Katsaus Satu Kärki, Matti Lehto ja Jukka Lekkala Painekartoitus painehaavojen ehkäisyn apuna Painekartoitus on menetelmä, jonka avulla voidaan määrittää alustasta henkilöön kohdistuva paine. Alusta on painekartoitukseen liittyvissä sovelluksissa useimmiten jokin terveydenhuoltoon liittyvä pinta, esimerkiksi potilasvuode tai pyörätuoli. Menetelmää voidaan hyödyntää myös monilla muilla aloilla, mutta selvimmin hyödyt ovat nähtävissä fysiologisissa sovelluksissa. Painekartoituksen avulla voidaan määrittää ne kehon alueet, joihin kohdistuu suurin paine eri olosuhteissa. Esimerkiksi painehaavojen ehkäisy perustuu osaksi paineiden paikalliseen vähentämiseen. Painekartoituksessa kehon painejakauma esitetään havainnollisena kuvana, painekarttana, josta painehuiput näkyvät suoraan. Painekartoitus on lupaava menetelmä painehaavojen ehkäisyn apuvälineenä, mutta kaupalliset painekartoitusjärjestelmät ovat vielä lähinnä tuotesuunnitteluun tarkoitettuja. Järjestelmien kehittyessä niitä on mahdollista hyödyntää laajemmin fysiologisissa sovelluksissa. P ainekartoituksella voidaan mitata ja esittää alustasta henkilöön kohdistuva painejakauma. Paine saattaa kehoon kohdistuessaan aiheuttaa mekaanisia muutoksia tai puristaa kudoksia ja estää verenkierron alueelle. Vaikuttavan paineen suuruudesta ja kestoajasta riippuen seurauksena saattaa olla kudosperfuusion merkittävä heikentyminen, mikä johtaa kudoksen vitaliteetin heikentymiseen ja lopulta alueelliseen nekrotisoitumiseen ja painehaavan kehittymiseen. Painekartoitusjärjestelmien kehitys käynnistyi, kun tutkijat ja lääkärit alkoivat etsiä keinoja mitata ihmisen ja pinnan välillä vaikuttavan voiman suuruutta, suuntaa ja jakaumaa pinnan yli. Alun perin tutkimus keskittyi painehaavojen synnyn selvittämiseen. Jo vuonna 1925 yritettiin selvittää, kuinka iho reagoi mekaaniseen rasitukseen (Ferguson Pell ja Cardi 1992). Painekartoitusta käytetään nykyisin pääasiassa tutkimuksen ja tuotekehityksen apuvälineenä, mutta menetelmä on vähitellen leviämässä myös Duodecim 2006;122:671 6 kliinisen päätöksenteon tueksi. Aiheesta ei ole juuri kirjallisuutta, ja toistaiseksi tutkimus on keskittynyt lähinnä painekartoitusjärjestelmien kehittämiseen ja niiden ominaisuuksien arviointiin. Fysiikka taustalla Kun ihminen ja tietty pinta ovat vuorovaikutuksessa keskenään, pinta kohdistaa kehoon voiman. Newtonin kolmannen lain mukaisesti kahden kappaleen välinen vuorovaikutus aiheuttaa kappaleisiin yhtä suuret vastakkaissuuntaiset voimat. Ihminen, joka makaa alustalla, vaikuttaa tietynsuuruisella voimalla alustaan ja alusta samansuuruisella voimalla ihmiseen. Yleensä vuorovaikutus ilmoitetaan kuitenkin kehon ja pinnan välisenä paineena eli voimana sitä alustan pinta alaa kohti, joka on kosketuksissa kehoon. Kun henkilö makaa liikkumatta alustalla, maan vetovoima aiheuttaa henkilöön tämän 671
