Keskosen ensimmäinen myssy mittaa aivojen toimintoja

10.11.2010

Miten keksintö syntyi?

Keskoslapsen pää on tennispallon kokoinen. Miten sen pinnalta saadaan mitattua aivosähkökäyriä ja millaisiin käytännön ongelmiin mittaaja törmää? Miksi käyrien mittaaminen on lapsen tulevaisuuden kannalta tärkeää? Perustutkimuksesta soveltavaan tutkimukseen ja kaupallisesti hyödynnettävään laitteeseen kuljettiin pitkä tie. Juha Voipio ja Sampsa Vanhatalo kertovat myssyn tarinan perustutkimuksesta tuotteeksi. 

”Innovaatioasiamiehet luulevat toisinaan, että keksintö on hetkessä syntynyt oivallus, jonka voi myydä saman tien ja rikastua. Meidän tapauksessamme tarvittiin riittävän kokoinen tutkimusryhmä, jonka jäsenillä oli hyvin erilaiset koulutustaustat. Sen lisäksi tarvittiin usean vuosikymmenen määrätietoinen työ, sopivasti onnekkaita sattumia ja riittävä rahoitus,” Juha Voipio listaa.

Nämäkään eivät olisi riittäneet, jos tutkijoilla ei olisi ollut tiettyä poltetta asiaansa.

”Parasta tässä työssä on halu oppia ymmärtämään ja auttaa. Parhaimmillaan uteliaisuus tuottaa tietoa ihmiskunnan hyväksi, ei tutkimusta pelkän tutkimuksen vuoksi,” pohtii Voipio.

Keskosteholla työskentelevä Vanhatalo (kuvassa vasemmalla) täydentää asiaa lääkärin näkökulmasta.

”Koko tutkimustyön motivaatio kumpuaa siitä, että keskosille jää niin paljon jälkiseurauksia. Halu vähentää ja minimoida niitä nousee päivittäisestä työstä.”

Tee-se–itse –menetelmällä mittaustekniikkaa

Tekniikan tohtori, biofyysikko ja professori Juha Voipio liittyi akatemiaprofessori Kai Kailan tutkimusryhmään 1980-luvun alussa.

”Kaila on ollut vauva-EEG-tutkimuksen primus motor, keskushahmo ja tutkimuksen johtaja. Hän on ollut myös lähin työtoverini koko työurani ajan ja tutkimuksen kaikki askeleet on suunniteltu yhdessä,” kiittelee Voipio työtoveriaan.



Kuvassa professorit Kai Kaila (vas.) ja Juha Voipio.

Voipio on iloinen myös siitä, että 1980-luvulla kaikki mittauslaitteet piti rakentaa itse.

"Sen seurauksena meillä osataan laitetekniikka hienomekaniikasta ja elektroniikasta alkaen mikroskooppisten anturien materiaalitekniikoihin saakka.

"Käytössä oli paljon valmista omaa piirisuunnittelua. Tästä on ollut hyötyä aina niissä käänteissä, kun lääketieteen mittauslaitteita on pitänyt jostakin syystä parannella tarkoitukseensa sopiviksi.”

”Yleensä perustutkimuksen ja soveltavan tutkimuksen välillä on iso kuilu. Tässä ryhmässä on alusta lähtien ollut mukana klinikkatyötä tekeviä lääkäreitä. Heidän tukenaan on ollut puolestaan riittävä ryhmä perustutkimusta tekeviä tutkijoita. Kliiniseltä puolelta esitetään kysymys ja siihen etsitään vastauksia perustutkimuksesta. Vastaavasti perustutkimus voi hakea löydöilleen merkitystä kliinisestä maailmasta. Näin kliininen tutkimus ja perustutkimus saadaan keskustelemaan keskenään,” kertoo Voipio.

Mittaustekniikan ongelmia alettiin ratkoa toden teolla, kun keskosten aivosähkökäyristä piti saada jotakin tolkullista tietoa 1990 –luvun lopussa. 

Keskosen aivot tarvitsevat oman EEG-mittarin

EEG–mittaus on kehitetty alun perin aikuisia varten ja sellaisenaan se antaakin riittävää tietoa kehittyneiden aivojen toiminnasta. Biolääketieteen perustutkimuksessa oltiin havaittu, että pikkukeskosten aivojen hermoverkkojen signaalit toimivat eri tavoin kuin aikuisilla. Aikuisten EEG-mittaustekniikka ei havaitse keskosaivojen tärkeimpiä sähköilmiöitä eli hitaita taajuuksia.

”Aiemmin keskoshoito on keskittynyt siihen, että lapsi saadaan pysymään hengissä. Aivojen toimintaan ei ole kiinnitetty erityistä huomiota, vaikka juuri aivojen selviäminen keskosuudesta määrittää lapsen tulevaisuuden. Keskosten epileptiset kohtaukset ovat tavallisia. Ne voivat olla jatkuvia ja tuottaa vahinkoa kehittyvissä aivoissa. Kohtaus ei kuitenkaan näy ulospäin, sillä lapsen aivot eivät ole vielä tarpeeksi hyvin liittyneet lihaksiin, joiden kouristelu kertoisi epilepsiakohtauksista” valaisevat Vanhatalo ja Voipio.

Keskosen hyvinvoinnin turvaamiseksi haluttiin kehittää laite, joka mittaa hitaita aaltoja. Laitetta varten oli kehitetty jo tekniikkaa 1980-luvulta lähtien. Käytössä oli paljon valmista piirisuunnittelua. Hitaiden aaltojen edellyttämät elektrodirakenteet olivat selvillä, kun Kailan, Vanhatalon ja Voipion työ suuntautui EEG-signaaleihin.

”Kailalla oli vahva visio aiheesta ja osasimme siksi satsata DC–EEG:n kehittämiseen,”kertoo Voipio.

Lelunukkeja, kangaskauppoja ja kotikokkausta

Tutkijalla oli monta isoa ongelmaa. Miten saada elektrodit lapsen päähän? Kuinka isoja ne voivat olla ja mihin ne kiinnitetään? Millainen geeli toimii ihon ja elektrodin välissä?

Keskosteholla työskentelevä Sampsa Vanhatalo alkoi kehittää keskosille myssyjä.

”Ensimmäiset prototyypit kehitettiin Arkadianmäen takana, eläinmuseon kellarissa. Joustavista kankaista tehtiin päähineitä, joihin painettiin purjerenkaita, verkkosukkiin kiinnitettiin erilaisia elektrodeja. Verkkosukat pysyivät paikallaan, mutta ongelmaksi nousi se, montako elektrodia lapsen päähän voi laittaa?”

Vanhatalo alkoi kiertää kauppoja.

”Kävin läpi varmaan kaikki Helsingin lelukaupat. Minulla oli mittanauha mukanani ja etsin vauvanukkeja, joiden päänympärys vastaa keskoslapsen päänympärystä. Tein retkiä myös kangaskauppoihin. Tarkoitukseen piti löytää materiaali, joka oli riittävän venyvää ja pesunkestävää. Lundista löytyi lopulta oikeanlainen uimapukukangas,” naureskelee Vanhatalo.

Mikä tahansa ratkaisu olikin, sen piti olla myös riittävän halpa massatuotantoon. Tämän jälkeen Vanhatalo piirteli kotona valkoiselle kankaalle myssyn kaavoja ja ompeli niitä iltakaudet. Oikea malli alkoi hiljalleen hahmottua.

Ihon ja elektrodin väliin tuleva geeli syntyi pitkän tuotekehityksen tuloksena Vanhatalon keittiössä. Lukuisten epäonnistuneiden kokkausyritysten jälkeen sopiva resepti vesiliukoista elintarvikkeissakin käytettävää selluloosajohdannaista höystettynä muilla mausteilla ratkaisi geeliin liittyvät ongelmat.

Kesällä 2009 keskosen elämän ensimmäinen myssy pääsi lopulliseen kuosiinsa eli teolliseen sarjatuotantoon berliiniläisen EEG-myssyvalmistajan toimesta. Euroopan laajuiseen sairaalakäyttöön oikeuttava CE-merkintä saatiin talven 2010 aikana.

”Emme ole itse hyötyneet taloudellisesti tästä EEG-tekniikan kehittämisestä millään tavalla.Yhteistyö teollisen valmistajan kanssa tuo muita merkittäviä hyötyjä.Uusi kehitystyö pääsee laajemmin vaikuttamaan maailmalla ja sitä kautta saa omaankin työhön kliiniset laatuvaatimukset täyttäviä tuotteita,” Vanhatalo ja Voipio iloitsevat.


Teksti: Marja Nousiainen
Kuvat: Sampsa Vanhatalo ja Juha Voipio