Eksoskeleton keventää lihaskuormitusta jopa kolmanneksella

Teksti: Tarja Sinervo

Kuva: Jussi Partanen (henkilökuva) , Liisa Takala (henkilökuva) , Riikka Saurio ja Jussi-Pekka Kulmala (yhdistetty kuva).

Kädet koholla työskentely ja painavien kappaleiden kannattelu lisäävät niska-hartiaseudun sekä selän kuormittumista. Pitkään jatkuvana ylikuormitus voi aiheuttaa tuki- ja liikuntaelinten vaivoja, jotka ovat suurin toimintakykyä haittaava sairausryhmä Suomessa.

Työskentelyn avuksi ja vaivojen ennaltaehkäisyyn on kehitetty puettavia apuvälineitä. Eksoskeleton eli ulkoinen tukiranka tai voimaliivi tukee raajoja erilaisissa tehtävissä. Aktiiviset laitteet toimivat ulkoisen virtalähteen avulla, passiivisten eksoskeletonien kevennyskyky perustuu esimerkiksi jousiin varastoituvaan energiaan.

Kaksi tutkimushanketta selvitti passiivisten eksoskeletonien käyttöä fyysisesti kuormittavassa työssä. Toinen tutkimus vertaili neljää eri mallia teollisessa- ja rakennusalan käytössä, toinen selvitti hoitotyöhön kehitetyn eksoskeletonin toimivuutta.

Tutkimus neljän eri yläraajaeksoskeletonin vaikutuksista

Jyväskylän ammattikorkeakoulun tutkimushankkeessa vertailtiin neljän Suomesta saatavan yläraajaeksoskeletonin (Skelex, Hilti, Comau ja Hapo) vaikutuksia ylävartalon ja alaselän kuormitukseen kädet koholla tehtävissä töissä. Tutkimukset tehtiin sekä laboratoriossa että aidoissa työtilanteissa viidellä eri työpaikalla. Työpaikkamittauksissa selvitettiin myös laitteiden käytettävyyttä.

Hankkeesta vastasi kliinisen biomekaniikan dosentti, vanhempi tutkija Juha-Pekka Kulmala. Liikelaboratoriossa suoritettiin kädennosto 2,5 kg painolla, horisontaalinen sivuliike hartiatasossa 2,5 kg painolla sekä työskentely akkuruuvinvääntimellä ylhäällä ja alhaalla. Laboratoriossa lihasaktiivisuutta mitattiin yhteensä 11 ylävartalon lihaksesta. Työpaikkamittaus tehtiin kahdeksalle koehenkilölle tavanomaisissa työtehtävissä.

Laboratoriomittauksissa kaikilla neljällä tutkitulla eksoskeletonilla havaittiin olevan yläraajan kannattelua keventävä vaikutus.

– Maalaustyössä linjastolla nosteltiin tavaroita maalausta varten ja maalatessa kättä nostettiin ylös ja alas nostohetkellä. Metalliyrityksessä nostettiin erilaisia kappaleita linjastolle korkealle tai kannettiin niitä kymmenen metriä linjastolle, jossa tehtiin yksi nosto. Eräässä kohteessa asennettiin kattovalaisimia ja painotalossa tehtiin stanssausta, johon kuului kartonkien siirtelyä ja prässäystä, Kulmala kuvailee.

Laboratoriomittauksissa kaikilla neljällä tutkitulla eksoskeletonilla havaittiin olevan yläraajan kannattelua keventävä vaikutus. Paras tulos saatiin kahdessa hartialihaksessa, joiden aktiivisuus väheni laitteilla jopa kolmasosalla. Työpaikkamittauksissa eksoskeletonien vaikutus jäi 3,1–21 prosentin välille vaihdellen paljon työtehtävän mukaan. Myös käytettävä laitemalli vaikutti tulokseen.

