Tekoäly voi tulevaisuudessa arvioida kipusi

Puettavat älylaitteet pystyvät tarkkailemaan hyvinvointiasi ja neuvomaan sinua huolehtimaan itsestäsi paremmin arjessa. Tekoälyn käyttö onkin jo yleistä hyvinvoinnin edistämisessä mutta terveydenhuollossa sen hyödyntäminen on vielä rajallista, erityisesti oireiden tunnistamisessa. Miltä tuntuisi, jos tekoäly arvioisi myös kipuasi sairaalassa?

Älylaitteet mittaavat elimistöstä helposti mitattavia muuttujia, kuten sykettä ja liikettä. Uutta on se, että tekoäly kykenee keräämään tietoa pitkäjaksoisesti, oppimaan aikaisemmasta datasta ja yhdistämään eri tietoja kuvatessaan yhtä ilmiötä. Oireiden monitoroinnin kannalta tämä on lupaavaa, sillä oireella tarkoitetaan potilaan subjektiivista vaivaa tai tuntemusta, kuten kipu, pahoinvointi tai sekavuus.

Kivun arvio perustuu henkilön omaan arvioon aina kun se on mahdollista. Kivun kokemukseen vaikuttavat potilaan aikaisemmat kokemukset, tunteet ja odotukset. Juuri nämä kivun ominaisuudet tekevät kivun arvioinnista sekä haastavaa että mielenkiintoista tekoälyn käytön kannalta.

Aikaisemmissa tutkimuksissa on onnistuttu erottelemaan koneoppimismallien avulla kipua kivuttomasta tilanteesta. Malleissa käytetyt muuttujat liittyvät sympaattisen hermoston aktivoitumiseen (sykkeen nousu, hikoilu, hengityksen tihentyminen) ja tyypillisen kipukäyttäytymisen monitorointiin. Kipukäytöstä on arvoitu erityisesti kasvojen ilmeestä, joita on tutkittu kasvolihasten aktivoitumista mittaamalla ja tietokonenäköä käyttämällä. Kivun objektiiviseen arviointiin ei kuitenkaan vielä ole kehitetty kliinisesti käytettävää mittaria.

Älykäs kipumittari -tutkimuksessa kehitetään lääkinnällistä laitetta, jonka avulla voidaan arvioida kipua potilailla, jotka eivät pysty itse kertomaan kivusta. Kehitettävän laitteen potilaaseen kiinnitettävät langattomat sensorit keräävät tietoa sympaattisen hermoston tilasta ja kasvojen ilmeistä, ja ne yhdistetään algoritmin avulla kipua kuvaavaksi malliksi. Tutkimuksessamme terveille vapaaehtoisille koehenkilöille tehdyissä kiputesteissä testattiin Älykäs kipumittari -laitteen prototyyppiä. Kipua pystyttiin erottelemaan kolmeen luokkaan: kivuttomuus, lievä kipu ja kohtainen/kova kipu. Muuttujista parhaiten kipuun yhdistyivät hikoilu ja syke. Kasvojen lihasten aktivoitumisesta kivun yhteydessä saatiin lisätietoa, joka vahvisti mallia. (1,2)

Älykkään kipumittarin automaattisilla hälytyksillä ja kirjauksilla on tarkoitus helpottaa terveydenhuollon ammattilaisten työtä, tehostaa hoitoprosesseja ja parantaa potilasturvallisuutta. Tarvitaan kuitenkin monitieteistä yhteistyötä, useita kliinisiä testejä ja laitteen sekä ohjelmistojen kehittämistyötä, jotta älykkäästä kipumittarista voi tulla lääkinnällinen laite. Laitteiden käyttäjien eli potilaiden ja terveydenhuollon ammattilaisten osallistuminen laitteiden kehitysprosessiin on ensisijaisen tärkeää. Käyttäjien tarpeet, kokemus hyödyistä ja käytettävyys määrittelevät lopulta sen, käytetäänkö laitteita terveydenhuollossa.

Riitta Rosio
Kirjoittaja on fysioterapeutti ja väitöskirjatutkija, joka toimii projektitutkijana Turun yliopiston hoitotieteen laitoksella. Hänen väitöstutkimuksensa on osa monitieteistä projektia, jossa kehitetään lääkinnällistä laitetta automaattiseen kivunarviointiin tehohoitoympäristöön kommunikoimaan kykenemättömille potilaille.

Lähteet:

• Jiang M, Mieronkoski R, Syrjälä E, Anzanpour A, Terävä V, Rahmani AM, Salanterä S, Aantaa R, Hagelberg N, Liljeberg P. Acute pain intensity monitoring with the classification of multiple physiological parameters. J Clin Monit Comput. 2019 Jun;33(3):493-507.
• Mieronkoski R, Syrjälä E, Jiang M, Rahmani A, Pahikkala T, Liljeberg P & Salanterä S. (2020) Developing a pain intensity prediction model using facial expression: A feasibility study with electromyography. PLOS ONE 15(7): e0235545.

Kuvalähde: Pixapay