Ikääntyvä väestö, sydän- ja verisuonitaudit sekä mielenterveyden ongelmat asettavat nyky-yhteiskunnalle huomattavia haasteita. Päälle puettavat biosignaalien mittausteknologiat ja data-analyysi auttavat ratkomaan osaa näistä haasteista, sillä teknologian avulla voidaan havaita varhain terveysongelmia, jotka voivat muutoin jäädä arjessa huomaamatta. VTT:n johtava biosignaalien mittausratkaisujen asiantuntija Teemu Ahmaniemi kertoo, miten integroidut anturiteknologiat voivat helpottaa arkeamme.
Lue tiivistelmä
- Biosignaalien mittausteknologiat mahdollistavat terveysongelmien varhaisen havaitsemisen ja jatkuvan terveydentilan seurannan myös kotioloissa.
- Useiden antureiden yhdistelmät mahdollistavat multimodaalisen tiedon keräämisen, mikä antaa kattavamman kuvan yksilön fyysisestä ja psyykkisestä tilasta sekä parantaa diagnostiikkaa.
- Biosignaalien mittausratkaisujen soveltaminen tarjoavat uusia mahdollisuuksia yli terveydenhuollon kentän, kuten urheilusuoritusten parantamisessa ja vaativissa työympäristöissä fyysisen ja henkisen kuormituksen seurannassa.
- VTT:llä on vahva kokemus terveysdatan analysoinnista ja anturisysteemien kehittämisestä.
Tiivistelmä on tekoälyn tekemä ja ihmisen tarkistama.
Väestön ikääntymisen, kognitiivisten häiriöiden yleistymisen ja henkisen hyvinvoinnin heikkenemisen haastaessa yhteiskuntaa tehokkaille ratkaisuille on entistä enemmän tarvetta. Biosignaalien mittausteknologiat tarjoavat lupaavia keinoja terveysongelmien varhaiseen havaitsemiseen. Kehittyneitä antureita ja data-analyysia hyödyntämällä nämä teknologiat voivat auttaa havaitsemaan terveysongelmia varhaisessa vaiheessa, mikä mahdollistaa oikea-aikaisen hoidon ja tuen tarjoamisen.
Tällä hetkellä tarkan kuvan muodostaminen yksilön henkisestä ja fyysisestä hyvinvoinnista useilla samanaikaisilla mittauksilla on yleensä mahdollista vain sairaalaympäristössä. Elektroniikan koko ja virrankulutuksen tehostuminen sekä parannukset tiedonsiirrossa ovat kuitenkin mahdollistaneet mittausratkaisujen käytön kotona ja jopa liikkuessa, jolloin terveydentilaa voidaan seurata jatkuvasti.
Uudet biosignaalien mittausratkaisut mahdollistavat multimodaalisen tiedon ja jatkuvan seurannan
Teknologian kehityksen ansiosta tietoja voidaan nyt kerätä pidemmältä ajalta ja useista antureista.
”Pystymme nyt yhdistämään useita eri anturisignaaleja ja muodostamaan huomattavasti kattavamman ja tarkemman käsityksen henkilön tilasta. Voimme esimerkiksi yhdistää EKG-pohjaisen sykemittarin tiedot silmänliikkeiden seurantaan ja optiseen pulssinseurantaan”, kertoo VTT:n biosignaalien mittausratkaisujen tutkimusryhmän johtaja Teemu Ahmaniemi.
”Pystymme nyt yhdistämään useita eri anturisignaaleja ja muodostamaan huomattavasti kattavamman ja tarkemman käsityksen henkilön tilasta.
Useata signaalia yhdistävää, multimodaalista tietoa on jo saatavilla sairaaloissa, joissa useiden antureiden käyttö helpottaa kokonaisvaltaista analyysia. Mittaukset ovat kuitenkin kertaluontoisia, ja mittarit keräävät usein tietoja vain tietyissä tilanteissa, kuten sairaalakäynnin aikana. Rytmihäiriön tai uniapnean kaltaiset terveysongelmat eivät välttämättä ilmene käynnin aikana, jolloin ne saattavat jäädä huomaamatta.
”Jatkuva mittaaminen tuottaa enemmän arvoa ja antaa paremman kokonaiskuvan terveydestä, mikä tuo uuden ulottuvuuden sairauksien ja terveydentilan arviointiin”, Ahmaniemi sanoo.
Pienikokoinen ja edullinen elektroniikka paitsi helpottaa terveyden seurantaa kotioloissa myös tarjoaa kehittyvien maiden terveydenhuoltoon sopivia ratkaisuja. Päälle puettavaa ja helposti siirrettävää teknologiaa voidaan hyödyntää resursseiltaan rajallisissa ympäristöissä, mikä parantaa terveydenhuollon saatavuutta.
