2/2017

Tulevaisuuteen hyvinvointia kolmiulotteisuudella

Kirjoittajat: Hannu Hyyppä, Marika Ahlavuo, Matias Hyyppä, Kaisa Jaalama, Matti Kurkela, Juho-Pekka Virtanen, Jussi-Matti Kallio, Matti Vaaja, Petri Rönnholm, Arttu Julin, Juha Hyyppä.

Taustaa

Digitaalinen vallankumous on ravistellut yhteiskuntaamme muuttaen liike-elämää, terveydenhuoltoa ja hyvinvointia  sekä yhteydenpitoa (Ahlavuo 2016). Hyvinvointiteknologian 3D-sovelluksia ovat muun muassa erilaiset anturit ja robotiikkaratkaisut, joita käytetään tukemaan fyysisen kunnon ylläpitoa, seurantaa, ja kuntoutusta, yksilön turvallisuuteen liittyvät teknologiat ja palvelut, apuvälineet ja robotit, hyvinvointiin ja terveyteen liittyvät pelisovellukset sekä erilaiset virtuaali- ja lisätyn todellisuuden ratkaisut (Soini 2014; Linturi 2015).

Yksilön hyvinvointi koostuu henkisestä ja fyysisestä hyvinvoinnista, jotka ovat yhteydessä paitsi toisiinsa, myös moniin ympäristön tekijöihin. Ympäristön olosuhteiden (sisäilman laatu, lämpötila, jne.) lisäksi myös ympäristön saavutettavuus, havaittavuus ja ympäristön tarjoamat mahdollisuudet vaikuttavat hyvinvointiin. 3D-mittauksen tekniikat soveltuvat tehokkaaseen ja monipuoliseen fyysisen maailman ja objektien mittaamiseen. Ne vastaavat hyvinvoinnin seurannan tarpeeseen mittaamalla sekä yksilön että ympäristön fyysisiä ominaisuuksia. Lisäksi 3D-mittauksen tekniikat yhdistettynä mobiiliteknologiaan ja koneoppimiseen avaavat uusia näkymiä myös yksilön toimintakyvyn edistämiseen, parantumiseen ja ylläpysymiseen teknologian keinoin.

Hyvinvointialalla (a) kehittynyt ja edullisempi teknologia mahdollistaa enemmän mittauksia kehon sisältä, kehon pinnalta ja ympäristöstä (Viik 2016; Hyyppä ym. 2016), (b) digitaalinen jalanjälki on analysoitavissa ja jalostettavissa uudenlaisiksi tuotteiksi myös hyvinvoinnin tarpeisiin (Ahlavuo 2016), (c) hyvinvoinnin seuraamisesta tulee globaalia (Tulevaisuusvaliokunta 2013) ja (d) liikkumisratkaisut ja tietoisuus ympäristöstä sekä sen mahdollisuuksista kasvavat.

Automatisoidut 3D-mittaukset tuottavat jo nykyään hyvinvointialan tarpeisiin tarkkoja mallinnuksia. Laserkeilaimet, etäisyyskamerat, digitaalivalokuvaus ja erilaiset lääketieteelliset kuvantamismenetelmät sekä erilaiset IoT-anturit ovat toistaiseksi parhaita monipuolisiin mittauksiin ja mallinnuksiin (Ahlavuo 2016; Turkki 2013). 3D-mittauksen etuja ovat nopeus, tarkkuus ja toimivuus monenlaisissa kohteissa. Mittauksen rinnalle tarvitaan menetelmiä, joilla valtavan tietomäärän tallentaminen ja havainnollistaminen kompaktissa muodossa onnistuu.

3D-tulostus yleistyy hyvinvointialalla

Kolmiulotteinen tulostus eli pikamallinnus on tietokoneella olevan digitaalisen aineiston tulostamista fyysiseen, kolmiulotteiseen muotoon. 3D-tulostusta käytetään yhä enemmän hyvinvointialan tarpeisiin. Materiaaleina voidaan käyttää esim. selluloosaa, muovia, metallia, keraamisia aineita, lasia ja kudosta. Menetelmällä voidaan tehdä proteeseja, implantteja, silmälaseja ja jopa sisäelimiä. (Virtanen 2016.)  Pikamallinnuksia hyödynnetään nykyään laajasti mm. yksilöllisesti tulostetuissa pohjallisissa, luu- ja hammasimplanteissa sekä proteesien valmistuksessa. Osana rakennetun ympäristön esteettömyyden parantamista 3D-tulostuksen avulla on myös valmistettu kosketeltavia 3D-karttoja näkövammaisille.

