin magneettikuvantamisen (MRI) avulla, löytyi yhteys pidentyneen hoitamattomuuden ja harmaan aineen pienemmän tiheyden välillä oikean hippokampuksen alueella. Hoitamattoman psykoosin keston tilastollisesti merkitsevä yhteys taudin eri ennusteisiin viittaa siihen, että psykoosin varhaisella tunnistamisella voi olla myönteisiä vaikutuksia. Muut mahdollisuudet parantaa skitsofrenian pitkäaikaisennustetta lienevät keskeisiä ja voivat tehostaa varhaisen tunnistamisen vaikutuksia.