De geijkte knietest

Bewegingssensoren voor airbags worden door het Haagse bedrijf McRoberts gebruikt om de beperkingen van patiënten met een knieprothese te meten.

ROB VAN LUMMEL, directeur van McRoberts, stapt ferm door de halfverduisterde kamer. Sensoren rond zijn heup en bovenbeen geven zijn bewegingen door aan de laptop op tafel. Die voedt de videoprojector op tafel. Op de muur verschijnt een grafiek met horizontaal de tijd en verticaal de uitslag van de sensoren. De software analyseert onder andere de stapfrequentie, het moment dat de teen de grond verlaat en dat de hiel de grond weer raakt en daarmee de asymmetrie van het lopen. Een nieuwe bewegingsvariabele is de bewegingsintensiteit. Uit de snel veranderende delen van de sensorregistraties berekent de software hoe ferm of hoe omzichtig de sensordrager beweegt. Mensen met pijn die moeilijk lopen hebben een lage bewegingsintensiteit. Gezonde, uitgeruste, montere mensen scoren hoog op die intensiteitsschaal. Van Lummel scoort met 2,7 op een schaal van 3 aan de intense kant.

Ter demonstratie van wat de software verder kan kiest Van Lummel een andere grafiek. Een blauwwordend blokje bij `zitten' geeft aan dat hij zit. Staat hij op dan verschuift het blauw onmiddellijk naar het vakje `staan' en buigt hij hij iets voorover dan springt het blokje naar `gebogen staan'. De software onderscheidt lopen, staan, zitten en liggen en enkele houdingen daarbinnen.

24 UUR DRAADLOOS

In de demonstratie-opstelling zit het kleine kastje rond Van Lummels middel met een kabel vast aan de computer. De kracht van de DynaPort (het draagbare sensorsysteem) is echter dat een geheugenkaartje en de batterijen toereikend zijn om de bewegingen van de drager 24 uur lang draadloos te registreren. Ruim 30 keer per seconde bepaalt iedere sensor in één richting de versnelling die hij ondervindt ten opzichte van het zwaartekrachtsveld van de aarde. De software combineert de gegevens van de verschillende sensoren en bepaalt met vrij grote precisie welke bewegingen de proefpersoon met welke intensiteit heeft uitgevoerd.

``De DynaPort is daarmee het enige systeem dat continu de bewegingsbeperkingen van een patiënt kan meten'', aldus Van Lummel. Hij werkt vanaf 1992 aan zijn systeem en vond uiteindelijk de geschikte sensoren in de automobielindustrie, waar ze worden gebruikt om te bepalen wanneer airbags moeten exploderen, autogordels moeten blokkeren en wanneer geautomatiseerde systemen die remblokkade en slippen opheffen in werking moeten treden. Van Lummel: ``Daarna liepen we in de eerste jaren steeds tegen beperkingen van geheugencapaciteit en energievoorziening op. Maar we zijn als het ware meegelift met de ontwikkelingen van de digitale camera`s. De geheugenopslagcapaciteit werd steeds ruimer, nu kunnen we al 64 megabyte kwijt op een PC-Card en dat geheugen blijft in stand zonder energieverbruik.''

De belangrijkste praktijktoepassing, ontwikkeld met de tweede Eureka-subsidie die Van Lummel verkreeg, is momenteel de evaluatie van patiënten die een prothese voor hun kniegewricht kregen. De eerste subsidie was voor de ontwikkeling van een meetsysteem voor de beperkingen die mensen met chronische lage rugpijn in de activiteiten van het dagelijks leven ondervinden. Daarbij is het de bedoeling om iemands activiteiten 24 uur te registreren. Van Lummel: ``Dat project wacht nog op ijking van de meetresultaten met gezonde en sterk beperkte patiënten voordat het in de praktijk kan worden toegepast. Verdere validering en productontwikkeling zal plaatsvinden met een subsidie van negen ton van Economische Zaken die ons net is verstrekt. De totale investering is 2,4 miljoen gulden en de partners zijn de Academische Ziekenhuizen van Leiden, Groningen en Utrecht, het Zwolse ziekenhuis de Weezenlanden en Inspektor Research Systems.''