Mittauksia sydän- ja verisuoniterveydestä kognitioon ja stressiin
Useiden antureiden käyttö mahdollistaa useiden kriittisten muuttujien seurannan.
Voimme analysoida sydämen sykettä mittaamalla EKG:n ja arvioida läppien toimintaa fonokardiografian avulla, mikä auttaa meitä muodostamaan kattavan käsityksen sydämen ja verenkiertoelimistön toiminnasta. Voimme myös mitata verenkiertoa optisesti ihon alla (fotopletysmografia).
Sairauksien diagnosoinnin ja -seurannan tukeminen on vain yksi monista käyttötapauksista, joissa biosignaalien mittausratkaisut voivat olla hyödyllisiä. Kun teknologioita käytetään urheilusuoritusten aikana tai vaativissa työympäristöissä, pystymme mittaamaan fyysisen- ja henkisen kuormituksen sekä palautumisen kannalta oleellisia tekijöitä. Mittaustietojen avulla voidaan tehostaa turvallisuutta sekä parantaa työsuoritusta ja -hyvinvointia yleisellä tasolla.
”Virtuaalitodellisuuden kaltaisissa simuloiduissa ympäristöissä pystymme tunnistamaan kuormittavammat työympäristöt ja -tehtävät. Sen ansiosta voimme tarjota välineitä työmäärien hallintaan”, Ahmaniemi kertoo. ”Voimme esimerkiksi kehittää yksilöllisiin tarpeisiin räätälöityjä simulaatioita, joissa kuormaa voidaan helposti muokata”.
Tulevaisuudennäkymä: mittausteknologiat integroidaan arkielämään
Ahmaniemi uskoo, että mittauslaitteiden pienentyessä ne integroituvat arkeemme ja ympäristöömme entistä nopeammin seuraavan vuosikymmenen aikana. Laitteet kykenevät mittaamaan monenlaisia fysiologiaan ja ympäristöön liittyviä asioita, ja ne antavat meille ennennäkemätöntä tietoa ihmisten terveydestä ja käyttäytymisestä.
”Biosignaalien mittausratkaisujen avulla varhaisvaiheen sairaudet voitaisiin havaita aiemmin. Se auttaisi antamaan luotettavia ja suoraviivaisia vastauksia yleisiin huoliin siitä, onko ihmisellä jokin sairaus tai mitä jokin tietty oire tarkoittaa”, Ahmaniemi selittää.
Tärkein kysymys on: miten tämä kaikki saavutetaan? Suostummeko mitattaviksi? Integroidaanko mittauslaitteet koteihin esimerkiksi upottamalla antureita lattiaan tai huonekaluihin? Voisiko niitä sisällyttää arkiesineisiin, kuten työtuoleihin, tietokoneiden hiiriin tai matkapuhelimiin?
”Voimme esimerkiksi havaita varhaisia merkkejä muistin heikkenemisestä analysoimalla puhetta. Jos puhelin seuraisi puhetapaasi, se pystyisi havaitsemaan, milloin sinulla on mahdollisiin muistiongelmiin viittaavia vaikeuksia löytää sanoja”, Ahmaniemi visioi.
Hän uskoo myös, että älylaitteet ja päälle puettava teknologia yleistyvät tulevaisuudessa. Ihmiset voivat nykyisin seurata terveyttään sormusten ja älykellojen avulla – tulevaisuudessa vastaavia älyteknologioita voitaisiin integroida sukkien, hattujen tai silmälasien kaltaisiin arkiesineisiin.
”Terveysongelmien varhainen havaitseminen paitsi parantaa yksilöiden ennusteita myös vahvistaa terveydenhuoltojärjestelmän kestävyyttä”, Ahmaniemi sanoo.
VTT tarjoaa ainutlaatuisen yhdistelmän terveysdatan analysoinnin ja laitteiden suunnittelun asiantuntemusta
VTT:llä on vuosikymmenien asiantuntemus fysiologisten signaalien ja biomarkkereiden mittaamisesta ja analysoinnista sekä ihmisen tilan tulkinnasta.
”Meillä on syvällinen ymmärrys ihmisen fysiologiasta ja psykofysiologiasta, minkä ansiosta tiedämme minkälaisia provokaatiota tai ärsykkeitä tietyn mittaratkaisun kehittämisessä kannattaa käyttää”, Ahmaniemi sanoo.
”Osaamme myös käsitellä dataa löytääksemme kliinisesti merkityksellistä ja arvokasta tietoa.”
VTT on myös mittauselektroniikan kehityksen edelläkävijä. Teknisen tutkimuskeskuksen vahvuuksia ovat anturiratkaisut, fysiologisista, puettavista ja biokemiallisista mittauksista käyttäytymisen etämittaukseen älykkäissä tiloissa.
Katso VTT's human sensing solutions -video
