Lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimuksessa kehitettiin menetelmiä ihmisen biomekaanisen liikeanalyysin tekemiseen liikelaboratorioympäristön ulkopuolella. Ihmisen liikeanalyysin avulla saadaan tietoa esimerkiksi tuki- ja liikuntaelimistön sairauksista, mutta kattava liikeanalyysi vaatii tutkittavan mittaamista erityisessä liikelaboratoriossa.
Liikelaboratoriossa tehtäviin mittauksiin kuuluu itse mittauksen lisäksi tutkittavan valmistelu esimerkiksi kiinnittämällä tähän heijastavia merkkipisteitä, joten prosessi vie aikaa. Lisäksi liikelaboratorion laitteiden käyttö sekä kerätyn datan analysointi vaatii erityisosaamista. Vastaavien tutkimusten mahdollistaminen liikelaboratorion ulkopuolella toisi biomekaanisen liikeanalyysin helpommin saataville, jolloin sitä voisi käyttää useammin ja nopeammin. Tällöin esimerkiksi nivelsairauspotilaiden hoito voisi tehostua.
Väitöstutkimuksessa tutkittiin kahta mahdollista “kevyttä” mittausteknologiaa liikelaboratoriomittausten korvaamiseksi: puettavia liikeantureita sekä yhteen videokameraan pohjaavaa analyysiä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimuksessa havaittiin, että kevyillä mittausteknologioilla voidaan arvioida biomekaanisia suureita kuten nivelkulmia ja niveliin kohdistuvia kuormituksia, joiden laskemiseen tyypillisesti tarvitaan liikelaboratoriossa tehtyjä mittauksia ja laskennallisesti raskaita analyysejä. Vaikka kevyillä mittausteknologioilla saadut arviot eivät ole yhtä tarkkoja kuin liikelaboratoriossa kerätystä datasta lasketut vastaavat suureet, kevyiden mittausteknologioiden käyttö mahdollistaa liikemittausten suorittamisen paljon nopeammin ja paikasta riippumatta, esimerkiksi ulkona liikkeen luonnollisessa ympäristössä tai tutkittavan omassa kodissa.
Osa näistä mittauksista voidaan kevyiden teknologioiden ja väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla myös analysoida reaaliajassa, mikä voi olla hyödyllistä, jos tutkittavaa halutaan ohjeistaa esimerkiksi vähemmän kuormittavaan liiketekniikkaan jo liikkeen suorituksen aikana.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Väitöstutkimuksessa kehitettyjä menetelmiä voitaisiin käyttää esimerkiksi ohjeistamaan polvivaivaista henkilöä kävelemään siten, että polveen tai sen tiettyyn osaan kohdistuu vähemmän rasitusta. Vaikka tällainen on ollut mahdollista aikaisemminkin liikelaboratorion avulla, väitöstutkimuksessa kehitettiin menetelmiä saamaan vastaavia tuloksia kevyiden mittausteknologioiden avulla. Tämä mahdollistaa menetelmien paremman saatavuuden ja kustannustehokkaamman käytön.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimuksessa aineistossa käytettiin sekä olemassa olevaa liikedataa että Itä-Suomen yliopiston HUMEA-liikelaboratoriossa kerättyä liikedataa, joka kerättiin vapaaehtoisilta osallistujilta tutkimuksen aikana. Tuki- ja liikuntaelimistön biomekaanisen mallintamisen lisäksi väitöstutkimukseen liittyi sovelluskehitystä sekä koneoppimismenetelmien, erityisesti neuroverkkopohjaisten regressiomenetelmien sekä konenäköalgoritmien, runsasta käyttöä. Tutkimus toteutettiin yhteistyönä teknillisen fysiikan laitoksen Biophysics of Bone and Cartilage ja Biosignal Analysis and Medical Imaging -tutkimusryhmissä.
FM Jere Lavikaisen väitöskirja Estimation methods for musculoskeletal movement and loading using biomechanical models and portable modalities (Ihmisen biomekaanisen liikkeen ja kuormituksen arviointi kevyitä mittausteknologioita käyttämällä) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Anthony Bull Imperial College Londonista ja kustoksena professori Pasi Karjalainen Itä-Suomen yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