– Laboratoriotestit päihittävät tutkimuksissa työpaikat, sillä laboratorioissa tutkimustilanne on yksinkertaisempi. Tehtävät liikkeet ovat staattisempia ja vähemmän moniulotteisia kuin autenttisessa ympäristössä. Työpaikalla työskentelyn liikeradat voivat vaihdella enemmän, vaatia tarkkuutta ja hienomotoriikkaa. Tämä kaikki voi vähentää eksoskeletonista saatavaa hyötyä. Tämä näkyi esimerkiksi valaisimen vaihtamisessa. Laite helpotti kyllä käden nostoliikettä, mutta toisaalta rajoitti hiukan selän taakse kallistusta sekä käden siirtämistä haluttuun asentoon. Tarkemmat säädöt, laitteen kevennystason pienentäminen tai pidempi totuttelujakso olisivat saattaneet parantaa tilannetta, Kulmala pohtii.

Sopivan laitteen löytäminen on ratkaiseva tekijä

Vertailevassa tutkimuksessa laitekohtaiset erot olivat merkittäviä niin lihasaktiivisuuden kuin käytettävyydenkin osalta. Kulmalan mukaan on tärkeää huomioida laitteiden väliset rakenteelliset ja toiminnalliset erot ja etsiä työtehtävään parhaiten sopiva malli. Hän kertoo vastaavanlaisia eksoskeletoneja testatun myös kirurgeilla. Heidän työssäänkin laite helpottaa käsien kohoasennossa pitämistä, mutta voi häiritä hienovaraisia liikkeitä, jolloin tarkkuus kärsii.

”Eksoskeletonit soveltuvat parhaiten monotonisiin tehtäviin, jossa toistetaan samaa yksinkertaista liikettä, kuten linjastotyötä tai katon maalausta.”

– Eksoskeletonit soveltuvat parhaiten monotonisiin tehtäviin, jossa toistetaan samaa yksinkertaista liikettä, kuten linjastotyötä tai katon maalausta. Jos työ vaatii enemmän vapaita liikkeitä eikä työtä tehdä koko aikaa kädet koholla, laitteen käytettävyys jää vähäiseksi. Tällöin työn suunnittelu ja rytmitys ovat tärkeitä. Kädet koholla tehtävät työt kannattaisi rytmittää tehtäväksi vaikkapa aamupäivän aikana. Jos työasennot vaihtelevat jatkuvasti, mahdolliset haitat voivat jäädä suuriksi hyötyyn nähden.

– Jos eksoskeletonia joutuu kuljettamaan päivittäin työmaalle ja sitä käyttää harvakseltaan, käytettävyys kärsii. Käytettävyys helpottuu, jos laitetta voi säilyttää työpaikalla ja pitää siinä samalle ihmiselle tehdyt säädöt. Työn luonne ja olosuhteet ratkaisevat, onko eksoskeletonista enemmän hyötyä kuin haittaa. Kulmala uskoo, että ala kehittyy edelleen ja uusien laitteiden ilmestyessä markkinoille päästään entistä parempaan käyttömukavuuteen.

Hoitotyössä eksoskeletonista saatiin hyviä kokemuksia

Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT ja Työterveyslaitos toteuttivat yhdessä tutkimuksen Eksoskeletonit ja hoitajan muuttuva työarki (TUEKS). Siinä selvitettiin eksoskeletonien vaikutusta erityisesti hoitotyön fyysiseen kuormittavuuteen. Tutkimuksessa selvitettiin myös edellytyksiä eksoskeletonin käyttöönottoon hoitoalalla ja toteutettiin opas eksoskeletonien käyttöönotosta hoito- ja hoivatyössä.

Tutkimuksessa käytetty passiivinen eksoskeleton oli hoitotyöhön soveltuva Auxivo LiftSuit®, joka tukee selkää nostettaessa esineitä vyötärötason alapuolelta ja kun työskennellään eteenpäin taipuneessa asennossa. Liivin elastinen tekstiilijousi toimii kuminauhan tavoin tukemalla selkää. Projektipäällikkö, nuorempi tutkija Riika Saurio pitää tärkeänä sitä, että eksoskeleton on helposti pestävissä pesukoneessa ja sen osat voi pyyhkiä myös desinfiointiaineilla.

Kenttätutkimus toteutettiin kahdessa tehostetun palveluasumisen ryhmäkodissa. 12 osallistujaa sai eksoskeletonin henkilökohtaiseen käyttöönsä perehdytyksen jälkeen. Haastatteluiden ja käyttöpäiväkirjan avulla kerättiin tietoja käyttökokemuksista.

– Niin mittausten kuin haastattelujenkin perusteella eksoskeleton on potentiaalinen apuväline hoitotyössä. Työterveyslaitoksen tekemien fysiologisten mittausten mukaan se vähentää kokonaiskuormitusta 7 %. Vaikka tämä lukema voi tuntua pieneltä, pitkäaikainen käyttö voi tuottaa merkittävää helpotusta fyysiseen kuormitukseen. Parhaimmillaan laite vähensi lihaksiston kuormitusta keskimäärin 25 %, kun kyseessä olivat kuormittavimmat, vuoteeseen hoitamiseen liittyvät tehtävät. Kaikista suurimman hyödyn hoitajat kokivat saavansa suihkutuspäivinä, jolloin asiakas siirretään suihkulaverille ja häntä pestessä työskennellään paljon etukumarassa, Saurio kertoo.

Eksoskeletonin keveys ja helppo puhdistettavuus olivat tärkeitä ominaisuuksia. Hoitajat kertoivat eksoskeletonin myös muistuttavan työergonomian tärkeydestä.

Eksoskeletonin keveys ja helppo puhdistettavuus olivat tärkeitä ominaisuuksia. Hoitajat kertoivat eksoskeletonin myös muistuttavan työergonomian tärkeydestä. Eräs omaishoitajana aiemmin toiminut potilas arveli, että jos hänellä olisi ollut apuna kyseinen laite, olisi hän voinut jaksaa hoitaa läheistään pidempään.

Haittapuolia eksoskeletonin käytössä nimettiin varsin vähän. Kevyttä, asuun hyvin istuvaa laitetta eivät potilaatkaan ihmetelleet. Haasteena nähtiin lähinnä jonkinasteinen epämukavuus.

Viestintä, motivointi ja jatkuva tuki ovat käyttöönotossa tärkeitä

– Laitteen käyttöönottoon tulee kiinnittää erityistä huomiota. Lähiesihenkilön rooli ja sitoutuminen asiaan on erityisen merkittävää. Hoitajille tulee kertoa, miksi eksoskeletonia käytetään, mitä hyötyä siitä on, miten sen kanssa toimitaan ja kenen puoleen voi kääntyä, jos tulee kysyttävää, Saurio sanoo.

Tutkimuksessa luotiin myös eksoskeletonin käyttöön ottamiseen liittyvä opas esihenkilöille. Se kertoo, mitä käyttöönotto vaatii organisaatiolta, johtamiselta ja hoitohenkilöstöltä. Saurio uskoo, että eksoskeletonit ovat tulevaisuudessa yksi hyvä keino työelämän haasteisiin.

– Kysyimme testaajilta, että olisitko valmis käyttämään jonkinlaista eksoskeletonia tulevaisuudessa. Jokainen heistä vastasi myöntävästi. Hoitajat iloitsivat erityisesti siitä, että apuväline oli kehitetty heidän omaan käyttöönsä – sote-alan uutuuslaitteet kun ovat yleensä suunnattuja potilaita varten. Osallistujat korostivat, että ikääntyvässä yhteiskunnassamme on suuri tarve kehittää ratkaisuja ja työtapoja, jotka mahdollistavat hoitajien paremman työssäjaksamisen, Saurio kiteyttää.