De kniepatiënten worden gemeten op een soort hindernisbaan. Ze moeten lopen, een trapje lopen met verschillende treehoogten, zitten en opstaan op drie verschillende hoogten en voorwerpen optillen, dragen en neerleggen. Bij elkaar werken fysiotherapeut en patiënt 29 testonderdelen af, waarbij de DynaPortapparatuur met zes sensoren steeds 42 variabelen meet. De knietest is inmiddels geijkt op een groep gezonde proefpersonen en een groep mensen die op de wachtlijst stonden voor een knieprothese en die dus op het moment van meten ernstig beperkt waren in hun dagelijkse activiteiten. De twee groepen bleken significant van elkaar te verschillen in 240 van de in totaal (29x42=) 1218 variabelen. De software verwerkt die tot een totaalscore en tot deelscores op de vier onderdelen voortbewegen, traplopen, overgangen van staan naar zitten of naar liggen en als vierde tillen en dragen.

De ijking van de knietest en het eerste gebruik in de praktijk vond plaats in het Gemini Ziekenhuis in Den Helder, waar orthopedisch chirurg dr. Rob Benink de test introduceerde. Benink: ``In de hele maatschappij heeft iedereen het over kwaliteitscontrole, maar je moet concluderen dat alles wat er aan ons lichaam gebeurt nauwelijks objectief gecontroleerd wordt. Het effect van een knieprothese werd tot nu toe getest door het afnemen van een vragenlijst. De orthopedisch chirurg die de operatie heeft uitgevoerd en de patiënt met de nieuwe prothese zitten tegen over elkaar op een stoel en de chirurg vraagt systematisch wat de patiënt kan. Die methode is dubbel subjectief. De chirurg vertaalt het antwoord in een score. Je ziet dat een patiënt kort na de operatie altijd enthousiast is. Daarna went hij aan zijn prothese en merkt dat het gebruik in de praktijk toch soms wat tegenvalt. Je ziet dat in de scores op de vragenlijsten niet terug.''

Van Lummel: ``Onze beginvraag was of we het effect van een behandeling objectief kunnen meten.'' De DynaPort-functierapporten van de Helderse patiënten tonen inmiddels dat dat kan. In Den Helder zijn de eerste patiënten inmiddels langer dan een jaar gevolgd. Hun scores laten kort na de operatie meestal een lichte verbetering zien ten opzichte van de situatie voor de operatie. Een paar maanden later heeft die verbetering zich meestal doorgezet. Een jaar later is voor het gemiddelde van alle tot nu toe behandelde patiënten het plafond nog niet bereikt. Aan het niveau van de gezonde proefpersonen kunnen ze nog niet tippen.

DRIE TREDEN

Van Lummel: ``Verdere validering is nodig. Het systeem is inmiddels in gebruik bij de orthopedisch chirurgen van Nuffield Orthopaedic Center in Oxford en die willen het verder onderzoeken. We moeten bijvoorbeeld weten of meten op een trapje met drie treden een goede voorspeller is voor het lopen van een hele trap, of het wandelen in een gang van 50 meter een goede maat is voor de paar honderd meter die een Nederlander gemiddeld loopt als hij de auto of de bus niet neemt. En de waarde van een nieuwe maat als de bewegingsintensiteit moet nog geëvalueerd worden.''

Benink: ``Wij begonnen er mee toen we een nieuw type knieprothese introduceerden. Ik had het idee met de test de verschillen tussen het oude en nieuwe type te kunnen testen. In de praktijk kon het daar nog niet van komen, maar in de toekomst kan dat natuurlijk wel, al moet je de experimenten goed ontwerpen. Verder kun je de kwaliteit van de ingreep evalueren, je kunt de behandeling aanpassen als na een paar maanden de score op de test toch terugloopt. De fysiotherapeut kan de oefeningen aanpassen als een patiënt op een van de onderdelen slecht scoort. Je kunt zelfs patiënten op de wachtlijst beoordelen om ze eerder voor een operatie in aanmerking te laten komen. Er zijn goede aanwijzingen dat hoe immobieler je iemand voor de operatie laat worden, hoe langer de revalidatie duurt. Zo kun je ook de uiteindelijke kosten met zo'n test beïnvloeden.''

In Nederland gebruiken tegenwoordig steeds meer ziekenhuizen het knietest-systeem van McRoberts. Een complete meetset kost ongeveer 40.000 gulden, waarbij ook de trappetjes en zitblokken worden geleverd. Verwerking en presentatie van de gegevens gebeurt voorlopig nog op het kantoor in Den Haag, waar inmiddels vijf mensen werken. Het unieke is dat DynaPort-project niet alleen producten oplevert, maar dat Van Lummel, van huis uit leraar lichamelijke opvoeding en orthopedagoog, met tal van publicaties ook zijn naam in de wetenschappelijke wereld vestigt.