massan m ja painovoiman kiihtyvyyden g tulon suuruisen voiman. Paine p voidaan tällöin esittää voiman F sekä kehon ja alustan välisen pinta alan A osamääränä. F mg p = = A A Paineen yksikkö on SI järjestelmän johdannaisyksikkö pascal. Fysiologisissa sovelluksissa paine ilmoitetaan kuitenkin useimmiten elohopeamillimetreinä (mmhg) (Young ja Freedman 1996). Paineen kaavasta p = F/A näkyy suoraan, kuinka paine vaikuttaa kehoon. Kaavan mukaisesti tietty voima pientä pinta alaa kohden aiheuttaa suuremman paineen kuin sama voima suurempaa pinta alaa kohden. Esimerkiksi jos potilas siirretään makuuasennosta istumaan, kasvaa alustasta kehoon kohdistuva paine. Samoin tapahtuu siirryttäessä selinmakuulta kyljellä makuuseen. Painehaavojen synty ja ehkäisy Painehaava on tavallinen sairaalahoidon aikainen komplikaatio. Niitä syntyy yleisimmin huonokuntoisille potilaille, jotka joutuvat olemaan liikkumatta pitkiä aikoja (Takala ym. 1994, Juutilainen ja Hietanen 2002). Painehaava huonontaa potilaan toipumismahdollisuuksia, johtaa pitkäkestoiseen konservatiiviseen haavan hoitoon tai kirurgiseen korjaustoimenpiteeseen ja lisää huomattavasti hoidosta aiheutuvia kustannuksia (Harstall 1996, Relander 1996). Useiden tekijöiden tiedetään vaikuttavan painehaavan syntyyn. Tällaisia tekijöitä ovat mm. paine, lämpötila, kosteus, potilaan yleiskunto ja potilaan liikuntakyky (Harstall 1996, Relander 1996). Tärkeimpinä tekijöinä voidaan kuitenkin pitää kehoon kohdistuvaa painetta ja sen kestoaikaa (Eitzen 2004). Mitä suurempi vaikuttava paine on ja mitä kauemmin se kestää, sitä suurempi on painehaavan syntymisen todennäköisyys. Esimerkiksi jos painealtistus on suuruudeltaan 150 mmhg ja kestää yhdeksän tuntia, seurauksena on painehaava, ja 500 mmhg:n paineella painehaava syntyy jo kahden tunnin kuormituksen jälkeen (Relander 1996). Normaali verenpaine hiussuonissa eli kapillaareissa on noin 32 mmhg (Takala ym. 1994, Harstall 1996). Kun kehon pinnan ja alustan välinen paine on suurempi kuin keskimääräinen kapillaaripaine, kapillaariverenkierto estyy ja kudoksen hapensaanti kyseisellä alueella heikentyy (Takala ym. 1994). Ellei painetta saada laskettua, muuttuu kudos iskeemiseksi, ja lopulta kudos kuolee ja alueelle syntyy painehaava. Paineensieto kuitenkin vaihtelee yksilöittäin, ja tästä syystä paineelle on hankala asettaa tiettyä raja arvoa, joka määrittää riskialueen. Painehaavojen syntyä voidaan ehkäistä monin tavoin. Yksi tärkeimmistä keinoista on suurten kehoon kohdistuvien paineiden eliminointi, eli suuren paineen kohdistuminen yhteen pisteeseen tulisi minimoida ja jakaa vaikuttava voima suuremmalle alueelle tasaisesti. Tämä on mahdollista tehdä esimerkiksi painetta tasaavien patjojen avulla. Lisäksi painehaavoja voidaan ehkäistä tehokkaasti muuttamalla potilaan asentoa säännöllisin väliajoin. Myös potilaan yleiskunnosta ja hygieniasta huolehtiminen vähentää painehaavojen riskiä. y d i n a s i a t Painekartoituksen avulla voidaan määrittää alustan ja kehon välinen painejakauma havainnollisena kuvana, painekarttana. Painekartasta näkyvät riskialueet, joille painehaava todennäköisimmin syntyy. Painekartoituksen avulla voidaan edistää patjojen kehitystä ja siten helpottaa potilaiden hoitoa sekä vähentää painehaavan kehittymisen riskejä ja myös hoitokustannuksia. Painekartoitusjärjestelmien ominaisuuksien kehityttyä edelleen niitä on mahdollista hyödyntää kliinisessä päätöksenteossa. 672 S. Kärki ym.
