English issues
3/2016

Itsemittausdata on terveystiedon runsaudensarvi

Ihmiset mittaavat nykyisin kehonsa toimintoja monenlaisilla laitteilla. Miten itsemittauksella kerättyä dataa painon vaihteluista voi hyödyntää tutkimustarkoituksiin?

Elina Helander

 

Tutkijatohtori Elina Helander TTY:n signaalinkäsittelyn laitokselta on kiinnostunut painoa koskevan itsemittausdatan analysoimisesta.

 

MIKÄ? Health Data Mining -projekti

  • Kesto: syksy 2014 – kesä 2016
  • Rahoittaja: Tekes
  • Tavoite: Saada yrityksille kertyneitä terveystietoja louhimalla ja tietoja yhdistämällä parempi kuva suomalaisen työväestön terveydestä sekä rakentaa yksilöllisempiä malleja työssä jaksamiseen ja kustannusten säästämiseen.
  • Osallistujat: TTY, Jyväskylän opisto, Työterveyslaitos, Firstbeat Technologies, Aino Health Management, LähiTapiola.
 

Nykyinen terveysbuumi saa ihmiset tyhjentämään kauppojen hyllyt aktiivisuusrannekkeista, sykemittareista ja älyvaa’oista, koska yhä useammat haluavat itse mitata sydämensä sykeväliä, stressitasoaan ja kehonsa rasvaprosenttia.

Itse mitattua terveysdataa kertyy laitevalmistajille ja terveydenhuoltoalan yrityksille suuria määriä. Tänä päivänä kaikki itsemittausdata menee mittauslaitteista suoraan pilvipalvelimille, joten tietojen saanti on ratkaisevasti parantunut. Datan soveltumista tutkimuskäyttöön on tutkittu vasta vähän, mutta aihe kiinnostaa tutkijatohtori Elina Helanderia ja hänen kollegojaan TTY:n signaalinkäsittelyn laitoksella.

– TTY:n Personal Health Informatics -tutkimusryhmä tutkii kertyneitä isoja tietomassoja ja niiden analysointia. Olemme kiinnostuneita erityisesti painoon liittyvistä itsemittausaineistoista, Helander kertoo.

Jos haluat laihtua, rakastu vaakaasi

Vuonna 2014 Helander kollegoineen julkaisi tutkimuksen painon mittausvälin vaikutuksesta painon muutokseen 40 ylipainoisen henkilön ryhmässä vuoden aikana.

– Havaitsimme, että silloin, kun ihmiset pudottavat painoaan, he mittaavat painoaan usein ja säännöllisesti. Mutta jos mittauksissa on yli kuukauden mittainen tauko, paino nousee. Olemme tutkineet tätä nyt suuremmalla aineistolla ja saaneet samansuuntaisia tuloksia. Jos haluaa laihtua, kannattaa vaa’alla siis käydä säännöllisesti, Helander sanoo.

Yleensä painon pudotusta on tutkittu vain siten, että huomioidaan alku- ja loppupisteen välinen ero painossa, mutta laihdutukseen kuuluu nousu- ja laskuvaiheita. Puuttuvat mittaustiedot on syytä ottaa vakavasti, sillä ne voivat antaa arvokasta tietoa muun muassa laihduttajan motivaatiosta.

Joukkoistaminen toimii painontarkkailun apuna

– Olemme tutkineet myös ruoka-annosten kuvaamista aktiviteettimittareiden valmistaja Jawbonen omistaman Eatery-mobiilisovelluksen avulla. Sovelluksella oli noin 190 000 käyttäjää. He olivat ottaneet aterioistaan yli neljä miljoonaa ruokakuvaa, joiden terveellisyydestä toiset käyttäjät antoivat palautetta. Me valitsimme joukosta 500 kuvaa ja annoimme ne ravitsemusasiantuntijoiden arvioitaviksi. Vertaisarviot osuivat yllättävän lähelle asiantuntijoiden näkemyksiä. Omien ruokien kuvaaminen ja joukkoistaminen näyttävät siis toimivan painon hallinnan apuvälineinä, Helander kertoo.

Vain harvat tosin jäivät ruokakuvaussovelluksen aktiivikäyttäjiksi. He olivat todennäköisesti henkilöitä, jotka jo valmiiksi söivät terveellisesti.

Jättipotti: 10 000 henkilön painon itsemittausaineisto

Kesällä 2015 tutkijat saivat käyttöönsä suuren, 10 000 käyttäjän painon itsemittausaineiston älyvaakojen valmistaja Withingsiltä, joka nykyisin on osa Nokiaa. Kansainvälisessä, yli sata maata käsittävässä aineistossa on noin 4,5 miljoonaa painonmittaustulosta pisimmillään neljän ja lyhimmillään yhden vuoden ajalta.

Kyseessä on satunnaistettu otos, eivätkä siihen osallistuneet henkilöt ole tunnistettavissa. Tutkijat tietävät heistä ainoastaan asuinmaan, pituuden, sukupuolen sekä iän.

Withings-aineisto on jo poikinut monia painoon liittyviä tutkimuksia.

Juhlapyhät saavat painon nousemaan

Puolet joulun aikaan kertyneestä painosta jäi ihmisten vyötärölle kesään asti tai pidempään.

 

Uusin älyvaaka-aineistoon pohjautuva tutkimus kertoo painon noususta juhlapyhien aikana Yhdysvalloissa, Saksassa ja Japanissa. Tutkimus julkaistiin hiljattain arvostetussa lääketieteen alan julkaisussa New England Journal of Medicinessä.

Tutkimuksessa tarkasteltiin lähes 3 000:n Withings-vaa’alla painoaan mitanneen henkilön painon kehitystä yhden vuoden aikana. Tulokset vahvistavat, että herkkujen syönti joulun, pääsiäisen ja kiitospäivän tapaisten kansallisten juhlapyhien aikaan tuo helposti lisäkiloja.

– Kaikissa kolmessa maassa ihmisten paino nousi 10 päivän kuluessa joulusta. Yhdysvalloissa nousu oli 0,4 prosenttia, Saksassa 0,6 prosenttia ja Japanissa 0,5 prosenttia. Merkittävää painon nousua todettiin Saksassa myös pääsiäisen jälkeen, Yhdysvalloissa kiitospäivän jälkeen ja Japanissa toukokuulle ajoittuvan Golden Weekin jälkeen, Helander kertoo.

Yhdysvalloissa asuvien paino nousi kaikkiaan 0,6 kilolla vuoden pienimpään painolukemaan verrattuna. Saksalaisilla vastaava painon nousu oli 0,8 kg joulun ja uudenvuoden välisellä ajanjaksolla, ja japanilaisilla 0,5 kg Golden Weekin aikaan.

– Vaikka puolet juhlapyhien aikana kertyneestä lisäpainosta saatiin pudotettua melko nopeasti juhlakauden jälkeen, puolet siitä jäi ihmisten vyötärölle kesään asti tai pidempään.

Myös vuodenajalla, viikonpäivällä ja kellonajalla on väliä

Personal Health Informatics -tutkimusryhmä on havainnut ihmisten painon vaihtelevan vuoden aikana paitsi juhlapyhien, myös vuodenaikojen, viikonpäivien ja kellonajan mukaan.

Paino on korkeimmillaan maanantaisin, koska viikonloppuisin syödään enemmän.

 

Laajan Withings-itsemittausaineiston pohjalta on tehty tutkimus muun muassa painon vuotuisesta vaihtelusta seitsemässä eri maassa pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla. Mukana oli painonsa mittaajia Australiasta, Brasiliasta, Ranskasta, Saksasta, Britanniasta, Japanista sekä Yhdysvalloista. Tulokset paljastavat, että pohjoisessa paino laskee kesällä ja nousee talvella, ja etelässä päinvastoin. Valon määrä saattaakin vaikuttaa painoon.

– Viikonpäivillä ja kellonajallakin on väliä. Paino on korkeimmillaan maanantaisin, koska viikonloppuisin syödään enemmän. Ne, jotka onnistuivat pudottamaan painoaan, syövät enemmän viikonloppuna mutta vähemmän viikolla. Painon vaihtelu aamun ja illan välillä taas on suurempaa kuin viikonpäivien välinen vaihtelu.

– Seuraavaksi alamme analysoida verenpainemittausten tuloksia. Fyysistä aktiviteettia, verenpainetta ja painoa voidaan kaikkia mitata itse, ja me haluamme tutkia, miten ne linkittyvät toisiinsa.

Terveystietojen louhintaa suomalaisesta työväestöstä

Elina Helander johti Tekesin rahoittamaa Health Data Mining -projektia, jossa tutkittiin yritysten keräämien, kontrolloimattomien ja ei-tieteellisten hyvinvointimittausaineistojen hyödyntämistä tutkimustarkoituksiin. Tavoitteena oli saada parempi kuva suomalaisen työväestön terveydestä.

Projektiin osallistuivat TTY:n ohella sykeanalytiikkaan erikoistunut Firstbeat Technologies, työkykymittauksia tekevä Aino Health Management, vakuutusyhtiö LähiTapiola sekä Jyväskylän yliopisto ja Työterveyslaitos.

Elina Helander

 

– Tutkijat saivat käyttöönsä suuren, 10 000 käyttäjän painon itsemittausaineiston älyvaakojen valmistaja Withingsiltä. Yli sata maata käsittävässä aineistossa on noin 4,5 miljoonaa painonmittaustulosta, Elina Helander kertoo.

 

– Saimme käyttöömme Firstbeatin ainutlaatuisen sykemittausaineiston yli 40 000 suomalaisesta. Siihen sisältyy itsemittausdataa yli 160 000 mittausvuorokaudesta. Sen pohjalta olemme julkaisseet jo paljon tutkimuksia.

Tutkijat ovat analysoineet muun muassa 30 000 henkilön sykevälivaihtelua eri aikoina. Nyt he tietävät, mikä on suomalaisen työväestön vuorokausiaktiivisuusrytmi ja energiankulutus, millaisia vaihteluita siinä on viikonpäivien ja vuodenaikojen mukaan, ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat. He saivat selville myös erot miesten ja naisten välillä sekä sen, miten ihmisen kunto ja paino vaikuttavat tulokseen.

Hiljattain on myös julkaistu tutkimus, jossa havaittiin, että liikunta auttaa vähentämään stressiä työpäivän aikana. Tulos päti sekä hyvä- että huonokuntoisiin.

– Tavoitteemme on tuottaa uusia havaintoja ja arvokasta tietoa tällaisista aineistoista. Sitä voidaan käyttää antamaan ihmisille parempaa palautetta ja henkilökohtaista valmennusta. Kun omista mittauksista saa palautteen esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa omaan yöuneen, sillä on suurempi vaikutus kuin asian tietämisellä yleisellä tasolla.

Tutkimukselliset haasteet

Kotimittausten myötä tutkimusmateriaalia riittäisi lähes loputtomiin. Mutta millaista tutkimusta itsemittausaineistoilla voi tehdä ja millaista ei?

– Voimme löytää ainoastaan korrelaatioita eli yhteyksiä eri asioiden välillä, mutta emme kausaliteetteja eli asioiden syy- ja seuraussuhteita. Haasteita ovat myös puuttuvat taustatiedot, esimerkiksi henkilön motivaatio painonpudotukseen, Helander kertoo.

– Tietojen puuttuminen on enemmän sääntö kuin poikkeus, mutta erityinen haaste on tilanne, jossa ei tiedetä onko tieto jätetty merkitsemättä, vai tarkoittaako se oikeasti esimerkiksi nollaa.

Tilastoharhaa ja valikoitunutta tietoa

Tieteelliset julkaisut toivovat yhä vielä tilastomatematiikkaan perustuvia, tulosten tilastollisesta merkittävyydestä kertovia p-arvoja. Perinteinen raja, jonka alle jäävät tulokset yleensä tulkitaan tilastollisesti merkittäviksi, on p < 0,05.

