Älypotkupuku tuo tietoa lapsen liikkeistä ja kehityksestä

Aalto-yliopiston ja Helsingin-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet älypotkupuvun eli vaatteen, jolla mitataan tarkasti pienen lapsen spontaania liikkumista viiden kuukauden iästä lähtien. Tieto liikkeistä auttaa muun muassa arvioimaan lapsen neurologisen kehityksen poikkeamia.

Tutkimus älypotkupuvusta ja siihen liittyvästä analyysimenetelmästä seitsemän kuukauden ikäisillä lapsilla julkaistiin Scientific Reports -lehdessä. Älypotkupukua voi jatkossa käyttää myös isommilla lapsilla.

Spontaanien liikkeiden arviointi on osa lapsen neurologista tutkimusta. Aikaisemmin lapsen spontaania motorista toimintaa luonnollisessa ympäristössä ei ole voitu tutkia kvantitatiivisesti. Lapsia on arvioitu lähinnä laadullisesti lääkärin tai fysioterapeutin vastaanotolla. Silloin arvioinnissa on huomioitava, että lapsen toiminta vastaanottotilanteessa ei välttämättä täysin vastaa lapsen toimintaa kotona.

– Älypotkupuku avaa ensimmäisen mahdollisuuden lapsen spontaanin liikehdinnän kvantitatiiviseen arviointiin laboratorion ulkopuolella. Puku voidaan antaa lapselle kotiin esimerkiksi loppupäiväksi, ja seuraavana päivänä se toimitetaan takaisin sairaalaan, jossa tulokset puretaan, kliinisen neurofysiologian professori Sampsa Vanhatalo Helsingin yliopistosta kertoo.

Vanhatalon mukaan kehitetty analyysimenetelmä laskee lapsen liikkumista yhtä luotettavasti kuin ihminen tekisi videokuvasta katsomalla. Mittauksen jälkeen lapsen todelliset liikkeet ja asennot tiedetään sekunti sekunnilta, ja siitä päästään tekemään laskelmia.

– Tämä on mullistavaa. Mittauksen avulla nähdään lapsen todellinen liikevariaatio viiden kuukauden iästä lähtien, mitä ei aiemmin lääketieteellisillä älyvaatteilla ole pystytty saavuttamaan.

Älypotkupuvun tekstiili- ja käytettävyyssuunnittelusta vastasi Aalto-yliopiston taiteiden ja suunnittelun korkeakoulun tutkija Elina Ilén, ja tekoälyanalyyseista vastasivat tutkijat Manu Airaksinen ja Okko Räsänen Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta. Työssä on hyödynnetty muun muassa Suomessa kehitettyä, Suunnon avoimeen koodiin perustuvaa Movesense-sensoria ja saksalaisen Kaasan valmistamaa mobiilisovellusta.

Neurologinen poikkeama on hyvä havaita varhain

Älypotkupuvun tuoma tieto on arvokasta, sillä lasten neurologisen kehityksen poikkeamien havaitseminen aikaisessa vaiheessa tarjoaa mahdollisuuden lapsen kehityksen varhaiselle tukemiselle. Aivojen muovautuvuus eli plastisiteetti on voimakkainta varhaislapsuudessa. Kehityksen tukitoimet hyödyntävät aivojen muokkautuvuutta, ja ne kohdentuvat lapsen toistuviin, jokapäiväisiin toimintoihin.

Vähintään viisi prosenttia suomalaislapsista kärsii kielellisen kehityksen, tarkkaavuuden säätelyn tai motorisen kehityksen ongelmista. Ongelmat ovat usein päällekkäisiä. Kehitykselliset häiriöt ovat syntymekanismeiltaan monitekijäisiä, mutta ennenaikainen syntymä, perinataalinen aivojen vaurioituminen tai lapsen varhaisen hoivan puute sekä kasvuympäristön virikkeiden vähyys lisäävät kehityksellisten ongelmien riskiä. 

Lastenneurologian professorin Leena Haatajan mukaan kehitykselliset häiriöt ovat nyky-yhteiskunnan vaatimuspaineissa merkittävä riski oppimisongelmille ja haitta koulutus- ja työelämän kilpailussa. Ne ovat myös yhteiskunnasta syrjäytymisen riskitekijä. 

– Kehityksellisten ongelmien varhainen tunnistaminen ja lapsen toimintakyvyn tukeminen arjessa vuorovaikutuksessa lapsen perheen ja kasvuympäristön kanssa on merkittävä asia niin yksilön, perheen kuin yhteiskunnan tasolla, Haataja sanoo.

Älypotkupuvulla voidaan myös tulevaisuudessa päästä mittaamaan objektiivisesti, miten erilaiset terapiat ja hoitomuodot vaikuttavat lapsen kehitykseen.

– Tämä on miljoonan taalan kysymys länsimaiden terveydenhuollossa. Lisäksi on mahdollista päästä selvittämään kvantitatiivisesti sitä, miten varhainen motorinen kehitys vaikuttaa myöhempään kognitiiviseen kehitykseen, Sampsa Vanhatalo sanoo.

Älypotkupuku liittyy Rhythms in Infant Brain -hankkeeseen (RIB), joka on osa Suomen Akatemian, Lastentautien tutkimussäätiön ja Aivosäätiön rahoittamaa TERVA-ohjelmaa. Monialaista tutkijaryhmää Uudessa lastensairaalassa johtavat neurofysiologi Sampsa Vanhatalo ja lastenneurologi Leena Haataja. Lääkäreiden lisäksi ryhmässä on psykologeja, fysioterapeutteja, sairaanhoitajia ja insinöörejä.

Alkuperäinen tiedote Miia Soininen / Helsingin yliopisto (linkki).

Tutkimusjulkaisu: Airaksinen, M., Räsänen, O., Ilén, E. et al. Automatic Posture and Movement Tracking of Infants with Wearable Movement Sensors. Scientific Reports, January 13, 2020. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56862-5