Painekartoituksen tekniikka Painekartoitusjärjestelmät sisältävät lähes aina tietyt peruskomponentit. Järjestelmiin kuuluvat anturimatto ja siihen liittyvä lukuelektroniikka sekä tietokone ja analyysiohjelma, jonka avulla anturimatolta saatava data voidaan esittää. Painekartoitusjärjestelmien suurimmat edut ovat niiden nopeudessa ja havainnollisuudessa. Menetelmän avulla saadaan yhdellä mittauksella koko kehoon kohdistuva painejakauma selkeänä kuvana. Anturimatto koostuu useista antureista, jotka on yhdistetty matriisimuotoon. Matriisin rakenne vaihtelee laajasti antureiden lukumäärän ja tyypin osalta. Yleisimmin käytettyjä anturityyppejä ovat kapasitiiviset, resistiiviset, pietsosähköiset ja pneumaattiset anturit (Shapcott ja Levy 1999, Goldman ja Salcido 2002). Anturimatriisi sijoitetaan tukevalle, useimmiten pehmustetulle pinnalle, jolle potilas voi istua tai käydä makaamaan. Anturin tulisi olla mahdollisimman ohut ja joustava, jottei anturimatto itsessään vaikuttaisi painemittaukseen. Myös järjestelmän muut ominaisuudet toistuvuus, hystereesi ja ajautuma tulee huomioida (Shelton ja Lott 2003). Toistuvuudella tarkoitetaan saman mittaussuureen peräkkäisten mittaustulosten yhtäpitävyyttä, kun mittaukset suoritetaan samoissa olosuhteissa. Hystereesi puolestaan kuvaa aikaisempien mittausten vaikutusta tulokseen; hetkellinen arvo riippuu tällöin myös suureen aikaisemmasta kehityksestä. Siten mittaustulos tietyn todellisen arvon kohdalla on siis riippuvainen siitä, lähestytäänkö kyseistä arvoa kasvavaan vai laskevaan suuntaan. Ajautumalla taas tarkoitetaan mittaustulosten hidasta muuttumista ajan funktiona esimerkiksi lämpötilan muutoksen vuoksi, kun todellinen mitattava arvo pysyy muuttumattomana (Aumala 1989). Taulukossa on esitetty neljän kaupallisen painekartoitusjärjestelmän ominaisuuksia: anturimatossa käytetyn anturin tyyppi, anturimatriisin koko ja antureiden lukumäärä, yhtä anturia vastaava pinta ala, painealue ja lämpötila alue, jolla järjestelmä on tarkoitettu käytettäväksi. Kaikki neljä järjestelmää (ABW GmbH ErgoCheck, Xsensor X2 System, Vista Medical Force sensing array ja Tekscan Body pressure measurement system) koostuvat anturimatosta, lukuelektroniikasta ja tulosten analysointiin tarkoitetusta ohjelmistosta. Järjestelmistä vanhin, ErgoCheck, on tuotekehityskäytössä lukuisissa patjoja valmistavissa yrityksissä, eikä se ominaisuuksiensa puolesta juuri sovellu fysiologisiin mittauksiin. Painekartta Painekartassa erisuuruiset paineet esitetään havainnollisesti väreillä, jolloin kuvasta nähdään suoraan ne alueet, joihin suurin paine kohdistuu. Alusta kuormittaa kehoa niiltä osin, joissa iho ja alusta joutuvat keskenään kosketuksiin. Suurimmillaan kuormitus on kehon ulkonevissa osissa, kuten lonkka ja lapaluissa sekä kantapäissä. Alustan ja pinnan välistä painejakaumaa tutkittaessa on paineelle asetettava tiettyjä raja arvoja, jotka kuvaavat paineen vaikutusta kehoon. Tavoitteena on saada kehoon kohdistuva paine noin 20 mmhg:n suuruiseksi. Kun paine nousee Taulukko. Kaupallisten painekartoitusjärjestelmien ominaisuuksia. ErgoCheck Xsensor Vista Medical Tekscan Anturin tyyppi pneumaattinen kapasitiivinen pietsoresistiivinen resistiivinen Anturimatriisin koko (cm x cm) 179 x 84 203 x 81 192 x 67 196 x 85 Erillisten antureiden määrä 684 10 240 1024 16128 Yhtä anturia vastaava pinta-ala (cm 2 ) 21,98 1,61 12,56 1,03 Painealue (mmhg) 0 75 0 220 0 200 0 250 Käyttölämpötila-alue ( C) +15 +35 0 +40 +15 +32 9 +60 Valmistajan www-sivu www.xsensor.com www.vistamedical.org www.tekscan.com Painekartoitus painehaavojen ehkäisyn apuna 673
tästä, saattaa seurauksena olla kudosvaurioita. Toisaalta alustasta kehoon kohdistuva paine ei myöskään saa olla liian pieni tällöin esimerkiksi patja ei tue kehoa riittävästi. Kuvassa 1 on esitetty painekartat henkilöstä, joka makaa ohuen patjan päällä selällään ja kyljellään. Painedata on kerätty kaupallisella painekartoitusjärjestelmällä (Xsensor, kuva 2). Järjestelmän anturimatto sijoitettiin henkilön ja patjan väliin. Vain muutamien millimetrien paksuinen anturimatto koostuu 10 240 kapasitiivisesta anturista. Ne on jaettu 160 riviin siten, että kussakin rivissä on 64 anturia. Painekartan mittaaminen on toimenpiteenä yksinkertainen. Henkilö asettuu makaamaan anturimatolle, joka on sijoitettu halutulle pinnalle. Henkilön ja pinnan välisen painejakauman muutoksia voidaan seurata reaaliajassa tietokoneen näytöltä. Henkilö makaa anturimatolla tutkittavassa asennossa, kunnes painelukemat tasaantuvat. Tämän jälkeen mittaus lopetetaan ja kerättyä dataa voidaan analysoida. Kuvan 1 painekartat on piirretty ja analysoitu Matlab ohjelmistolla järjestelmän oman ohjelmiston sijasta. Kaupallisten painekartoitusjärjestelmien suurimpana ongelmana ovat juuri A B Kuva 1. Painekartta ohuen patjan päällä selällään (A) ja kyljellään (B) makaavasta henkilöstä. Väripalkin paineen yksikkönä on mmhg. Haitallisen suuret paineet on esitetty kartassa keltaisella ja oranssilla värillä. 674 S. Kärki ym.
Kuva 2. Kaupallinen Xsensor mittauslaitteisto. Mittauselektroniikka näkyy ylemmässä kuvassa kannettavan tietokoneen päällä. Näytöllä on avattuna Xsensor järjestelmän oma analyysiohjelma. Alemmassa kuvassa on järjestelmän anturimatto lattialle levitettynä. analyysiohjelmistot, sillä ne on kehitetty pääasiallisesti tuotesuunnittelun apuvälineeksi eivätkä ne näin sovellu sellaisenaan fysiologisten mittausten analysointiin. Kuvassa 1 yli 40 mmhg:n suuruiset paineet on esitetty oranssilla värillä. Tätä suuremmilla paineen arvoilla ei varsinaisesti ole merkitystä, sillä paine on joka tapauksessa liian suuri. Alle 3 mmhg:n suuruiset paineet on jätetty kokonaan piirtämättä mittaushäiriöiden vuoksi. Kuvaustilanteessa käytetty patja ei kuvien perusteella sovellu pitkäaikaiseen käyttöön, sillä lantion ja hartioiden alueella esiintyy liian suuria paineita, jotka saattavat riittävän pitkään kestäessään aiheuttaa painehaavoja. Alustan tulisi olla sellainen, että se tukee kehoa mahdollisimman hyvin mutta antaa myöten kehon ulkonevien osien kohdilta ja estää näin paikallisten suurten painehuippujen syntymisen. Painejakauman tulisi siis olla mahdollisimman tasainen kehon eri osissa. Painekartoitus painehaavojen ehkäisyn apuna Lopuksi Painekartoitus on käyttökelpoinen menetelmä tutkittaessa alustan aiheuttaman paineen vaikutusta kehoon. Menetelmän avulla voidaan määrittää paineen vaikutukselle alttiit alueet, joille painehaava mahdollisesti syntyy. Tulosten perusteella on mahdollista valita alusta siten, että suurten paikallisten paineiden syntyminen minimoituu. Kehoon kohdistuvaa painetta helpottavan, paineeltaan säädettävän, sisäkkäisistä ilmakennoista koostuvan erikoispatjan on osoitettu vaikuttavan edullisesti kaikkiin painehaavan syntyyn vaikuttaviin riskitekijöihin (Takala ym. 1994, Cullum ym. 2004). Painekartoitusjärjestelmien käyttö on vielä melko vähäistä. Osaksi tähän saattaa vaikuttaa järjestelmien suhteellisen kallis hinta. Kaupallisten järjestelmien ominaisuudet eivät myöskään täysin vastaa fysiologisilta mittauksilta vaaditta 675
vaa tasoa, ja analyysiohjelmissa on vielä puutteita. Kuitenkin painekartoitusjärjestelmien hyödyt painehaavojen ehkäisyssä sekä kiputilojen syiden selvittämisessä ovat jo nähtävissä, ja näin ollen tulokset ovat laajempaa käyttöä ajatellen lupaavia. Väestön eliniän jatkuvasti pidentyessä lisääntyy myös iäkkäiden huonokuntoisten potilaiden laitos ja kotihoidon tarve. Painekartoituksen avulla pystytään todennäköisesti edistämään merkittävästi vuodealustana käytettävien, painetta tasaavien, potilaille yksilöllisesti suunniteltujen patjojen kehitystä ja siten helpottamaan hoitoa sekä vähentämään painehaavan kehittymisen riskejä ja myös hoitokustannuksia. Anturimattoa voidaan käyttää myös aktiivisissa järjestelmissä, joissa patjan ominaisuuksia on mahdollista säätää paikallisesti painetiedon perusteella. Tällaisten järjestelmien saaminen laajempaan käyttöön vaatii kuitenkin anturimattojen kehittämistä ja varsinkin niiden valmistuskustannusten pienentämistä. Kirjallisuutta Aumala O. Mittaustekniikan perusteet. 9., korjattu painos. Oy Yliopistokustannus/Otatieto, 1989. Cullum N, McInnes E, Bell-Syer SEM, Legood R. Support surfaces for pressure ulcer prevention. Cochrane Database Syst Rev, 2004. Eitzen I. Pressure mapping in seating: a frequency analysis approach. Arch Phys Med Rehabil 2004;85:1136 40. Ferguson-Pell M, Cardi M. Pressure mapping systems. TeamRehab Report 1992;Oct:28 32. Goldman R, Salcido R. More than one way to measure a wound: an overview of tools and techniques. Adv Skin Wound Care 2002;15:236 43. Harstall C. Interface pressure measurement systems for management of pressure sores. Alberta Heritage Foundation for Medical Research. Health Technology Assessment Unit Publications, 1996. Juutilainen V, Hietanen H. Painehaava. Kirjassa: Hietanen H, Iivanainen A, Seppänen S, Juutilainen V, toim. Haava. Porvoo: WSOY, 2002, s. 186 210. Relander M. Painehaavauman konservatiivinen ja kirurginen hoito. Duodecim 1996;112:1492 5. Shapcott N, Levy B. By the numbers making the case for clinical use of pressure measurement mat technology to prevent the development of pressure ulcers. TeamRehab Report 1999;Jan:16 21. Shelton F, Lott JW. Conducting and interpreting interface pressure evaluations of clinical support surfaces. Geriatr Nurs 2003;24:222 7. Takala J, Soini H, Soppi E, Kataja M, Olkkonen K. Voidaanko painehaavauman riskitekijöitä vähentää erikoispatjalla? Duodecim 1994;110:407 14. Young D, Freedman R. University physics. 10. painos. San Francisco: Addison-Wesley publishing company, 2000. Satu Kärki, DI, tutkija satu.karki@tut.fi Jukka Lekkala, TkT, emba, professori Tampereen teknillinen yliopisto, mittaus ja informaatiotekniikan laitos PL 692, 33101 Tampere Matti Lehto, LKT, dosentti, toimitusjohtaja, johtava ylilääkäri Tekonivelsairaala Coxa Oy PL 652, 33101 Tampere 676