Erilaiset tilat ja rakennukset saadaan nopeasti kolmiulotteisiksi

Kiinteistön esittelyissä ja rakennussuunnittelussa kolmiulotteisuus on otettu laajalti käyttöön, mutta varsinaiset hyvinvointisovellukset ovat vielä vähissä. Kolmiulotteisuus tuo etuja tilojen toimivuuden tarkasteluun. Työasentoja, -liikkeitä ja -ympäristöjä voidaan testata virtuaalimallissa ennakkoon ja jopa seurata reaaliaikaisesti. Sairaaloiden ja terveyskeskuksien palveluiden toimivuutta  on testattu virtuaalisesti mm.  Seinäjoen ammattikorkeakoulun virtuaalilaboratoriossa (Yli-Karhu ym. 2011). Tilojen toimivuus ja logistiset toiminnot optimoituvat erilaisilla käyttäjäkokeilla. Lääkärit voivat esimerkiksi varmistaa suunniteltavan leikkaussalin toimivuuden jo suunnitteluvaiheessa.

Esteettömyydestä tietoa 3D-mittauksilla

Rakennetun ympäristön esteettömyyskartoituksessa hyödynnetään yhä enemmän kolmiulotteisia aineistoja. 3D-mallien avulla voidaan rakennetun ympäristön liikuntaesteiden lisäksi arvioida opasteiden, ympäristön värien ja valaistuksen toimivuutta. Tulevaisuudessa pyörätuoli voi tunnistaa alueet, joilla eteneminen on turvallista ja sujuvaa tai tarvittaessa suunnitella vaihtoehtoisen reitin karttapalvelun avulla. 3D-malleihin perustuvia sovelluksia voidaan hyödyntää palveluna ihmisryhmille, jotka tarvitsevat jostakin syystä tukea arjen toimintansa ja liikkumisensa suunnitteluun. Virtuaalimallit voivat auttaa myös sosiaalisesti ja kognitiivisesti esteettömän ympäristön tarvitsijoita, jolloin ne voivat toimia ikäihmisten toiminnan tukena kuten visuaalisen ja auditiivisen ympäristön näkökulmasta aistirajoitteisten tueksi.

Robotiikan käyttö hyvinvoinnissa tulee lisääntymään

3D-mittauksen ja automaattisten analyysien kehittäminen liittyy läheisesti robotiikkaan. Teollisuuden lisäksi robotit tulevat hyvinvointiin ja terveydenhuoltoon. Tällä hetkellä robotteja on käytetty mm. vuorovaikutuksen ja kommunikoinnin parantamiseen, unettomuuteen ja hoivatyön helpottamiseen. Tulevaisuudessa edistyneemmät robotit vaativat liikeratojensa ja ympäristön havainnointiin jatkuvaa kolmiulotteista kartoittamista, jolloin liikkeen nopeus, suunta ja kulma on tunnettava.

Roboautot ovat osaltaan esimerkki hyvinvoinnin lisääntymisestä; sen avulla ajokortittomat ja liikuntavammaiset, sokeat ym. voivat nauttia kulkuneuvon kyydistä. Ajoneuvo kykenee itsenäisesti suunnittelemaan reittinsä ja toimimaan liikenteen seassa. Teknologia uudistaa taksi- ja bussipalvelut, lasten koulukuljetukset harvaan asutulla alueella, sairastuneen  viemisen  nopeasti  sairaalaan  ja joustavan  matkustamisen,  joissa auto itsenäisesti kuljettaa nukkuvat matkustajat yöllä vaikkapa Lappiin lomailemaan. (Hyyppä ym. 2016).

Ikääntyneiden teknologia kehittyy vauhdilla

Ikäihmisille suunnattua teknologiaa on tarjolla runsaasti. Osa on tarkoitettu kotikäyttöön, osa helpottamaan heidän hoitoaan laitoksissa. Ikäihmisten 3D-teknologiasovelluksia ovat älylattiat ja -matot,  paikannuslaitteet ja  -rannekkeet sekä erilaiset helppokäyttöratkaisut (Nordlund ym. 2014; Forsberg & Lamponen 2014).

Hyvinvointi- ja vaatealat hyödyntävät samantyyppisiä vartalomallinnuksia

Ihmiskehoa mallintavat 3D-mittaukset sopivat painon, pituuden, vartalon mittojen ja kehon liikkeiden seurantaan kuten myös sisäelinten mallinnuksiin. Tulosten avulla voidaan rakentaa yksilöllisiä sovelluksia hyvinvointia varten, kuntosaleille ja vaatealan, varsinkin terveysvaatteiden tarpeisiin. Tarkan henkilökohtaisen tiedon avulla fyysisten harjoitusten tuloksia voidaan seurata ja harjoituksia kohdentaa entistä tarkemmin. (Pitkänen 2016).