– Isoilla näytemäärillä p-arvot eivät kuitenkaan toimi halutulla tavalla. Ero voi olla hyvin pieni eikä sillä ole käytännön merkitystä, mutta mikäli näytekokoa kasvatetaan tarpeeksi, saadaan tulos, että ero on tilastollisesti merkittävä, jos pienenpienikin ero on olemassa. Isoilla aineistoilla pitäisikin katsoa eroa itsessään, Helander selittää.

Suurin kysymys on Helanderin mukaan se, kuinka valikoitunutta data tai siihen kuuluva oleva otos on, ja mitä sen avulla voi selvittää, mitä ei. Useampien taustatietojen avulla voisi selvittää enemmän asioita.

Koska tutkimuskysymykset laaditaan jälkeenpäin, haasteena on myös se, mitä itsemittausdatalta voidaan jälkikäteen kysyä ja mitä rajoituksia siihen liittyy. Yleensä perinteinen tutkimus tehdään päinvastaisessa järjestyksessä.

Massadatalla voi luoda taloudellista kasvua

Itse mitatusta terveysdatasta jalostettua tietoa voidaan käyttää esimerkiksi sairauksien ennaltaehkäisyyn sekä terveysvalistuksen personointiin.

TTY:llä osataan tehdä data-analytiikkaa ja tiedonlouhintaa. Alan osaajia valmistuu erityisesti Data Engineering -koulutusohjelmasta. Helander uskoo tämän osaamisen merkityksen korostuvan tulevaisuudessa, kun yritykset heräävät itselleen kertyneiden tietovarantojen hyödyntämiseen.

Helander kannustaa tekniikan opiskelijoita hyödyntämään rohkeasti myös Tampere3:n kautta lisääntyvät mahdollisuudet monitieteisiin opintoihin. Esimerkiksi terveys- tai käyttäytymistieteiden kurssit voivat auttaa data-analyytikkoja ymmärtämään paremmin laajempia asiayhteyksiä.

– Suuret tietoaineistot eli massadata yleistyy kiihtyvää vauhtia ja sitä tulee myös entistä enemmän vapaasti käytettäväksi. Tähän mennessä massadatan käyttökohteista on todennäköisesti keksitty vasta pieni osa. Massadatan arvioidaan luovan Suomelle 2,1 prosentin suuruisen bruttokansantuotteen kasvupotentiaalin vuoteen 2020 mennessä, Helander tähdentää.

Teksti: Leena Koskenlaakso
Kuvat: Mika Kanserva

 
Kerro kaverille
Liikkeelle kesken työpäivän
Liikkeelle kesken työpäivän
3/2016
3/2016
Liikkeelle kesken työpäivän
 
3/2016
3/2016
Aikataulu ja rahoitus haasteena uuden yliopiston synnylle
Aikataulu ja rahoitus haasteena uuden yliopiston synnylle
3/2016
3/2016
Aikataulu ja rahoitus haasteena uuden yliopiston synnylle
Huawei avasi ovensa TTY:n kampuksella
Huawei avasi ovensa TTY:n kampuksella
3/2016
3/2016
Huawei avasi ovensa TTY:n kampuksella
TUTLab on ideanikkarin unelma
TUTLab on ideanikkarin unelma
3/2016
3/2016
TUTLab on ideanikkarin unelma
Robottibussit liikennöivät pian Hervannassa
Robottibussit liikennöivät pian Hervannassa
3/2016
3/2016
Robottibussit liikennöivät pian Hervannassa
Luonto inspiroi pehmorobottien kehittäjää
Luonto inspiroi pehmorobottien kehittäjää
3/2016
3/2016
Luonto inspiroi pehmorobottien kehittäjää
Suuntaviivoja elämään, johon voi olla tyytyväinen
Suuntaviivoja elämään, johon voi olla tyytyväinen
3/2016
3/2016
Suuntaviivoja elämään, johon voi olla tyytyväinen
Minne Keetmanshoopin vesi katoaa?
Minne Keetmanshoopin vesi katoaa?
3/2016
3/2016
Minne Keetmanshoopin vesi katoaa?

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi