Puettava robotiikka apuna liikuntavammaisten lasten kuntoutuksessa
Lapsen liikkumisen vaikeudet vaikuttavat osallisuuteen. Juha-Pekka Kulmalan tutkimushankkeessa selvitetään, voiko puettava robotiikka tehdä CP-vammaisten lasten kävelemisestä vaivattomampaa.
Ihmiselle on tärkeää tuntea kuuluvansa joukkoon iästä riippumatta. Erityisen tärkeää se on lapsille ja nuorille, joiden loppuelämän pohja luodaan elämän ensimmäisinä vuosina.
”Jos liikkuminen on hankalaa ja raskasta esimerkiksi vamman takia, kavereiden mukana voi olla vaikea pysyä”, sanoo kliinisen biomekaniikan dosentti Juha-Pekka Kulmala.
Ympäröivän yhteiskunnan tulisi huomioida vammaisuutta paremmin, eikä osallisuuden tulisi vaatia vammattomuutta. Samaan aikaan on tärkeää tarjota kuntoutusta ja tukea liikuntavammaisten elämänlaadun parantamiseksi.
CP-vamma on yksi liikkumisen vaikeuksia aiheuttava vamma. Sen voi aiheuttaa ennen syntymää tai syntymän aikana saatu aivoverenvuoto tai hapen puutos, mutta usein syy jää tuntemattomaksi. CP-vamma ei ole kehitysvamma, vaikka kehitysvammaisella voikin olla CP-vamma. CP-vammaisen motorinen kehitys viivästyy ja tekee esimerkiksi kävelemisestä hyvin poikkeavaa. Yleensä ihmiset kävelevät kantapää edellä ja rullaavat päkiälle kun taas CP-vammaisen askellus alkaa usein päkiä edellä. On epäselvää, miksi normaalin kävelymallin oppiminen on hankalaa: vaikuttavako taustalla neuraaliset aivovammasta johtuvat tekijät tai esimerkiksi lihasheikkoudesta johtuvat liikekompensaatiot.
Robottipukuja käytetään toistaiseksi vain kuntoutukseen
Vuonna 2018 Juha-Pekka Kulmala teki tutkijavaihdon Harvardin yliopiston biodesign-laboratoriossa, missä hän tutustui puettavaan robotiikkaan. Puettavalla robotiikalla tarkoitetaan sähköistettyjä tai passiivisia tukirankoja, jotka vaihtelevat kooltaan. Osa on kevyempiä ja avustavat yksittäistä kehon osaan, kuten esimerkiksi nilkkaa. Osa taas on kokonaisvaltaisempia tukirankoja, jotka pystyvät kannattelemaan vaikkapa selkäydinvammaisen koko kehon painoa.
Toistaiseksi puettavaa robotiikkaa on käytetty lähinnä kuntoutuslaitoksissa. Tuoreen tutkimuksen mukaan vain viiden päivän harjoittelu paransi aikuisten aivoinfarktipotilaiden kävelyn sujuvuutta merkittävästi. Kulmalan mukaan alalla tähdätään kuitenkin siihen, että robotti voisi olla kuin nilkkatuki, jonka voi pukea aamulla ja riisua illalla.
”Laitteiden akut eivät ole vielä riittävän kestäviä eikä ohjaus tarpeeksi tarkkaa: laite saattaa jatkaa liikettä, kun ihminen on jo pysähtynyt, jolloin riski kaatumiselle kasvaa”, Kulmala kertoo.
Nilkkarobotti avustaa ja korjaa liikerataa
HUS oli ensimmäinen sairaala Euroopassa, johon hankittiin kävelyä avustava robottipuku muutama vuosi sitten. Pukua kokeiltiin CP-vammaisten lasten kävelyssä ja tulokset olivat lupaavia. Nyt edessä on syväluotaavampi kuntoutustutkimus.
CP-vamman vaikutusta liikkumis- ja toimintakykyyn mitataan tasoittain yhdestä viiteen: Ykkös- ja kakkostasolla kävely sujuu suhteellisen hyvin, kolmostasolla tarvitaan apuvälineitä ja nelos- ja vitostasolla itsenäinen liikkuminen ei ole mahdollista vaan käytössä on esimerkiksi pyörätuoli. Tutkimuksessa keskitytään henkilöihin, jotka toimintakyvyltään sopivat ykkös-, kakkos- ja kolmostasoille.
Tulevan kevään aikana kootaan kaksi ryhmää, joiden kävelyn kuntoutustuloksia verrataan keskenään: ensimmäisen ryhmän kuntoutus toteutetaan perinteisellä tavalla eli fysioterapeutin ohjaamana kävelymatolla. Toisen ryhmän jäsenet pitävät kuntoutuksessa yllään robottipukua.
Robottipuku koostuu pohkeen ympärille kiristettävästä kinnitysosasta , josta lähtee kaapelit kuntoutettavan nilkan etu- ja takapuolelle sekä lantion kohdalla sijaitsevista akuista ja moottorista. Kuntoutussession aikana kuntoutettava kävelee itse samalla kun laite avustaa kävelyä ja korjaa liikerataa: puvun avulla jalkaterä nousee helpommin ja nilkka ojentuu halutulla tavalla. Myös laitteen avustasoa voidaan säätää.
Kuntoutuksella pyritään siihen, että käveleminen olisi taloudellisempaa. Taloudellisuudella tarkoitetaan sitä, miten paljon voimavaroja kuluu tietyn matkan taittamiseksi. Mitä vähemmän kuntoutettava hengästyy tietyn matkan taittamiseksi, sitä taloudellisempaa käveleminen on.
Tällä hetkellä pukuja on Suomessa vasta yksi, mutta tulevaisuudessa voi olla toisin.
”Kyseessä on mittava investointi. Jos näitä pukuja hankittaisiin kuntoutuspaikkoihin, pitää olla näyttöä siitä, että puvun käyttämisestä on oikeasti hyötyä.”
Juha-Pekka Kulmalan työryhmä sai 30 000 euron apurahan tutkimuksen toteuttamiseen vuoden 2022 apurahahaussa.