Mallinnettua kehoa voidaan tulevaisuudessa hyödyntää protetiikassa. Tarkka kolmiulotteinen aineisto toimii ”varmuuskopiona” kehon fyysisestä tilasta tietyllä ajanhetkellä. Nykyään osa jääkiekkopelaajista ottaa hampaistaan valokset uran alussa, jotta tulevaisuudessa geometrinen tieto varmistaa proteesin sopivuuden mahdollisissa onnettomuustilanteissa.

Eläimet ja niiden hyvinvoinnin seuranta

Myös kotitalouseläinten rakenteen kuvantamista voidaan tehdä 3D-skannaus- ja kameratekniikan avulla. Tällä tavoin on mahdollista tutkia eläinten rakennetta ja terveyttä virtuaalisesti etänä paikasta riippumatta pilvipalveluna. Sama teknologia helpottaa jalostusasiantuntijoiden ja eläinlääkäreiden työtä sekä hyödyttää maatalousyrittäjiä. (Liiveri 2016).

Virtuaalisovelluksilla helpotetaan ihmisten pelkotiloja ja lisätään hyvinvointia

Virtuaalisovelluksia käytetään jo terapeuttisena ympäristönä postraumaattisessa stressioireyhtymässä. Lisäksi virtuaaliympäristössä voidaan harjoittaa tasapainoelimistöä tai siedättää pelkotiloja. Ihmiset pääsevät virtuaalimaailmaa hyödyntävissä todenmukaisissa ratkaisuissa vähitellen totuttua nopeampaan dialogiin, vaikka ovatkin fyysisesti muualla. (Botella ym. 2015; Hartanto ym. 2014; Ahlavuo 2016). Vähitellen mahdollisimman aito läsnäolontunne auttaa myös syrjäytymisen hallinnassa, kun perinteiset vuorovaikutuksen tavat yhdistyvät digitaalisiin ja visuaalisiin esittämisen tapoihin.

Tulevaisuus on neliulotteinen

Tulevaisuuden teknologioiden radikaalit ratkaisut kuten ihmisten tunnistusmenetelmät, halvat 3D-kudosprintterit ja ympäristön mallinnus sekä painettavat sensorit vaikuttavat hyvinvointiimme (Tulevaisuusvaliokunta 2013; Linturi 2015; Hyyppä 2012). Samalla ne lisäävät todellisuuteemme aikaulottuvuuden, jolloin seurataan reaaliaikaisesti muutoksia kehossa ja ympäristössä. Teknologia muuttaa hyvinvoinnin ja ihmisen suhdetta. Yhdistämällä robotiikkaa ja paikannusta virtuaaliteknologian kanssa saadaan korkeatasoisia apuvälineitä ja sovelluksia.  Hyvinvointialan 3D-sovellusten kehittäminen, testaus ja käytäntöön vieminen vaativat poikkeuksellisen laajaa poikkialaista yhteistyötä, jotta teknologia tukee paremmin arkista hyvinvointia. Pelkän teknisen kehityksen lisäksi tarvitsemme pohdintaa eettisesti kestävästä toiminnasta ja hyvinvointipalvelujen asiakkaiden omien valintojen sekä arvojen kunnioittamista.

Kirjoittajat

Hannu Hyyppä, professori, TkT, dos. Aalto-yliopistossa, Laserkeilaustutkimuksen huippuyksikössä ja  digitaalisuuden erityisasiantuntija Humakissa, hannu.hyyppa(at)aalto.fi
Marika Ahlavuo, tiedetuottaja, kulttuurituottaja Aalto-yliopistossa Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutissa (MeMo) sekä tiedetuottaja ja asiantuntija Humakissa, marika.ahlavuo(at)aalto.fi
Matias Hyyppä, tekn. yo, Aalto-yliopisto, Perustieteiden korkeakoulu, juho.hyyppa(at)aalto.fi
Kaisa Jaalama, urban designer, HTM, Aalto-yliopisto, MeMo, kaisa.jaalama(at)aalto.fi
Matti Kurkela, studio manager, TkL, TaM, Aalto-yliopisto, MeMo, matti.kurkela(at)aalto.fi
Juho-Pekka Virtanen, tohtorikoulutettava, TaM, Aalto-yliopisto, MeMo, juho-pekka.virtanen(at)aalto.fi
Jussi-Matti Kallio, projektisuunnittelija, SeAMK Elintarvike ja maatalous, jussi-matti.kallio(at)seamk.fi
Matti Vaaja, tutkijatohtori, TkT, Aalto-yliopisto, MeMo, matti.t.vaaja(at)aalto.fi
Petri Rönnholm, vanhempi yliopistonlehtori, TkT, Aalto-yliopisto, Geoinformatiikka, petri.ronnholm(at)aalto.fi
Arttu Julin, tohtorikoulutettava, DI, Aalto-yliopisto, MeMo, arttu.julin(at)aalto.fi
Juha Hyyppä, professori, TkT, Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus, juha.coelasr(at)gmail.com

Ahlavuo, Marika. 2016. Digitaalisuuden haasteita kulttuurituottajille. Muutosvoimana 3D-virtuaalisuus. Humak 2016.

Botella, Cristina & Serrano, Berenice & Baños, Rosa M & Garcia-Palacios, Azucena. 2015. Virtual reality exposure-based therapy for the treatment of post-traumatic stress disorder: a review of its efficacy, the adequacy of the treatment protocol, and its acceptability. Neuropsychiatr Dis Treat. 2015; 11: 2533–2545.

Forsberg, Kristina & Lamponen, Matti. 2014, Apua paikalle – Kooste avunpyyntöjärjestelmistä 7/2014. KÄKÄTE-projekti. Vanhustyön keskusliitto ja Vanhus- ja lähimmäispalvelun liitto ry.

Hartanto, D. & Kampmann, I. L. & Morina, N. & Emmelkamp, P. G. M. & Neerincx, M. A. & Brinkman, W. 2014. Controlling social stress in virtual reality environments. Public Library of Science, PloS One, 9(3).

Hyyppä, Hannu (toim). 2012. Rakennus- ja kiinteistöalan tulevaisuuden näkymiä. Metropolia Ammattikorkeakoulu, rakennus- ja kiinteistöala 2012.

Hyyppä, Juha & Hyyppä, Hannu & Jaakkola, Anttoni & Matikainen, Leena & Ahlavuo, Marika & Virtanen, Juho-Pekka. 2016. Autonomiset ajoneuvot ja laserkeilaus. Maankäyttö 4/2016:14-18.
www.maankaytto.fi/arkisto/mk416/mk416_1945_hyyppa_et_al.pdf

Liiveri. 2016. Seinäjoen Seudun Kehittämisyhdistys. 3D-tekniikkaan perustuva karjatalouden tarkkailuhanke. Haettu 10.4.2017 www.liiveri.fi/ajankohtaista.

Linturi, Risto. 2015. Technology as an enabler of sustainable well-being in the modern society. Sitra Studies 103.

Nordlund, Marika & Stenberg, Lea & Forsberg, Kristina & Nykänen, Jaana  & Ranta, Paula & Virkkunen, Anne. 2014. Ikäteknologian monimuotoinen maailma –  KÄKÄTE-projektin loppuraportti 4/2014. Vanhustyön keskusliitto ja Vanhus- ja lähimmäispalvelun liitto ry.

Pitkänen, Mimmi. 2016. Turun Sanomat 12.10.2016. 3D-teknologiaa halutaan hyödyntää terveys- ja vaatealalla. Haettu 10.4.2017 http://hyvinvointi.ts.fi/tyyli/3d-teknologiaa-halutaan-hyodyntaa-terveys-vaatealalla/

Soini, Mikael. 2014. Hyvinvointi- ja terveysteknologia – Health technology. Haettu 10.4.2017 https://wiki.metropolia.fi/display/alykas/Hyvinvointi-+ja+terveysteknologia+-+Health+technology

Tulevaisuusvaliokunta. 2013. Suomen sata uutta mahdollisuutta: radikaalit teknologiset ratkaisut. Toim. Risto Linturi & Osmo Kuusi & Toni Ahlqvist. Eduskunnan tulevaisuusvaliokunnan julkaisu 6/2013. 189 s.

Turkki, Teppo. 2013. Japani löysi innovaatioiden ekosysteemit. Haettu 10.4.2017. https://www.sitra.fi/blogit/japani-loysi-innovaatioiden-ekosysteemit/

Viik, Jari. 2016. Terveysteknologia. Tampereen teknillinen yliopisto. Elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitos. BioMediTech.

Yli-Karhu, Tiina & Kotilainen, Helinä & Nykänen, Esa & Porkka, Janne. Käyttäjälähtöinen Y-talo -hankkeen loppuraportti. 2011. Julkaisusarja B: Raportit. 2011. Etelä-Pohjanmaan sairaanhoitopiiri.

Edellinen artikkeliSeuraava artikkeli

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *