Filosofian maisteri Pasi Lepolan väitöstutkimuksessa kehitettiin uudenlainen helppokäyttöinen aivojen sähköisen toiminnan (EEG) mittaukseen tarkoitettu anturi eli EEG-elektrodipanta. Väitöstyössä kehitetyt ratkaisut mahdollistavat elektrodipannan nopean asettamisen ja luotettavan mittauksen ilman ihon erityiskäsittelyjä. Koska ensihoidossa EEG-mittaukset joudutaan suorittamaan usein hankalissa olosuhteissa, suunnittelussa kiinnitettiin erityistä huomiota myös häiriönsuojaukseen ulkoisia sähköisiä häiriöitä vastaan.

EEG-tutkimuksella voidaan havaita useita välitöntä hoitoa vaativia aivojen sähköisen toiminnan häiriöitä.  Nämä häiriöt liittyvät yleensä vakaviin aivovammoihin, aivoinfarktiin, aivoverenvuotoon, myrkytystiloihin ja epäselviin tajunnanhäiriöihin.  Yksi vakavimmista aivotoiminnan häiriöistä on pitkittynyt epileptinen kohtaus, jonka diagnosointi on mahdotonta ilman EEG-mittausta. Monissa tapauksissa nopea EEG-tutkimus ja oikeanlaisen hoidon aloittaminen vähentää oleellisesti jälkihoidon ja kuntoutuksen tarvetta ja parantaa siten merkittävästi myös hoitoketjun kustannustehokkuutta.

Vaikka EEG-mittauksen hyödyt ovat kiistattomat, mittausta ei ole juurikaan toteutettu heti päivystyksessä tai ensihoidossa. Merkittävänä syynä vähäiseen käyttöön ovat olleet markkinoilla olevat vaikeasti asetettavat elektrodiratkaisut, joiden käyttö vaatii erityisosaamista ja jatkuvaa harjoittelua. Uudentyyppisestä elektrodipannasta odotetaankin ratkaisua siihen, että EEG-mittaus voitaisiin tehdä mahdollisimman varhaisessa vaiheessa.

EEG-elektrodipanta asetetaan perinteisestä EEG-menetelmästä poiketen hiusrajan alapuolelle. Kuva: Pasi Lepola

EEG-elektrodipanta on toteutettu tulostusteknisellä menetelmällä, jossa johtimet ja mittauselektrodit tulostetaan hopeamusteella taipuisan muovikalvon pinnalle. Elektrodipanta, joka sisältää 16 hydrogeelipäällysteistä mittauspistettä, asetetaan perinteisestä menetelmästä poiketen potilaan pään hiuksettomille alueille, mikä helpottaa asettelua. EEG-elektrodipanta nopeuttaa merkittävästi mittauksen aloittamista, sillä sen kiinnitys ei vaadi ihon raaputusta eikä erillisten geelien käyttöä. Koska pantarakenne on taipuisa ja silti kiinteä, mittauselektrodit osuvat automaattisesti oikeille paikoilleen. Potilaan päätä ei tarvitse liikuttaa EEG-elektrodipantaa asetettaessa, mikä on tärkeää epäiltäessä niska- tai kallovammaa. Koska kertakäyttöinen elektrodipanta on kätevä asettaa, se sopii myös erinomaisesti ensihoitoon, ambulansseihin ja jopa kenttäolosuhteisiin. Materiaaliensa ansiosta elektrodipanta ei häiritse potilaan magneetti- ja tietokonetomografiatutkimusta.

Elektrodipannan suorituskykyä testattiin erilaisten sähköisten testien avulla, useilla vapaaehtoisilla koehenkilöillä sekä todellisissa potilastapauksissa. Tuloksia verrattiin perinteisillä EEG-menetelmillä toteutettuihin mittauksiin.

Helppokäyttöinen elektrodipanta sopii esimerkiksi pikamittaukseen ensihoidossa ja pitkäaikaisseurantaan osastolla. Kuva: Pasi Lepola

Väitöskirjassa perehdyttiin myös tulostus- ja painoteknisillä menetelmillä toteutettujen elektrodien suojaamiseen sähkömagneettisilta häiriöiltä. Elektrodipannan ulkopintaan tulostetun hopeasta tai grafiitista valmistetun suojamaadoituskerroksen todettiin vähentävän merkittävästi ulkoisten häiriöiden johtumista EEG-signaaliin. Tämä suojausmaadoituskerros on helposti ja edullisesti sovellettavissa kaikkiin vastaavilla menetelmillä toteutettuihin mittauselektrodeihin. Mitattaessa heikkoja signaaleja häiriöisissä olosuhteissa elektrodin suojaaminen maadoituskerroksella on hyödyllistä.

Kehitystyössä keskeisiä kumppaneita olivat oululainen Screentec Oy, Kuopion yliopistollinen sairaala, Kuopion Muotoiluakatemia ja kuopiolainen Mega Elektroniikka Oy, joka on ostanut oikeudet keksintöön ja aloittaa EEG-pannan kaupallistamisen.

Filosofian maisteri Pasi Lepolan väitöskirja Novel EEG Electrode Set for Emergency Use(Uudenlainen EEG-elektrodipanta ensihoitokäyttöön) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Raimo Sepponen Aalto-yliopistosta ja kustoksena professori Reijo Lappalainen Itä-Suomen yliopistosta.

Väitös sovelletun fysiikan alalta
Väittelijä: FM Pasi Lepola
Aika ja paikka: 26.9.2014 klo 12, Kuopion yliopistollinen sairaala, Auditorio 2

Väittelijän painokelpoinen kuva löytyy osoitteesta: http://www.uef.fi/vaitoskuvat

Novel EEG electrode set for emergency use Lepola, Pasi Itä-Suomen yliopisto,2014 Publications of the University of Eastern Finland. Dissertations in Forestry and Natural Sciences.,151 (pdf, 9.26 MB)

Itä-Suomen yliopiston väitöstiedotteet löytyvät täältä.