2009 Liukuesteiden ja nastakenkien tehokkuus kaatumisten ehkäisyssä: laboratoriotutkimus jäällä Loppuraportti Työterveyslaitos Helsinki 2009
Työterveyslaitos 2009 Loppuraportti Työsuojelurahaston tuella toteutetusta hankkeesta. Viitetiedot: Matti Vartiainen, Timo Leskinen, Raoul Grönqvist, Pia Forsman, Pekka Plaketti, Kalevi Nieminen, Esko Toppila ja Esa-Pekka Takala: Liukuesteiden ja nastakenkien tehokkuus kaatumisten ehkäisyssä: laboratoriotutkimus jäällä. Loppuraportti. Työterveyslaitos, Helsinki, 2009. Verkkojulkaisun ISBN 978-951-802-892-8. 2
Liukuesteiden ja nastakenkien tehokkuus kaatumisten ehkäisyssä: laboratoriotutkimus jäällä Esipuhe ja kiitokset Työsuojelurahasto (TSR) rahoitti tutkimusta. Rahoittajan nimeämänä valvojana oli Ilkka Tahvanainen. Tutkimuksen keskeisiä yhteistyötahoja olivat Helsingin kaupungin rakennusvirasto (HKR), Helsingin kaupungin liikennelaitos (HKL), VR-Yhtymä Oy, Pyka Oy ja Taitavat suutarit ry. Tutkimuksen tasapaino- sekä kävely- ja liukastumiskokeisiin osallistujat olivat VR Cargon ratapihatyöntekijöitä, HKL:n matkalipuntarkastajia ja HKR:n pysäköinninvalvojia. Tasapainomittaukset tehtiin yhteistyökumppanien tiloissa. Kävelykokeet suoritettiin TTL:n työturvallisuuslaboratorioon rakennetulla osittain jäädytettävällä kävelyradalla. Pyka Oy toimitti korvauksetta tutkimuksen käyttöön tarvitun määrän erikokoisia Icebug nastakenkiä, ja Taitavat suutarit ry/kampin suutari jalkineisiin kiinnitettävät liukuesteet. Hankkeen ohjausryhmään kuuluivat: Pirjo Holmberg, henkilöstökonsultti, VR-Yhtymä Oy Hannu Heiskanen, Kampin suutari, Taitavat suutarit ry Marjo Jumpponen, päällikkö, HKR, pysäköinninvalvojat Kaisa Maijala, päällikkö, HKL, matkalipuntarkastajat Timo Leskinen, Työterveyslaitos Esko Toppila, Työterveyslaitos Esa-Pekka Takala, Työterveyslaitos Raoul Grönqvist, Työterveyslaitos Matti Vartiainen, Työterveyslaitos Ilkka Tahvanainen, TSR Kiitämme tutkimukseen osallistuneita yhteistyötahoja ja henkilöitä. Helsingissä 27.2.2009 Tekijät Matti Vartiainen Timo Leskinen Raoul Grönqvist Pia Forsman Pekka Plaketti Kalevi Nieminen Esko Toppila Esa-Pekka Takala 3
Tiivistelmä Suomessa sattuu lähes 200 000 haittaan tai vammaan johtavaa liukastumista vuosittain. Liukastumis- ja kaatumistapaturmien määrä on lisääntynyt noin 30 % kymmenen viime vuoden aikana. Liukastumisista aiheutuvat suorat kustannukset kansantaloudelle ovat arviolta noin 200 miljoonaa euroa vuosittain. Ihmisen turvallinen liikkuminen riippuu monesta eri tekijästä, kuten ympäristöstä, olosuhteista ja yksilön ennakoivasta ja korjaavasta toiminnasta erilaisissa vaaratilanteissa. Kuitenkin ensisijainen syy liukastumiselle on liian vähäinen pito (kitka) jalan ja alustan välillä. Liukuesteiden ja nastakenkien merkitys kaatumisten ehkäisyssä talvijalkineisiin verrattuna korostuu yllättävissä tilanteissa (esim. äkillinen pidon heikkeneminen lumen peittämällä jäällä) joihin ihminen ei riittävän nopeasti pysty varautumaan. Tutkimuksessa tarkasteltiin liukuesteiden ja nastakengän käytön hyötyjä ja mahdollisia haittoja verrattuna tavanomaiseen talvijalkineeseen liukkaalla jäällä laboratorio-oloissa. Päätavoitteena oli selvittää, miten tehokkaasti jalkineisiin kiinnitettävät liukuesteet ja nastoitettu jalkine ehkäisevät liukastumisia ja kaatumisia vapaaehtoisilla työntekijöillä (n=24), jotka kävelevät työssään paljon. Lisäksi tutkimuksessa pyrittiin selvittämään tasapainon merkitystä liukastumisissa luokitellen henkilöt normaalin ja heikentyneen tasapainon ryhmiin. Tutkimuksessa käytetyt suojainmallit olivat kanta- ja päkiäliukueste, nastakenkä sekä tavallinen talvityöjalkine. Osallistujat käyttivät turvavaljaita kaikissa kävelykokeissa. Tasapainotesti suoritettiin kunkin henkilön työpaikalla. Henkilöt jaettiin tasapainotestissä suoriutumisen mukaan kahteen ryhmään. Tasapainotestin jälkeen kahden viikon sisällä henkilöt osallistuivat laboratorio-oloissa tehtäviin liukastumiskokeisiin kävelyradalla. Tutkimushenkilön liikkeitä ja voimia tutkittiin liikeanalyysijärjestelmällä sekä suurtaajuusvideokameralla. Askelvoimat sekä korjausliikkeiden aiheuttamat voimat mitattiin kahden peräkkäin sijoitetun voimalevyn avulla. Tulosmuuttujien eroja kuivalla alustalla ja liukkaalla jäällä kävelyn välillä testattiin parillisella t-testillä, ts. koehenkilön kävely kuivalla toimi liukkaalla jäällä kävelyn verrokkina. Eri liukuesteillä kävelleet käsiteltiin myös ryhminä, joiden välisiä eroja testattiin t-testillä. Yhteensä 12 henkilöä (50 %) liukastui kävelykokeissa liukkaalla jäällä. Tutkimus osoitti, että nastakenkien käyttö vähentää liukastumisia jäällä. Nastakengillä kävelleistä henkilöistä kukaan ei liukastunut tai kokenut alustaa liukkaaksi. Talvityöjalkineilla, kanta- sekä päkiäliukuesteillä kävellessä liukastuminen oli nastakenkiä todennäköisempää. Liukuesteet eivät aina estäneet tutkittavia liukastumasta. Päkiäliukuesteellä ainakin kolme henkilöä kuudesta olisi todennäköisesti selvinnyt liukastumisesta kaatumatta, kun taas talvityöjalkineilla ei havaittu kantaiskuvaiheessa liukastumista vähentävää vaikutusta, jolloin liukastuminen olisi voinut päättyä kaatumiseen. Liukuesteillä ja nastakengillä näyttää siten olevan merkitystä liukastumisen ehkäisyn lisäksi myös liukastumisesta selviytymiseen. Tasapainon hallintakyvyllä ei näyttänyt olevan merkitystä liukastumisen todennäköisyyteen, mikä voi johtua tutkimusjoukon alaryhmien pienuudesta. Tasapainon merkitystä liukastumisesta selviytymiseen ei näin ollen voitu arvioida. 4
Abstract Nearly 200 000 slip and fall accidents causing nuisance or injury occur every year in Finland. The number of slips and falls has been increasing with about 30 % during the last ten years. The direct costs of these injuries are estimated as 200 M per year. Many factors affect the safe gait of workers and pedestrians, for instance, the environment indoors and outdoors, slippery wintry weather conditions, temperature and snowfall, awareness of risks, friction between surfaces, and possibility to adapt one's gait proactively in accordance with the conditions available. A decisive factor is the relation between the available friction, i.e. how slippery it is, and the utilized friction at the moment of heel contact or toe push-off. The role of special anti-slip devices and studded footwear in preventing slips and falls is particularly important during unexpected or sudden loss of grip. Such situations are usually not recognized quickly enough by the walker to be properly anticipated. This study was undertaken in a laboratory environment to evaluate the advantages and potential disadvantages of anti-slip devices and studded footwear on slippery ice in relation to casual winter work boots or shoes. All these evaluations were done on slippery ice and on a reference high grip floor covering. Twenty four voluntary participants 12 women and 12 men, each of whom gave an informed consent, took part in the experiments. The participants were workers who are used to walk much in their jobs. The participants wore a safety harness during all walking tests. The main goal was to evaluate the effectiveness of two anti-slip devices and one special boot with studs for preventing slips and falls. One of the anti-slip devices was a heel device (Devisys) while the other was a forefoot device (Warma 8). The studs of the special boot (Icebug) were located all over the shoe bottom. The tested anti-slip devices and the studded shoes were commercially available. In addition, the role of postural balance and stability were captured and analyzed using a dynamic force platform test in order to rate the participants into two groups with "normal" and "weak" balance capacity. The measurements in the experiments on the walking track consisted of footfloor forces exerted against the two successive force platforms, foot movements, automatic and forced correction movements to loss of footing and balance. A motion analysis system and a high speed camera were used to collect these data. Friction use and available friction were compared for each trial on the reference surface and the slippery ice. Paired t-tests were used to compare the statistical differences on the slippery ice and the reference surface. The results of those participant groups who used different anti-slip devices were statistically compared as different groups using t-testing. Twelve participants (50%) slipped during the trials on the slippery ice. The results showed that the studded boots reduced the number of slip incidents. None of the participants with the studded boots slipped, nor did they subjectively feel that the icy surface condition was unsafe. Slipping happened often among those participants who wore anti-slip devices on the slippery ice, whether they wore a heel or a forefoot device. Despite slip initiation, the tested anti-slip devices and studded footwear seemed to assist the participants in recovering from a slip, while winter work footwear did not really reduce initial heel-slipping in the trials. Balance abilities seemed not to influence slipping and falling trial outcomes in any way. The small number of participants in each sub-group may have been the main reason for the discrepancy. 5
Sisällysluettelo ESIPUHE JA KIITOKSET... 3 TIIVISTELMÄ... 4 ABSTRACT... 5 SISÄLLYSLUETTELO... 6 1. TAUSTA... 7 Tasapainon säätelyjärjestelmä... 7 Sääolot ja liukastumisriski... 8 Liukuesteet ja kaatumistapaturmien torjunta... 9 2. TAVOITTEET... 10 Tutkimuskysymykset:... 10 3. TUTKIMUSASETELMA, AINEISTO JA MENETELMÄT... 11 3.1. Tutkimukseen osallistuneet henkilöt...11 3.2. Tutkimuksen kulku...11 3.3. Tasapainon mittaaminen... 11 3.4. Jako ryhmiin...13 3.5. Kävely- ja liukastumiskokeet...14 3.6. Tulosmuuttujat ja tilastolliset menetelmät...15 4. TULOKSET... 18 4.1 Kävely- ja liukastumiskokeet...18 4.2 Tasapainotestit...22 5. POHDINTA... 23 6. JOHTOPÄÄTÖKSET... 25 7. TULOSTEN HYÖDYNTÄMINEN... 26 LÄHTEET... 28 LIITTEET 6
1. Tausta Suomalaisten työn luonteeseen kuuluu kävelemistä keskimäärin jopa puolet työajasta. Joka kymmenes työntekijä ilmoittaa pääasiassa kävelevänsä työssään. Liukkaus on merkittävä riskitekijä työ-, työmatka- ja vapaa-ajan tapaturmissa, mukaan lukien liikuntatapaturmat. Omassa työssä 70 % miehistä ja naisista ilmoittaa liukkauden aiheuttavan jonkin verran tai paljon vaaraa (Salminen 2003, Työ ja terveys - haastattelututkimus 2006). Liukastumis- ja kaatumistapaturmat ovat Suomessa yleisiä ja niiden aiheuttamat vammat ovat putoamisten jälkeen seurauksiltaan toiseksi vakavimpia (Grönqvist ja Räsänen 2003); Kaikkiaan arvioidaan, että Suomessa tapahtuu vuosittain noin 350 000 kaatumistapaturmaa, joista 54 % (188 000) on liukastumisia. Tilastoiduista työ- ja työmatkatapaturmista lähes 30 % (35 000) ja vakavista työtapaturmista 16 % (1 600) johtuu liukastumisesta ja kaatumisesta. Työmatkatapaturmista puolet (9 000) on jalankulkijan liukastumisia tai kaatumisia. Koti- ja vapaa-ajan liukastumis- ja kaatumistapaturmista viidesosa (50 000) sattuu työikäisille (Heiskanen ym. 2003, Tiirikainen ym. 2005). Määrällisesti eniten liukastumistapaturmia sattuu keski-ikäisille työntekijöille, mutta eniten vakavia vammoja (lonkka-, ranne- ja muita murtumia) sattuu ikääntyneille (Ruuhela ym. 2005). Vuonna 2003 kaatumis- ja putoamistapaturmissa kuoli yhteensä 256 työikäistä (15-64 - vuotiasta) (Kuolemansyyt 2003); kuolleista oli naisia 39 ja miehiä 217. Paljon työssään liikkuvat henkilöt, kuten ratapihatyöntekijät, matkalipuntarkastajat ja pysäköinninvalvojat altistuvat työssään huomattavassa määrin liukastumis- ja kaatumisvaaroille. Esim. VR:n ratapihatyöntekijöille sattui vuonna 2004 yhteensä 50 jalanalustapaturmaa (esiintyvyys 2,5 %), joista 23 liukastumista, 7 kompastumista ja 20 muuta jalanalustapaturmaa. Niistä aiheutui yli 600 työpäivän menetykset ja noin 50 000 euron suorat tapaturmakustannukset. Kaikkiaan liukastumis-, kompastumis-, kaatumis- ja putoamistapaturmista työssä, kotona ja vapaa-aikana aiheutuvat suorat kustannukset kansantaloudelle ovat noin 400 miljoonaa euroa vuosittain. Ihmisen turvallinen liikkuminen riippuu monesta eri tekijästä, kuten ympäristöstä, olosuhteista ja yksilön ennakoivasta ja korjaavasta toiminnasta erilaisissa vaaratilanteissa (kuva 1). Kuitenkin pääasiallinen syy liukastumiselle on liian vähäinen pito tai kitka jalan ja alustan välillä. (Grönqvist ym. 2001) Psykofysiologiset elintoiminnot luusto, lihakset ja nivelet väsymys, stressi, uupuminen ilmasto ja lämpötila Aistit ja keskushermosto näkö- ja kuuloaisti sisäkorvan tasapainoelin asento- ja kosketustunto Tasapainon säätely motoriikka ja koordinatio reaktioaika ja -nopeus korjausliikkeet Kognitiiviset havaitseminen päättely oppiminen ja taidot muisti tekijöiden vuorovaikutus Ennakointi ja sopeutuminen Arvot ja asenteet Biomekaaniset kehon liikkeet ja massakeskipiste sisäiset ja ulkoiset voimat sekä momentit jalan tukipiste ja kulkualustan tukipinta Tribofysikaaliset jalkine - väliaine - kulkualusta kunnossapito ja järjestys liikkumisympäristön suunnittelu materiaalit ja pinnan karheus kitkan käyttö ja saatavuus Kuva 1. Liukastumisiin ja kaatumisiin vaikuttavat yksilölliset ja ympäristötekijät Tasapainon säätelyjärjestelmä Tasapainon säätelyssä käytetään eri aistinjärjestelmiä; joita ovat vestibulaarielin, raajojen proprioseptiikka ja exteroseptiikka sekä näköaisti Yhden aistin varassa ei ole mahdollista pitää yllä tasapainoa edes tavanomaisessa kävelyssä, mutta yleisesti ottaen kaksi aistia kykenee korvaamaan kolmannen. Kaikkiaan tasapainojärjestelmän toiminta on aistien ja keskushermoston yhteistoimintaa, jonka säätelyyn osallistuu eri aivoalueita. Pääosa tasapainon säätelyä suoritetaan aivorungossa (aivosillan alueella). Isot aivot, lähinnä otsalohko vastaavat suorituksen kontrollista ja pikkuaivot kalibroivat suorituksen (Pyykkö ym. 2000, Toppila ym. 2000). On arvioitu, että normaalitilanteissa 7
sisäkorvan tasapainoaisti (vestibulaarielin) vastaa noin 60 % koko säätelytarkkuudesta ollen merkittävin yksittäinen aistijärjestelmä tasapainon säätelyn kannalta. Eri aistinjärjestelmillä on oma hierarkiansa, joka on ikäriippuvaista. Reaktiiviset korjausvasteet liukastumiseen tapahtuvat noin 150-200 ms kuluessa alaraajojen nivelten (nilkka, polvi ja lonkka) ja ylävartalon korjausliikkeinä sekä käsivarsien laajoina kohottamisliikkeinä (Marigold ja Patla 2001). Nopeat korjausrefleksit, joita tarvitaan äkillisissä horjahtamisissa, tapahtuvat vestibulaariaistin välityksellä, jolloin jo noin 80 ms kuluessa käynnistyvät ensimmäiset epäspesifiset kaatumiselta suojaavat vasteet. Spesifiset kaatumista estävät tai korjaavat vasteet (korjausliikkeet) ovat mitattavissa noin 120 ms kuluttua horjahtamisesta. Nämä vasteet ovat peräisin tasapainoelimestä. Myös proprioseptistä tietoa hyödynnetään spesifisissä vasteissa, ja ne välittyvät venytysheijasteen ja II-tyypin lihassukkulavasteiden välityksellä. Näköaisti modifioi korjaavia vasteita vasta noin 250 ms kuluttua ja on liian hidas estämään kaatumista. (Pyykkö ym. 2000, Toppila ym. 2000) On arvioitu, että liukastumistilanteissa kaatumisalttius on merkittävä tekijä, joka liukkauden lisäksi johtuu virheellisestä liikkeen ja tasapainon säätelystrategiasta. Normaalisti tasapainon mukautuminen tapahtuu automaattisesti oikean tilannekohtaisen säätelystrategian valinnalla. Tasapainojärjestelmä mukautuu riskitilanteissa ja on riippuvainen mm. oppimisesta, ikääntymisestä ja harjoituksesta. Koordinaatio tasapainoaistin, näköaistin ja proprioseptisten aistien (nivelten asentotunto, jalkapohjien painetunto ja lihasten venytysrefleksit) välillä on joustavampaa tutussa kuin oudossa ympäristössä. Tästä syystä äkillinen ympäristön muutos, esim. liukas kohta kulkualustalla, edellyttää yksilön tasapainolta nopeata sopeutumista vaaratilanteeseen ja tarvittaessa huomattaviakin tasapainon korjausliikkeitä kaatumisen estämiseksi. Horjahtamiset ja kaatumiset ovat yleisempiä ja johtavat vakavampiin seuraamuksiin visualisesti orientoituneilla henkilöillä kuin proprioseptisesti ja vestibulaarisesti orientoituneilla henkilöillä (Jänttti 1993). Harjoituksella ja tiedostamisella tasapainostrategian valintaan voidaan vaikuttaa. Ikääntyessä näköaistin rooli tasapainon säätelyssä korostuu. Proprioseptiivisen ja exteroseptiivisen aistin merkitys heikkenee iän myötä, jolloin kummankin suhteellinen osuus tasapainon säätelyssä vähenee. Tasapainojärjestelmän tutkimista vaikeuttaa se, että ihminen pystyy käyttämään erilaisia säätelystrategioita, jotka riippuvat harjoituksesta, aistijärjestelmien kunnosta, muista fysiologisista tekijöistä ja vallitsevista olosuhteista. Lisäksi tasapainon hallinnassa voidaan korvata huonosti toimiva aistijärjestelmä muilla järjestelmillä, jolloin kaatumisriski helpoissa olosuhteissa ei juuri kasva. Toisaalta nopeata reagointia vaativissa tilanteissa esim. liukastuttaessa ei tällainen hallintasysteemi ole riittävän tehokas estämään kaatumista. Sääolot ja liukastumisriski Pohjoismaissa ja muualla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet vuodenaikojen ja sääolojen vaihtelun suuren merkityksen liukastumis- ja kaatumistapaturmien määrän kasvuun ja vammojen vakavuuteen (Honkanen 1982, Merrild ja Bak 1983, Sjögren ja Björnstig 1991, Björnstig ym. 1997, Bulajic-Kopiar 2000). Honkasen (1982) mukaan kaatumisvamman aiheuttaneiden liukastumisten määrä lisääntyi 47 % ja kaikkien kaatumisten määrä 25 % talvikuukausina verrattuna kesäkuukausiin. Merrild ja Bak (1983) havaitsivat kaatumisten aiheuttamien vammojen lisääntyvän talvisin moninkertaisesti tiettyinä korkean riskin päivinä, jolloin sää lauhtui nolla-asteen paikkeille ja satoi lunta tai kun sää lauhtumisen jälkeen uudelleen kylmeni. Myös vammamekanismit kaatumisissa muuttuivat merkittävästi liukkaalla jäällä; ranteen ja lonkan seudun luunmurtumat lisääntyivät kaksinkertaisesti tavanomaisiin talvipäiviin verrattuina (Merrild ja Bak 1983). Toisaalta etenkin taaksepäin suuntautuvan kaatumisen seurauksena on myös tiedostettava lisääntynyt riski lonkkamurtumille aiheuttaen etenkin ikääntyneille kohtalokkaita seurauksia. (Kannus ym. 1999) Työterveyslaitoksen ja Ilmatieteen laitoksen yhteisprojektissa tehdyissä liukkausmittauksissa havaittiin, että jalankulkijan kannalta keli on liukkain, kun jäisen pinnan päälle sataa kuivaa pakkaslunta tai vettä tai kun pinnalle muodostuu vesikalvo jään sulaessa (Ruuhela ym. 2005). Runsaan, märän lumisateen yhteydessä voi poljetun lumen ja väärien kunnossapitomenetelmien seurauksena muodostua erittäin liukas pinta. 8
Liukuesteet ja kaatumistapaturmien torjunta Tutkittua tietoa liukuesteiden ja nastakenkien hyödyistä liukastumis- ja kaatumistapaturmien torjunnassa on erittäin vähän. Tiedossamme on yksi julkaistu interventiotutkimus (McKiernan 2005), jossa selvitettiin voidaanko ulkona talvella sattuvia liukastumisia ja kaatumisia ehkäistä käyttämällä yksinkertaista kenkiin laitettavaa liukuestettä (Yaktrax Walker). Tämän satunnaistetun aidon kokeen perusteella Yaktrax Walker liukuesteet ehkäisivät liukastumisia ja kaatumisia 50 % kaatumisalttiuden omaavilla, yli 65-vuotiailla henkilöillä. Yhden vammaan johtaneen kaatumistapaturman ehkäiseminen edellytti, että kuusi henkilöä käytti Yaktrax Walker liukuesteitä yhden talvikauden ajan. Liukuesteiden käytettävyyden ja turvallisuuden arviointimenetelmiä on kehitetty etenkin Ruotsissa (Gard ja Lundborg 2000 ja 2001). Suomessa on kehitetty jalkineiden liukkauden mittausmenetelmiä jäällä ja lumella (Grönqvist 1995, Aschan ym. 2005). Tässä yhteydessä on myös selvitetty liukuesteiden ja nastoitettujen kenkien testausmenetelmiä (Grönqvist ja Mäkinen 1997). Talvijalkineiden pitoa jäällä on myös selvitetty vertailemalla 49 eri talvijalkineen pitoa jäällä (Grönqvist ja Hirvonen 1995). Tulosten mukaan pakkaskelillä liukastumis- ja kaatumisriskiä voidaan vähentää valitsemalla kengät, joissa on mahdollisimman riittävän syväuraiset ja pehmeät, esim. termoplastiset, kumipohjat. Testatuista malleista löytyi nollakelille varauksin vain yksi kohtalaisen pitävä talvijalkine. Liukuesteiden käyttö työtapaturmien ehkäisyssä oli ilmeisen harvinaista Suomessa vielä 1980-luvulla, jolloin esim. lehdenjakajista vain 5 % käytti liukuesteitä työssään (Nordlund 1987). Liukuesteiden käyttö nykyisin näyttäisi yleistyneen varsinkin eräillä ammattiryhmillä (esim. postin jakelu ja ratapihatyö) sekä ikäihmisten ja lenkkeilyä harrastavien keskuudessa (Juntunen ym. 2005). Kokemuksia sekä työntekijöiden että ikäihmisten liukastumis- ja kaatumistapaturmien ehkäisytyöstä on mm. Porin ja Helsingin kaupungeilla liittyen mm. jalkineiden ilmaisiin nastoituksiin (Hufvudstadsbladet 3.5.2005, Laurila 2004, Viljanen 2006). Työterveyslaitoksen tutkimus (Juntunen ym. 2005) liukuesteiden ja nastakenkien käytettävyydestä ja turvallisuudesta osoitti, että välineiden käyttö mahdollisti melko normaalin ja turvallisen liikkumisen säällä kuin säällä. Eritoten ikäihmiset saattoivat liukuesteitä tai nastakenkiä käyttäen itsenäisesti hoitaa omia asioitaan liukkaillakin talvikeleillä ja samalla ylläpitää fyysistä kuntoaan. Kokeilu osoitti myös, että liukuesteiden ja nastakenkien turvin kokeiluryhmän liukastumisen pelko väheni (Juntunen ym. 2005). Kovalla alustalla liikkumisen turvallisuus ja tasapainon hallinta niin ulko- kuin sisätiloissakin koettiin liukuesteillä heikommaksi kuin nastakengillä. Tutkimuksessa liukuesteet ja nastakengät kestivät hyvin kulumista, kun välineitä käytettiin 2-4 kertaa viikossa. Liukuesteiden tai nastoitettujen jalkineiden ajoittainen käyttämättömyys liukkailla keleillä aiheutti sen, että kokeilu ei varmuudella osoittanut liukastumistapaturmien vähenemistä ja vammojen ehkäisytehoa. Jalkineisiin kiinteästi integroidut tai niihin yhdistettävät erilliset liukuesteet ovat viranomaismääräysten mukaan henkilönsuojaimia (kategoria II), joiden EYtyyppitarkastus perustuu henkilönsuojaindirektiivin 89/686/EEC vaatimuksiin. Suomessa vaatimukset on esitetty valtioneuvoston päätöksessä VNp 1406/93. Jalkineiden pohjien nastoituksesta ei ole vastaavia määräyksiä. Työsuojelusta ja tuoteturvallisuudesta vastaavat viranomaiset (sosiaali- ja terveysministeriön työsuojeluosasto sekä Kuluttajavirasto) selvittävät parhaillaan yhteistyössä EU:n viranomaisten kanssa kantaansa kengänpohjien nastoitukseen. Nykyisen näkökannan mukaan kengänpohjaan kiinnitettävät nastoitukset eivät ole suojaindirektiivin mukaisia henkilönsuojaimia. Tästä syystä nastakenkiä ei tarvitse tyyppitarkastaa, kuten liukuesteitä. Tämä tutkimus rajattiin koskemaan vain VNp 1406/93 oleelliset turvallisuusvaatimukset täyttäviä, tyyppitarkastettuja ja CE-merkittyjä liukuesteitä, joita on saatavissa Suomessa. Lisäksi tutkittiin nastoitettua jalkinetta. Työterveyslaitos on testannut ja sertifioinut yli 40 liukuestetyyppiä vuodesta 1996 alkaen, mutta myös hyväksymättömiä ja potentiaalisesti huonolaatuisia liukuesteitä on markkinoilla. 9
2. Tavoitteet Tutkimuksessa tarkasteltiin liukuesteiden ja nastakengänn käytön hyötyjä ja mahdollisia haittoja verrattuna tavanomaisiin talvijalkineisiin liukkaalla jäällä laboratorio-oloissa. Päätavoitteena oli selvittää, miten tehokkaasti jalkineisiin kiinnitettävät liukuesteet ja nastoitettu jalkine ehkäisevät liukastumisia ja kaatumisia vapaaehtoisilla työntekijöillä, jotka kävelevät työssään paljon. Lisäksi tutkimuksessa pyrittiin selvittämään tasapainon merkitystä liukastumisissa siten, että tutkimukseen osallistuvien tasapainokyky luokiteltiin joko normaaliksi tai heikentyneeksi. Tutkimuskysymykset: 1. Onko toiminnallisesti erilaisilla liukuesteillä (kanta, päkiä) ja nastakengillä merkittäviä eroja liukastumisten ja kaatumisten ehkäisyssä verrattuna tavallisiin talvityöjalkineisiin? 2. Onko normaalin ja heikentyneen tasapainon ryhmien ja/tai eri sukupuolten välillä merkittäviä eroja liukastumisten ja kaatumisten ehkäisyssä? 10
3. Tutkimusasetelma, aineisto ja menetelmät 3.1. Tutkimukseen osallistuneet henkilöt Tutkimukseen valittiin vapaaehtoisia VR Cargon ratapihatyöntekijöitä (12 miestä, ikä 47-57 v) sekä vapaaehtoisia HKL:n matkalipuntarkastajia ja HKR:n pysäköinninvalvojia (12 naista, ikä 33-55 v), jotka työssään liikkuvat paljon. Tutkimuksesta suljettiin pois henkilöt, joilla alkuhaastattelun perusteella todettiin: - äsken sattunut niskaan, selkään, muualle vartaloon tai raajoihin kohdistunut tapaturma tai muu kiputila, josta toipuminen on kesken (oireita on ollut kahden viikon aikana ennen mittauksia) - äkillinen flunssa tai muu kuumetauti, jonka paranemisesta on alle viikko - muu lääkärin hoitoa edellyttänyt sairaus, josta toipuminen on kesken - nivelreuma tai muu pitkäaikainen (krooninen) tulehduksellinen nivelsairaus - luiden haurastuma (osteoporoosi) - kiputila, johon henkilö tarvitsee lääkitystä säännöllisesti päivittäin tai lähes päivittäin - huimaus- tai tajuttomuuskohtauksia - vika tai vamma, jonka vuoksi kävely on vaikeutunut tai kävelyyn tarvitaan apuneuvoja (keppi, nivelten tuki-siteet tai muita apuneuvoja) - jokin muu sairaus tai vika, joka haittaa reipasta kävelyä tai portaiden nousua (esimerkiksi sydämen, verenkierron, hengityselinten tai hermoston sairaudet) - henkilö on päihtynyt alkoholista tai muusta huumavasta aineesta tai hän käyttää keskushermostoon vaikuttavia ns. kolmio-lääkkeitä Osallistujilla oli oikeus milloin tahansa keskeyttää tutkimus ilman että se mitenkään vaikutti heidän kohteluunsa. Tutkimukseen osallistuvilta henkilöiltä pyydettiin vapaaehtoinen kirjallinen suostumus. Henkilöitä informoitiin tutkimuksesta tiedotteella sekä henkilökohtaisesti ennen tasapainon mittauksia ja kävely- ja liukastumiskokeita kävelyradalla. Osallistujilla oli oikeus saada tutkijoilta milloin tahansa suullista lisätietoa tutkimuksesta. Tutkimuksella on henkilötietorekisterilain (523/99 10 ) mukainen rekisteriseloste sekä eettisen toimielimen lausunto (HUS/344/E0/07, 12.11.2007). 3.2. Tutkimuksen kulku Tasapainon mittausten avulla oli tarkoitus selvittää yksilöllisten ominaisuuksien merkitystä liukastumisissa ja kaatumissa. Tutkimuksen alussa henkilöt suorittivat tasapainotestin (kts. tasapainon mittaaminen) kunkin henkilön omalla työpaikalla. Tasapainotestin suorittaminen vei aikaa noin 15 minuuttia. Tasapainotestin perusteella henkilöt jaettiin tasapainon mittausten perusteella kahteen ryhmään: normaali ja heikentynyt tasapaino. Heikentyneen tasapainon ryhmään valittiin henkilöitä, joiden suoriutuminen dynaamisissa tasapainotesteissä on heikentynyt normaaliin tasapainoon verrattuna (jako ryhmiin). Kävelytestit (kävely- ja liukastumiskokeet) pyrittiin suorittamaan noin kahden viikon sisällä tasapainotestin suorittamisesta. Tutkittavilta tiedusteltiin ennen kävelytestin alkamista onko terveydentilassa tapahtunut muutoksia tasapainotesteihin verrattuna. Kävelytestien suorittaminen yhden henkilön osalta kesti noin tunnin. 3.3. Tasapainon mittaaminen Koska kaatumiset ja putoamiset tapahtuvat lähes poikkeuksetta dynaamisen liikkeen aikana esim. liukastumisen ja horjahtamisen seurauksena on tärkeää, että tasapainon arvioinnissa käytetään vastaavia keinoja. Tasapainolevyllä voi tutkia henkilön selviytymistä suurta tasapainon hallintaa vaativista tilanteista (Pyykkö ym. 2001). 11
Tasapainolevy on merkittävä lisäapu huimauksen diagnosoinnissa, mutta toistaiseksi eri tasapainoa horjuttavien järjestelmien testaus on ollut puutteellista (Toppila ym. 2000). VR-posturografialevy eli virtuaalitekniikka on antanut mahdollisuuden laatia sellaisia ympäristöjä, joissa ihminen saa samanaikaisesti informaatiota useampaan tasapainon hallintaan vaikuttavaan aistijärjestelmään, joiden vasteita mitataan kallistettavalla tasapinolevyllä. Kuvassa 2 on Työterveyslaitoksen kehittämä järjestelmä. Se koostuu levystä ja virtuaalikypärästä, joka mahdollistaa stereonäön. Levyn liike voidaan synkronoida virtuaalikypärässä liikkuvan maiseman kanssa tai ne voivat olla toisistaan riippumattomat. Järjestelmällä voidaan selvittää miten hyvin henkilö hallitsee tasapainoaan synergistisessä virtuaalitilanteessa ja tilanteessa, jossa eri järjestelmiin tulee ristiriitaista tietoa. Levy rekisteröi testiin osallistuvan henkilön massakeskipisteen liikkeen. Mitatusta liikeradasta voidaan laskea parametrit, jotka kuvaavat käytettyä tasapainon säätelystrategiaa ja sen hyvyyttä. Tutkimuksessa käytössä olleella VRposturografialevyllä on tutkittu yli 600 henkilöä. Tasapainolevy on menetelmä, jonka avulla kyetään havaitsemaan henkilöiden päivärytmin vaikutuksia tasapainon säätelyyn (Forsman ym. 2007). Sillä on myös tutkittu styreenialtistuksen aiheuttaman tasapainosäätelyn muutoksia ja riskin arviointia (Toppila ym. 2006). Kuva 2. Virtuaalinen tasapainolevy. Järjestelmän avulla voidaan mitata tasapainon säätelyn tehokkuutta seuraavasti: 1. Selvittää visuaalisen järjestelmän hierarkiaa tasapainon säätelystrategiassa eli ns. virtuaalisen RQ:n mittaus (VR-RQ). 2. Altistaa henkilöä tasapaino-järjestelmän muutoksille, joka vaatii äkillistä muutosta säätelytekniikassa ilman visuaalista apua liikkuvassa posturografiassa (VR-V). 3. Selvittää näköstimulaation ylikorostuneisuutta syöttämällä virtuaalikypärään liikekuva, joka vastaa levyn liikettä (VR-VRQ). Tasapainon mittaaminen tässä tutkimuksessa suoritettiin ilman kenkiä normaalissa työvarustuksessa, kuitenkin esim. ilman roikkuvia työvälineitä asusteessa. Testihuone oli rauhallinen eikä siellä ollut muita henkilöitä mittaajien lisäksi. Tasapainotesti koostui neljästä osasta: 1. Staattiset testit ja painon siirrot; seisominen silmät auki ja kiinni, painon siirrot eteen, taakse ja sivuille sekä virtuaalikypärä päässä suoritettavat, 12
2. Virtuaalirotaatio; virtuaalikypärän näkökentässä pyörivä tunneli oikealle ja vasemmalle, alustan pysyessä paikallaan, 3. Liikkuva alusta; näkökenttä pimennetty, liikkuvalla alustalla ja 4. Tunnelitesti; näkökentässä eri suuntiin kaartuva tunneli sekä tasapainolevy visuaalisen ärsykkeen kanssa synkronissa tai epäsynkronissa. Henkilön tasapainon hallintaongelmat näissä testeissä eivät välttämättä indikoi vammaa tai sairautta. Tutkittavassa ikäryhmässä tyypillisiä syitä tasapainon heikentymiseen voivat olla esimerkiksi heikko alaraajojen lihasvoima tai vähäinen tasapainon harjoittelu. Testeissä mitatut parametrit ovat huojuntanopeus ja isojen korjausliikkeiden suorittaminen sekä levyltä putoaminen, joka estettiin kahden turvahenkilön varmistamana. 3.4. Jako ryhmiin Osallistujat jaettiin tasapainotestissä suoriutumisen mukaan kahteen ryhmään. Heikentyneen tasapainon ryhmä koostui henkilöistä, joilla oli vaikeuksia selvitä dynaamisissa tasapainotesteissä. Tasapainotestien pääkriteereinä käytettiin seuraavia: 1) pyörivä tunnelitesti, joka mittaa visuaalisen takaisin kytkennän voimakkuutta ja 2) virtuaalitunnelitesti, joka mittaa säätelystrategian mukautumiskykyä. Tässä testissä vaikeudet ennustavat yleisesti ottaen sitä, että henkilö ei pysty mukauttamaan tasapainon säätelyään olosuhteiden muuttuessa. Tutkittavat jaettiin molemmissa tasapainoryhmissä käyttämään kävelytestissä jotakin seuraavaksi mainituista jalkine- tai liukuestemalleista (Taulukko 1). Kukin henkilö käytti testissä siis vain yhden tyyppistä hänelle osoitettua kenkään kiinnitettävää liukuestettä (Devisys kantaliukueste tai Varma 8 päkiäliukueste), nastakenkää (Icebug) tai osallistujien omia talvityöjalkineita (kuva 3). Työjalkineet valittiin ratapihatyöntekijöiden käyttämistä miesten työjalkineista sekä matkalipuntarkastajien ja pysäköinninvalvojien käyttämistä naisten työjalkineista. Mahdollisen kokemuksen ja oppimisvaikutuksen takia kokeet tehtiin järjestyksessä pitävimmästä liukkaimpaan, eikä kokeita toistettu jos osallistuja liukastui (vrt. Marigold ja Patla 2001, Gao 2004). Taulukko 1. Tutkimuksen koejärjestelyt ja kokeiden määrä Mies/normaali tasapaino Liukuestetyyppi Nastakenkä Talvityökenkä Yhteensä kanta päkiä koemäärä 2 2 2 2 8 Nainen/normaali tasapaino 2 2 2 2 8 Mies/heikentynyt tasapaino Nainen/heikentynyt tasapaino 1 1 1 1 4 1 1 1 1 4 KAIKKI YHTEENSÄ 6 6 6 6 24 13
A B C D Kuva 3. Tutkimuksessa käytetyt jalkineet/liukuesteet olivat: A. kantaliukueste (Devisys), B. päkiäliukueste (Warma 8), C. nastakenkä (Icebug) sekä D. tavallinen talvityöjalkine. 3.5. Kävely- ja liukastumiskokeet Tasapainotestit suorittaneet työntekijät osallistuivat laboratorio-oloissa tehtäviin kävelyja liukastumiskokeisiin. Osallistujia informoitiin tutkimuksen kulusta uudelleen ennen kävelykokeiden aloittamista. Henkilöiden mahdollinen loukkaantuminen kokeissa estettiin siten, että jokainen osallistuja käytti turvavaljasta kaikissa kokeissa riippumatta kävelyalustan liukkaudesta. Turvavaljas esti kaatumisen ja sen haitalliset seuraukset, mutta ei estänyt liukastumista tai horjahtamista, joita kokeessa tutkittiin. Ennen kävelytestien aloittamista henkilöiltä mitattiin kullekin tyypillinen kävelyvauhti 10 metrin matkalta, erillisellä testialustalla. Tällä varmistettiin, että kullekin henkilölle ominainen kävelyvauhti olisi mahdollisimman lähellä 1,3-1,7 m/s, joka oli Finnis ym. (2008) tutkimuksen mukaan keskimääräinen kävelyvauhti Uudessa Seelannissa kerätyssä aineistossa (+/- 0.23 m/s). Tällöin askeltiheys on tyypillisesti noin 100-120. Tämän jälkeen henkilöille puettiin turvavaljaat sekä kiinnitettiin vaatteisiin ja jalkineisiin liikeanalyyseissä tarvittavat heijastinmerkit. Estääksemme henkilöitä näkemästä alustaa kokeissa käytettiin laseja, joissa näkökentän alaosa oli peitetty (kuva 4). Varsinaiset kävelykokeet suoritettiin työturvallisuuslaboratorion liukastumisradalla. Rata oli rakennettu jäähdytyskoneistolla varustettuun kylmäkaukaloon (pituus 8 m, leveys 2 m, seinämän korkeus 1 m). Radan lämpötila kävelykokeiden aikana oli n. 0 C. Radan pinta oli mustaa muovimattoa. Radan alla oli hieman sen puolivälin jälkeen kaksi voimalevyä (Kistler 9286A, pituus 60 cm, leveys 40 cm), peräkkäin 10 cm toisistaan. Niiden päälle oli rakennettu säädettävällä jäähdytyslaitteistolla jäädytettävät vesialtaat, joiden pinta oli samassa tasossa muun kävelyradan pinnan kanssa. Jään pintalämpötila pidettiin kävelykokeiden aikana hieman pakkasen puolella (n. -1,5 C). Näin saatiin muuten pitäväpintaiselle kävelyradalle kaksi jäistä liukasta aluetta, jossa osallistujan mahdollinen liukastuminen saattoi tapahtua. Kuivalla ja pitävällä vertailualustalla suoritettavien testikävelyiden aikana voimalevyn ja jään päällä oli jäisten alueiden kokoiset kiinni jäädytetyt palat samaa muovimattoa kuin muukin radan pinta. Liukkaalla 14
alustalla tehtävää kävelytestiä varten palat irrotettiin, jään pinta tasoitettiin ja jään pintaan sulatettiin lämminilmapuhaltimella ohut vesikalvo. Voimalevyjen avulla mitattiin alustaan vaikuttavat pysty- ja vaakasuuntaiset voimat. Kaukalon seinäelementissä oli voimalevyjen kohdalla ikkuna (korkeus 56 cm, pituus 166 cm), josta henkilön oikean jalan liike ensimmäisen voimalevyn päällä kuvattiin kaukalon ulkopuolelle sijoitetuilla kahdella suurnopeusvideokameralla (Citius Imaging Centurio). Lisäksi osallistujien liikkeet kuvattiin yläviistosta kaukalon nurkkiin sijoitetuilla neljällä normaalilla videokameralla. Koejärjestelyissä otettiin huomioon, että kokemuksen ja harjoituksen myötä tutkimushenkilöt oppivat varautumaan liukastumisen mahdollisuuteen, mikä liukkaalla pinnalla voi johtaa ennakoivaan kävelytavan sopeuttamiseen ja kaatumisriskin vähenemiseen (Gao 2004). Tämän vuoksi kävely kuivalla suoritettiin aina ennen kävelyä liukkaalla. Kävelytestit suoritettiin kolmessa eri osiossa: 1. 5-8 harjoituskävelyä kuivalla, 2. 2-4 harjoituskävelyä kuivalla sisältäen kuivalla kävelyn mittauksen sekä 3. yksi liukkaalla jäällä suoritettu ja mitattu kävely. Kunkin osion välissä oli 3-5 min tauko. Harjoituskävelyjen avulla pyrittiin vakioimaan tutkittavien henkilöiden kävelyrytmi ja etsimään sopiva lähtöpiste ("askelmerkki") niin, että oikea jalka osuisi kokonaan voimalevyn alueelle. Kokonaisuudessaan kävelytestien mittausvaiheet kestivät noin 20 minuuttia. Osallistujille kerrottiin etukäteen, että kävelytestillä on tarkoitus mitata kävelyä kuivalla alustalla ja liukkaalla jäällä, mutta he eivät tienneet missä olosuhteissa kävelykokeet kulloinkin suoritettiin. Heidän tehtävänsä oli kävellä harjoituskävelyissä sovittua vauhtia ja pitää katseensa koko ajan suoraan eteenpäin. Liukuesteiden osalta osallistujia kehotettiin huomioimaan testeissä käyttämänsä liukuesteen sijainti (kanta tai päkiä) kengänpohjassa. Eri liukuesteille tarkoituksenmukaisinta kävelytyyliä ei harjoiteltu erikseen. Kävelytyylin valinta oli jokaisen osallistujan oma asia. Kuva 4. Esimerkki kävelyvarustuksesta sekä liikeanalyysijärjestelmän kolmiulotteisesta mallista 3.6. Tulosmuuttujat ja tilastolliset menetelmät Liikkeet ja voimat rekisteröitiin ja analysoitiin Peak Motus liikeanalyysijärjestelmällä (Vicon). Järjestelmään kuuluu neljä normaalitaajuudella (50 kuvaa/s) toimivaa videokameraa (JVC), joiden avulla mitattiin koko vartalon liikkeet kolmiulotteisesti (Kuva 4). Ensimmäisen voimalevyn päälle, siis jäälle tai jään päälle olevalle matolle astuminen ja sen jälkeen levyn päällä tapahtuneet jalan liikkeet mitattiin tarkemmin 15
kahdella suurtaajuusvideokameralla (500 kuvaa/s, Citius Imaging Centurio). Askelvoimat sekä tasapainon korjausliikkeiden aiheuttamat voimat mitattiin ja talletettiin mittaustaajuudella 500 näytettä/s kävelyrataan sijoitettujen kahden kolmiulotteisesti jalanalusvoimia mittaavan voimalevyn (Kistler 9286A) avulla. Mittausjärjestelmän synkronointipulssien avulla rekisteröidyt voimat voitiin jälkikäteen tehtävässä analyysissä ajallisesti liittää videopohjaiseen liikedataan. Kengän alareunaan kantapään ja päkiän sivulle kiinnitettyjen heijastinmarkkerien paikat digitoitiin suurtaajuusvideokuvasta, ja analyysiohjelman avulla laskettiin kolmiulotteisesta paikkatiedosta voimalevyn päällä tapahtuneet jalkapohjan liikkeet ja niihin liittyvät muuttujat kuten jalkapohjan kulma kantaiskuvaiheessa, kantapään liikenopeus jalan luistaessa sekä liukuman pituus. Voimalevysignaalien perusteella lasketuista vaaka- ja pystysuuntaisten voimien avulla laskettiin näiden suhde eli kitkan käyttö kunakin ajan hetkenä. Lisäksi pystyvoiman perusteella määritettiin se ajan hetki, jolloin kantaiskun jälkeen voima ylitti 40 % koehenkilön painosta, ts. hetki, jolloin paino on siirtymässä vasemmalta jalalta oikealle. Sitä käytettiin refenssiajankohtana muissa analyyseissä. Vertailukohtana liukkaalla jäällä tehtäviin varsinaisiin mittauksiin (taulukko 1) olivat mittaukset puhtaalla, kuivalla ja pitävällä kävelyalustalla. Tämän avulla voitiin määrittää turvallisen kitkan vähimmäiskriteerit. Liukastumisiin liittyvistä tekijöistä (muuttujat) arvioitiin sen mahdollinen seuraus. Liikekitka (kitkan käyttö) jäällä oli pääkriteerinä lopputulosten arvioinnissa. Tässä merkittävimpänä muuttujana käytettiin kuiva- ja liukaskävelyiden erotusta. Täydentäviä kriteereitä olivat liukastumismatka, liukastuvan jalan liikenopeus, osallistujan subjektiivinen arvio alustan liukkaudesta sekä luokitellut ja laadullisesti arvioidut tasapainon korjausliikkeet ja liukastumisen seuraukset. Käytetyt tulosmuuttujat: Kitkan käyttö ajalta, jona pystyvoima ylitti 40 % henkilön painosta: maksimiarvo ja keskiarvo 100 ms ajalta Kantapään liukuma (cm), vaakasuora liike aikana, jolloin pystyvoima ylittää 40 % painosta Kantapään vaakasuora liikenopeus (m/s) liukuman aikana, maksimiarvo kuvaa liukastumisen voimakkuutta Osallistujan oma subjektiivinen arvio liukkauden tunteesta selvitettiin testin jälkeen kävelyradalla ja varsinaisella koealueella voimalevyjen kohdalla 5- portaisella asteikolla erittäin pitävästä erittäin liukkaaseen. Keskikävelynopeus radalla viimeisen askeleen aikana koealuelle astuttaessa laskettiin Peak Motus liikeanalyysijärjestelmällä normaaleilla videokameroilla (50 kuvaa/s) rekisteröidyistä vartalon liikkeistä. Osallistujan liukastuessa tekemät automaattiset korjausliikkeet rekisteröitiin ja analysoitiin Peak Motus liikeanalyysijärjestelmällä (mittaustaajuus 50 kuvaa/s). Luokittelu liukastumisesta ja sen seurauksesta (muokattu Hirvonen ym. 1994): 1. Ei havaittavaa liukastumista. Liukastuminen oli 2 cm tai alle, eikä henkilö tehnyt havaittavaa korjausliikettä 2. Kontrolloitu liukastuminen. Havaittavissa oli liukastuminen mitatuissa parametreissa (liukastumismatka, liukastuvan jalan liikenopeus sekä kitkan käyttö) sekä horjahdus ja korjausliikkeitä, joiden seurauksena oli todennäköinen selviytyminen 3. Liukastuminen ja mahdollinen tai todennäköinen kaatuminen. Havaittavissa oli huomattava liukastuminen mitatuissa parametreissa (liukastumismatka, liukastuvan jalan liikenopeus sekä kitkan käyttö) sekä huomattava horjahdus ja korjausliikkeitä, joiden seurauksena oli mahdollinen tai todennäköinen kaatuminen 16
Tulosmuuttujien eroja kuivalla ja liukkaalla kävelyn välillä testattiin parillisella t-testillä, ts. koehenkilön kuivakävely toimi liukkaan kävelyn verrokkina. Eri liukuesteillä kävelleet käsiteltiin myös ryhminä, joiden välisiä eroja testattiin t-testillä. 17
4. Tulokset Tutkimukseen osallistui kaikkiaan 42 henkilöä, joista kävelytesteihin osallistui 32 henkilöä. Kahdeksan kävelykoetta jouduttiin hylkäämään siksi, että liukkaassa koekävelyssä tutkittavan askel ei osunut kokonaisuudessaan voimalevylle ja jäälle, mutta kuitenkin tavalla tai toisella he kokivat liukastumisen. Tämän vuoksi kävelyä ei voitu enää suorittaa uudelleen. Tutkimukseen osallistuneet miehet (n=12) olivat 47-57 -vuotiaita (keskiarvo 52,3; keskihajonta 3,3). Pituuden keskiarvo oli miehillä 178,4 cm (keskihajonta 3,9) ja paino 84,5 kg (keskihajonta 8,4). Naiset (n=12) olivat 33-55 - vuotiaita (keskiarvo 39,7; keskihajonta 6,4), pituuden keskiarvo 166,8 cm (keskihajonta 4,3) ja painon 76,2 kg (keskihajonta 17,1). 4.1 Kävely- ja liukastumiskokeet Yhteensä 12 henkilöä liukastui kävelykokeissa liukkaalla. Kukaan tutkittavista ei kuitenkaan kaatunut turvavaljaan varaan. Kävelytestien tulokset on tarkemmin kuvattuna taulukoissa 2 ja 3. Nastakengillä kävelleistä henkilöistä kukaan ei liukastunut tai kokenut alustaa liukkaaksi, joten se osoittautui pitävimmäksi malliksi tässä koeasetelmassa. Liukastuneista kaksi käveli kantaliukuesteillä, talvityöjalkineilla neljä ja päkiäesteillä kuusi henkilöä. Liukastumistapahtuman seurauksena kolme kuudesta päkiäesteellä liukastuneesta olisi selvinnyt todennäköisesti kaatumatta liukuesteen keskeyttäessä liukastumisen. Näillä kolmella henkilöllä jalkaterän liike pysähtyi liukastumisen jälkeen. Kolme päkiäliukuesteillä kävellyttä olisi mahdollisesti tai todennäköisesti kaatunut. Talvityöjalkineella ei havaittu liukastumisen alettua liukua vähentävää vaikutusta ja mahdollisesti tai todennäköisesti ne olisivat kaikki päättyneet kaatumiseen. Kantaliukuesteillä liukastuneilla olisi ollut seurauksena mahdollinen tai todennäköinen kaatuminen. Taulukossa 2 on esitetty tutkimukseen osallistuneiden luokittelu liukastumisluokkiin sekä vertailtu tilastollisesti eri liukuesteiden käyttäjien kävelynopeuksia sekä jalan kulmia kantaiskuvaiheessa kuivalla ja liukkaalla alustalla kävellessä. Jalkineryhmissä ei ollut eroa verrattaessa kävelyvauhtia kuivalla ja liukkaalla. Yleisesti ottaen kävelynopeus eri jalkine- ja liukuestemallien välillä oli samaa suuruusluokkaa, ainoa tilastollisesti merkitsevä ero (p<0,05) oli, että päkiäliukuesteellä kävelleet (kaikki liukastuivat) kävelivät kuivalla hieman nopeammin (ka. 1,57 m/s, sd. 0,22) kuin nastakengällä kävelleet (kukaan ei liukastunut) (ka. 1,45, sd. 0,06). Verrattaessa kaikkien ryhmien liukastuneita ei-liukastuneisiin, havaittiin että liukastuneet kävelivät kuivalla tilastollisesti erittäin merkitsevästi (p<0,001) nopeammin (ka. 1,60m/s, sd. 0,10) kuin ne, jotka eivät liukastuneet (ka. 1,41m/s, sd. 0,10), joskin liukkaalle alustalle kävellessä tilastollinen ero oli vähemmän merkitsevä. Esimerkiksi talvityöjalkineilla ja kantaliukuesteillä kävelleistä liukastuneet olivat oman ryhmänsä nopeimmat kävelijät. Jalkaterän kulma kantaiskuun tultaessa oli yhteydessä kävelynopeuden kanssa (R 2 =0,48). Taulukossa 2 on esitetty myös tutkittavien mittausalueelle astuneen jalan suurin liikenopeus kantaiskun jälkeen ja liukuma. Kuivalla ei ollut eroja eri ryhmien välillä jalan liu'ussa eikä liikenopeudessa. Jäällä jalan liikenopeus ja liukumatka olivat pienemmät nastaryhmällä kuin päkiäryhmällä (p<0,001) ja talvijalkineryhmällä (p<0,05) Päkiäryhmällä jalan liikenopeus ja liukumatka kasvoivat jäällä (p<0,01), samoin talvijalkineryhmällä (p<0,05). Liu'un pituudessa oli merkittävä ero liukastuneitten (8,5-32,5 cm) ja ei liukastuneiden (0,5-2,0 cm) välillä. Huomioitavaa oli se, että esimerkiksi koehenkilö 11 selvisi kaatumatta, vaikka liukastumismatka oli 16,6 cm. Mikäli vauhtia oli >1 m/s, seurauksena oli havaittava liukastuminen. Kuvassa 5 on esitetty neljän eri jalkine-/liukuestetyypin käyttäjän liukkaalle astuvan jalan liikenopeuden sekä liukumatkan ryhmäkohtaiset keskiarvot. Kuvassa 6 on havainnollistettu kolmen eri liukastumisluokkiin luokitellun tutkittavan liukkaalle astuvan jalan liikenopeuden eroja. 18
Taulukko 2. Tutkimukseen osallistuneiden luokittelu liukastumisen suhteen (1= ei, 2= liukastuminen ja selviytyminen, 3= liukastuminen ja mahdollinen tai todennäköinen kaatuminen), sekä liukumatka (cm), jalan kulma (), kävelynopeus (m/s) sekä liukkaalle jäälle astuneen jalan liikenopeus (m/s) jalkine- /liukuestetyypeittäin (1=kanta-, 2=päkiäliukueste, 3=nastakenkä, 4=talvityöjalkine) kuivalla alustalla sekä liukkaalla jäällä kävellessä. Hlö Jalkine Liuk. luok. (1-3) Kävely kuivalla alustalla Liuku (cm) Kulma () Kävely nopeus (m/s) Jalan nopeus (m/s) Kävely liukkaalla jäällä Liuku matka (cm) Kulma () Kävely nopeus (m/s) Jalan nopeus (m/s) 1 1 1 0,5 15,7 1,23 0,32 0,5 17,6 1,29 0,58 2 1 1 1,9 27,6 1,47 0,49 1,5 24,6 1,40 0,37 3 1 1 1,0 17,3 1,29 0,31 0,6 17,1 1,56 0,67 4 1 1 2,0 25,8 1,40 0,47 2,0 24,2 1,42 0,52 5 1 3 1,2 31,7 1,78 0,64 30,3 36,6 1,94 3,84 6 1 3 2,1 31,9 1,70 0,53 19,2 30,9 1,69 1,86 ka (haj) 1,5 (0,6) 25,0 (7,0) 1,48 (0,22) 0,46 (0,13) 9,0 (12,7) 25,2 (7,6) 1,55 (0,24) 1,31 (1,35) 7 2 2 0,7 23,3 1,65 0,49 8,5 26,4 1,84 1,16 8 2 3 0,5 20,0 1,56 0,27 32,4 11,1 1,48 2,47 9 2 2 1,8 32,0 1,68 0,54 10,1 28,6 1,53 1,01 10 2 3 1,3 25,3 1,45 0,32 18,1 25,5 1,48 2,18 11 2 2 0,4 23,7 1,64 0,25 16,6 19,6 1,54 1,57 12 2 3 1,1 22,7 1,47 0,46 22,6 16,0 1,42 1,82 ka (haj) 1,0 (0,5) 24,5 (4,1) 1,57* (0,10) 0,39 (0,12) 18,1 (8,8) 21,2 (6,8) 1,55 (0,15) 1,70 (0,57) 13 3 1 1,1 23,8 1,52 0,35 0,8 18,5 1,53 0,32 14 3 1 1,0 22,3 1,44 0,36 1,1 22,7 1,57 0,30 15 3 1 1,0 23,8 1,53 0,47 1,4 23,6 1,56 0,51 16 3 1 1,5 30,9 1,36 0,43 1,4 25,1 1,56 0,52 17 3 1 1,1 29,5 1,43 0,34 1,5 29,6 1,45 0,40 18 3 1 1,2 26,3 1,41 0,47 1,1 22,2 1,30 0,47 ka (haj) 1,2 (0,2) 26,1 (3,5) 1,45* (0,06) 0,40 (0,06) 1,2 (0,3) 23,6 (3,7) 1,49 (0,10) 0,42 (0,10) 19 4 1 1,0 26,3 1,56 0,31 0,5 23,3 1,43 0,22 20 4 3 1,2 28,4 1,57 0,33 20,5 29,3 1,61 2,09 21 4 3 0,4 25,8 1,63 0,36 15,8 23,9 1,74 1,37 22 4 3 1,9 33,3 1,50 0,47 23,6 30,2 1,47 2,36 23 4 3 2,4 29,0 1,53 0,82 24,7 24,3 1,49 2,38 24 4 1 1,7 26,9 1,32 0,57 1,9 21,2 1,29 0,46 ka (haj) 1,4 (0,7) 28,3 (2,8) 1,52 (0,11) 0,48 (0,19) 14,5 (10,8) 25,3 (3,6) 1,50 (0,15) 1,48 (0,96) * päkiä-ryhmällä oli kuivalla suurempi kävelynopeus kuin nasta-ryhmällä (t-testi: p<0,05). talvityöjalkine-ryhmällä jalan kulma oli pienempi jäälle kävelyssä kuin kuivalla alustalla (p<0,05) 19
Kuva 5A Liukastuvan jalan liikenopeus 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Keskiarvo kuiva Päkiäliukueste/ Kantaliukueste/ Liukas Liukas (m/s) Nastakenkä/ Liukas Talvityöjalkine/ Liukas Keskiarvo kuiva Kantaliukueste/ Liukas Päkiäliukueste/ Liukas Nastakenkä/ Liukas Talvityöjalkine/ Liukas 30 Kuva 5B Liukumatka 25 20 15 10 5 0 Keskiarvo kuiva Kantaliukueste/ Liukas Päkiäliukueste/ Liukas (cm) Nastakenkä/ Liukas Talvityöjalkine/ Liukas Keskiarvo kuiva Kantaliukueste/ Liukas Päkiäliukueste/ Liukas Nastakenkä/ Liukas Talvityöjalkine/ Liukas Kuva 5. Liukastuvan (5A) jalan liikenopeuden (m/s) ja (5B) liukumatkan (cm) keskiarvot ja keskihajonnat kuivalla (n=24) ja jalkine-/liukuestetyypeittäin ryhmäkohtaisesti liukkaalla alustalla (n=6 kussakin ryhmässä). Liukkaalle astuvan jalan liikenopeus 2,5 2 Liikenopeus (m/s) 1,5 1 Liukastuminen ja todennäköinen kaatuminen Liukastuminen ja mahdollinen selviytyminen Ei liukastumista 0,5 0-50 0 50 100 150 200 250 Aika (ms) Kuva 6. Kolmen eri osallistujan liukkaalle jäälle astuvan jalan liikenopeudet; 1) yhtenäinen paksu viiva kuvaa liukastuneen ja todennäköisesti kaatuneen, 2) katkoviiva kuvaa liukastunutta ja mahdollisesti selviytynyttä sekä 3) yhtenäinen ohut viiva kuvaa ei liukastunutta osallistujaa. 20
Kitkan käytön keskiarvoissa (Taulukko 3) kuivakävelyssä oli tilastollisesti erittäin merkitsevä ero (p<0,001) liukastuneiden ja ei-liukastuneiden ryhmien välillä. Kuiva- ja liukaskävelyiden kitkan käytön muutoksessa tuli esille tilastollisesti merkitsevä ero (p<0,001). Kuivalla kävellessä jalkineryhmien välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja, kun taas jäällä kävellessä nasta-ryhmän maksimi oli suurempi kuin talvijalkineryhmän maksimi, muut erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Taulukko 3. Osallistujien kitkan käytön arvot kuivalla alustalla sekä liukkaalla jäällä kävellessä. Kävely kuivalla Kävely liukkaalla Hlö Malli Keskiarvo Maksimi Keskiarvo Maksimi 1 1 0,153 0,189 0,132 0,174 2 1 0,176 0,266 0,141 0,202 3 1 0,141 0,181 0,099 0,165 4 1 0,135 0,190 0,127 0,169 5 1 0,185 0,209 0,083 0,122 6 1 0,191 0,261 0,161 0,263 ka (haj) 0,164* (0,024) 0,214 (0,035) 0,124* (0,028) 0,183 (0,047) 7 2 0,204 0,243 0,131 0,183 8 2 0,178 0,219 0,108 0,171 9 2 0,157 0,222 0,101 0,145 10 2 0,144 0,172 0,110 0,154 11 2 0,173 0,205 0,155 0,219 12 2 0,206 0,234 0,137 0,200 ka (haj) 0,177** (0,025) 0,216* (0,025) 0,124** (0,021) 0,179* (0,028) 13 3 0,139 0,176 0,113 0,180 14 3 0,176 0,219 0,130 0,187 15 3 0,150 0,216 0,134 0,166 16 3 0,148 0,212 0,127 0,176 17 3 0,151 0,182 0,142 0,171 18 3 0,200 0,227 0,176 0,203 ka (haj) 0,161** (0,023) 0,205* (0,021) 0,137** (0,021) 0,181* (0,013) 19 4 0,142 0,172 0,164 0,179 20 4 0,196 0,246 0,110 0,164 21 4 0,204 0,243 0,100 0,123 22 4 0,179 0,240 0,075 0,098 23 4 0,197 0,237 0,117 0,155 24 4 0,186 0,243 0,143 0,172 ka (haj) 0,184* (0,022) 0,230** (0,029) 0,118* (0,032) 0,155** (0,022) Kaikilla liukuestemalleilla ja nastakengällä kitkan käyttö pieneni jäällä verrattuna kävelyyn kuivalla alustalla: tilastolliset merkitsevyydet parillisesta t-testistä (kaksisuuntainen): * p<0,05, ** p<0,01 Kuvassa 7 on havainnollistettu esimerkillä liukastuneen ja ei-liukastuneen koehenkilön kitkan käytön muutos kuivalla ja liukkaalla kävellessä. Kitkan käytössä ei ollut eroa miesten ja naisten välillä. 21