Auteur(s): A. Lagerberg Titel: Fietsen met een spastische parese Jaargang: 16 Jaartal: 1998 Nummer: 6 Oorspronkelijke paginanummers:

Transcriptie

1 Auteur(s): A. Lagerberg Titel: Fietsen met een spastische parese Jaargang: 16 Jaartal: 1998 Nummer: 6 Oorspronkelijke paginanummers: Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van:

2 FIETSEN MET EEN SPASTISCHE PARESE A. Lagerberg A. Lagerberg, Fysiotherapeut, Vakgroep Beweging & Analyse opleiding Bewegingstechnologie Haagse Hogeschool; Drechtsteden Ziekenhuis Dordrecht. Inleiding Fietsen is voor velen een dagelijkse activiteit. Voor inwoners van Nederland hoort het leren fietsen net als het behalen van een zwemdiploma tot een vast onderdeel van de opvoeding. Volwassenen die nog moeten leren fietsen zijn vrijwel zonder uitzondering van buitenlandse komaf. Ook bij het gehandicapte kind is de fiets populair. Wie wel eens een mytyl-school heeft bezocht, kent ongetwijfeld het beeld van de gangen vol met driewielers waarop in de pauzes driftig wordt rondgereden. Opvallend daarbij is dat veel extra voorzieningen op de fiets noodzakelijk zijn zoals bijvoorbeeld zadels met fixatiemogelijkheden en voetbakjes op de pedalen waarin de voeten kunnen worden vastgezet. Figuur 1 a. Voetbakje b. Rompsteun met fixatieband Voorbeelden van dergelijke voorzieningen worden getoond in figuur 1. Voor het spastische kind is het fietsen blijkbaar een complexe beweging die slechts met behulp van een aantal hulpmiddelen kan worden uitgevoerd. In dit artikel wordt nader ingegaan op de problematiek van het fietsen met een extensiespasme van de onderste extremiteit. Op basis van een analyse van de fietsbeweging en van de (beperkte) functiemogelijkheden van een spastisch been wordt duidelijk gemaakt waar de oorzaak van deze problematiek ligt. Deze analyse mondt uit in aanbevelingen voor een (her)ontwerp van een fiets voor deze doelgroep. De fiets als kinematische keten Het aandrijfmechanisme van de fiets kan worden beschouwd als een kinematische keten van een frame, een crankstel met tandwiel en twee pedalen. Deze keten bezit drie vrijheidsgraden. Dit betekent dat het systeem drie onafhankelijke bewegingsmogelijkheden heeft. Bij elke stand van het crankstel

3 kunnen de twee pedalen onafhankelijk bewogen worden. Het aantal vrijheidsgraden van een keten hangt af van het aantal elementen en de eigenschappen van de verbindingen tussen deze elementen. Deze relatie wordt weergegeven met de formule van Grübler. DF = 3.(N-1) - ΣC Waarin: 3 = Het maximale aantal vrijheidsgraden van een element in een tweedimensionale ruimte DF = Degrees of Freedom (vrijheidsgraden van de keten) N = Aantal elementen van de keten ΣC = De som van de beperkingen in de verbindingen Figuur 2 a. Vrijheidsgraden van een crankstel met twee pedalen b. Vrijheidsgraden van één zijde van het crankstel met één pedaal. Het aantal vrijheidsgraden van een keten kan dus worden berekend door het aantal elementen (N) van de keten (min een referentie-element) te vermenigvuldigen met het maximaal aantal vrijheden dat een element kan bezitten (3). Deze drie vrijheidsgraden zijn twee translaties en een rotatie in het vlak van de tekening. (Alhoewel een fiets natuurlijk geen twee dimensionale constructie is, kunnen de kinematische eigenschappen toch in een plat vlak worden geanalyseerd aangezien de rotatie-assen van alle verbindingen evenwijdig lopen). Vervolgens moet het aantal beperkingen dat door de verbindingen wordt opgedrongen worden afgetrokken. In het geval van de fiets is het aantal elementen gelijk aan 4 (fiets, crankstel en twee pedalen) (figuur 2a). Er zijn drie roterende verbindingen in het systeem (de trapas en twee pedaalassen) die elk 2 beperkingen introduceren. De berekening komt dan uit op 9-6 = 3 DF voor de keten. Indien we de analyse beperken tot een kant van het crankstel (en dus een pedaal) heeft het systeem drie elementen en 2DF (figuur 2b). Figuur 3 Het fietsende been kan worden beschouwd als een kinematische keten met twee vrijheidsgraden. De keten kan worden uitgebreid door ook de fietser als onderdeel te zien van de kinematische keten. In figuur 3 wordt deze keten getoond. We beperken ons opnieuw tot een analyse in het vlak van de tekening en tot één zijde van het crankstel. We vatten alle gewrichten op als scharnieren met hun rotatie-as loodrecht op dit vlak. Verder gaan we er (voorlopig) van uit dat de voet op het pedaal vast staat tijdens de beweging. Het pedaal en de voet beschouwen we daarom als één element. Het bekken

4 wordt in eerste instantie onbeweeglijk verondersteld ten opzichte van het zadel. Op deze wijze kan het fietsen worden opgevat als een kinematische keten van 5 elementen (zie figuur 3) met 5 scharnierverbindingen. Toepassing van de bovengenoemde formule leert dat dit systeem twee vrijheidsgraden bezit. Dit is als volgt in te zien. Indien we het systeem één vrijheidsgraad ontnemen door de crank in een bepaalde positie vast te zetten, blijft er nog één bewegingsmogelijkheid over. Het pedaal (samen met de voet) kan in een andere positie worden gedraaid, waarbij de enkel-, knie- en heuphoeken op een voorgeschreven manier moeten mee veranderen. Met andere woorden na eliminatie van één vrijheidsgraad blijft er nog slechts één bewegingsmogelijkheid voor het gehele systeem over. Indien een soortgelijke analyse zou worden verricht voor bewegingen in drie dimensies moeten we rekenen met maximaal 6 vrijheden per element en moeten ook de overige bewegingsmogelijkheden van de gewrichten in de analyse betrokken worden. Evenals in het tweedimensionale geval is er sprake van een keten van 5 elementen. Het heupgewricht dient nu niet als een scharnier te worden opgevat, maar bezit drie vrijheidsgraden (en introduceert dus 3 beperkingen). De knie heeft 2 vrijheidsgraden (4 beperkingen). De bewegingsmogelijkheden van het bovenste spronggewricht (plantair- en dorsaalflexie) en het onderste spronggewricht (in- en eversie) worden in het model samengevoegd tot één enkelgewricht met twee vrijheden (4 beperkingen). De eigenschappen van het scharnier van het pedaal en de crank veranderen natuurlijk niet. Ingevuld in de formule van Grübler levert dit een keten op met drie vrijheden. Figuur 4 Bij een drie-dimensionale analyse van de fietsbeweging bestaat een derde vrijheidsgraad welke bestaat uit de mogelijkheid de knie naar mediaal en lateraal te bewegen. Naast de bewegingsmogelijkheden die we al leerde kennen uit de twee dimensionale analyse is er nu tevens de mogelijkheid om de knie naar binnen en naar buiten te bewegen (Figuur 4). In het vervolg van dit artikel zullen wij ons beperken tot een twee-dimensionale analyse van een fietsend been. Zoals uit het bovenstaande duidelijk is geworden heeft dit systeem 2 vrijheidsgraden. Besturing van vrijheidsgraden Uit het bovenstaande is duidelijk geworden dat zowel het mechanisme waarop de fietser zijn krachten uit moet oefenen (het roterende pedaal) als de combinatie been en fiets twee vrijheden bezitten. Het aantal vrijheidsgraden van een bewegend systeem is een bepalende factor voor de mate van complexiteit van de bewegingssturing. We zullen dit met behulp van een eenvoudig voorbeeld uitleggen. Figuur 5 a. Vrije keuze van de duwkracht b. Bij het duwen via een scharnierende duwstang moet de duwkracht door de scharnier-as lopen. c. Afwijkende duwkrachten leiden tot kanteling van de duwstang maar niet tot voortbewegen van het wagentje. In figuur 5a wordt een wagentje op een rails getoond. De rails beperkt de mogelijkheden van het karretje. De baan waarlangs het karretje moet bewegen ligt volkomen vast. Dit betekent dat elke kracht, met een voldoende grote voor- of achterwaartse component, welke op het wagentje wordt uitgeoefend, aanleiding zal geven tot het voor of achteruit rollen over de rails. U bent vrijwel geheel vrij in het kiezen van de plaats van aangrijpen en de richting van uw kracht op het wagentje. Het resultaat

5 is altijd voorspelbaar. Het duwen tegen het wagentje wordt een heel stuk complexer indien u de krachten dient uit te oefenen via een duwstang zoals getoond in figuur 5b. De stang waarop u uw duwkracht moet uitoefenen is scharnierend met het wagentje verbonden (punt a in de figuur). De vrijheid die u in het eerste geval had voor het uitoefenen van de kracht is nu grotendeels verdwenen. De krachten die in situatie a getoond werden, geven alle aanleiding tot vooruit rollen. In situatie b dient u de duwkracht (Fd) echter nauwkeurig door het scharnierpunt van de duwstang te mikken. Elke andere kracht leidt slechts tot het kantelen van de stang ten opzichte van de wagen (figuur 5c). Deze complexere besturing is het gevolg van het toegenomen aantal vrijheidsgraden van het systeem. Met de scharnierende stang bezit het systeem plotseling twee vrijheidsgraden. Het gewenste resultaat (voorwaarts duwen van de wagen) wordt nu alleen bereikt indien de duwkracht op elk moment nauwkeurig door de scharnier-as van de stang verloopt. Dit richten van de kracht op de stang vindt plaats door een uiterst nauwkeurige afstemming van de momenten welke u levert rond uw gewrichten. In figuur 5b wordt het verloop van de werklijn van de reaktiekracht (Fr) die de stang op uw hand uitoefent weergegeven. De getekende kracht bezit een zekere momentsarm ten opzichte van de schouder en de elleboog. Deze kracht is het gevolg van volledig op elkaar afgestemde momenten die rond onder meer de schouder en de elleboog door spieren moeten worden geleverd. Bij het bekrachtigen van een fiets is de situatie identiek aan het hierboven besproken wagentje met duwstang. U oefent uw krachten niet rechtstreeks uit op de crank maar doet dat via het pedaal. Ook hierbij is het absoluut noodzakelijk dat uw duwkracht precies door de as van de pedaal-crank verbinding verloopt. Elke andere richting leidt slechts tot het roteren van het pedaal en niet tot het bekrachtigen van de crank. Het fietsen vereist dus eveneens een zeer nauwkeurige afstemming van momenten rond de betrokken gewrichten. De spastische parese De problematiek welke ontstaat bij het fietsen met een spastische parese valt uiteen in een tweetal aspecten, die elk op hun eigen wijze het fietsen compliceren. Het eerste probleem kan worden omschreven als het onvermogen tot afstemming van momenten rond de gewrichten en het tweede probleem is de positieve steunreflex welke ontstaat bij een verlenging van de kuitmusculatuur. Deze twee aspecten overlappen elkaar enigszins maar worden hier omwille van de duidelijkheid afzonderlijk besproken. Het doseren van momenten Zoals hierboven al werd uitgelegd vereist het bekrachtigen van een crank via een pedaal een nauwkeurige afstemming van momenten. Het is precies dit vermogen tot het afstemmen van momenten rond de gewrichten dat ontbreekt bij een spastische parese van het been. Een van de kenmerken van een spastisch parese is nu juist het bewegen in één of slechts enkele voorgeschreven patronen. In tegenstelling tot de ongestoorde situatie bestaan er bij een spastische parese vaste combinaties van momenten. Dit leidt tot kenmerkende bewegingscombinaties die ook wel bekend zijn als een synergieën. Aangezien het fietsen een nauwkeurige afstemming van momenten vraagt is het duidelijk dat fietsen een bijzonder lastige bezigheid is met een dergelijk probleem. Dat veel patiënten toch slagen in het bekrachtigen van de fiets is te danken aan het feit dat zij zelf op ingenieuze wijze de bewegingssturing vereenvoudigen. Figuur 6 Het genereren van de getoonde rectiekracht van het pedaal op de voet vereist een nauwkeurige afstemming van momenten. In figuur 6 wordt een succesvolle richting van een kracht op het pedaal getoond. De reactiekracht van het pedaal op de voet verloopt precies door de as van de pedaal crank verbinding. Bij deze richting verhouden de momenten rond de heup, de knie en de enkel zich als de momentsarmen a, b en c die de reaktiekracht heeft rond de gewrichten. Het is bij het zelfde aangrijpingspunt van de kracht op de voet wèl toegestaan om harder te duwen in dezelfde richting (met een onveranderde verhouding tussen de gegenereerde momenten) maar het duwen in een andere richting is bij hetzelfde aangrijpingspunt van de kracht niet mogelijk. In figuur 7a wordt een dergelijke afwijkende duwkracht getoond. Ten gevolge van een overmatig groot knie- en heupmoment wijkt de reactiekracht af en passeert nu achter de pedaal as. In dat geval zal het pedaal

6 Figuur 7 a. Ten gevolge van een veranderde verhouding in de geleverde momenten verloopt de kracht niet door de pedaal-as. b. Dit leidt tot het achterover kantelen van het pedaal. achterover roteren ten opzichte van de crank en zal er geen rotatie van de crank optreden. Deze rotatie van het pedaal duurt voort totdat de uiterste gewrichtsstand in het enkelgewricht naar dorsaalflexie bereikt is (figuur 7b). Vanaf dat moment is het met een afwijkende richting van de duwkracht wèl mogelijk om de crank te bewegen. Ter verduidelijking keren we even terug naar het voorbeeld van de wagen op de rails welke via de scharnierende stang moest worden voortgeduwd (figuur 8). Indien de stang bij een bepaalde kanteling een aanslag zou vinden en daardoor niet verder kan kantelen, is vanaf dat moment elke kracht die een voorwaartse component bezit weer in staat tot het voortduwen van de wagen. In termen van vrijheidsgraden is het systeem nu gereduceerd tot een systeem met slechts één vrijheidsgraad. Figuur 8 Indien de kanteling van de duwstang begrenst is, kan na het bereiken van deze begrenzing ook met een kracht welke niet door de scharnier-as verloopt weer tegen het wagentje worden geduwd. Vanaf het moment van het bereiken van de aanslag is het duwen tegen de stang feitelijk identiek aan het rechtstreeks duwen tegen de wagen op de rails. Bij het bereiken van de eindstand naar dorsaalflexie is ook de fietsbeweging bij een analyse in het platte vlak op te vatten als een beweging met één vrijheidsgraad. Het pedaal, de voet en het onderbeen zijn nu immers op te vatten als één element. De keten bestaat vanaf dat moment functioneel gezien uit 4 elementen met vier roterende verbindingen. Toepassing van de formule van Grübler leert dat er nu sprake is van slechts één vrijheidsgraad. Onder die condities zagen wij al eerder, is de keuze van de duwkracht vrij. Deze techniek (het gebruik maken van de uiterste dorsaalflexie stand in het enkelgewricht) wordt ook wel toegepast door wielrenners die hun kuitspieren tijdens het fietsen even willen laten rusten. Bij deze

7 techniek die bekend staat als ankling worden de noodzakelijke momenten rond de enkel door passieve structuren geleverd. Uiteraard kan ook een kanteling van het pedaal voorover met een plantairflexie in het enkelgewricht ontstaan indien de geleverde momenten rond de enkel overmatig groot zijn. Een voorziening die bedoeld is om deze kantelingen wat te bedwingen wordt getoond in figuur 9. Figuur 9 Het katrolmechanisme op de fiets. De pedalen zijn via een touw, dat over een katrol aan de stuurpen loopt (zie detailopname), met elkaar verbonden. De bewegingen van de pedalen worden op deze manier aan elkaar gekoppeld. Het voorover kantelen van het ene pedaal gaat gepaard met het achterover kantelen van het andere pedaal. Deze voorziening is maar zeer beperkt effectief. Indien iemand met een hemibeeld met deze voorziening fietst is het nog denkbaar dat met het been aan de niet paretische zijde de opgedrongen kantelingen van het pedaal aan de paretische kant kunnen worden gecompenseerd. Bij een diplegisch beeld echter ontbreekt dit vermogen. Het effect dat dan overblijft is een beperking van het mogelijke traject van vooroverkanteling van het pedaal. Dit werkt als volgt. Stel dat bij een horizontale stand van naar de crank die neerwaarts beweegt een voorverkanteling optreedt van het pedaal. Zonder de verbinding tussen de pedalen kan nu een kanteling van het pedaal en de voet in het enkelgewricht optreden die voortduurt totdat de enkel in de uiterste plantairflexie stand komt. Met de voorziening echter dringt de kanteling tevens een dorsaalflexie op in het enkelgewricht aan de andere zijde. Vanuit de positie waarin het enkelgewricht zich bevindt aan deze zijde, is dit traject aanzienlijk kleiner. De vooroverkanteling van voet en pedaal wordt op deze wijze begrenst. Indien de primaire verstoring echter een achteroverkanteling van het pedaal betreft (met een dorsaalflexie van de voet) werkt deze begrenzing niet. Via het touw is het immers niet mogelijk om duwkrachten over te brengen van het ene naar het andere pedaal. Bovengenoemde voorziening vereenvoudigt het fietsen niet, aangezien de eis om de krachten nauwkeurig te richten blijft bestaan, terwijl tevens gereageerd dient te worden op plotselinge en onvoorspelbare kantelingen van het pedaal. Trekken en duwen Het duwen tegen een wagentje via een scharnierende duwstang is een aanzienlijk lastigere klus dan het trekken aan het wagentje via dezelfde stang. Een trekkracht welke niet door het scharnierpunt van de stang verloopt zal net als een duwkracht leiden tot kanteling van de stang (figuur 10). In tegenstelling echter tot de duwkracht zal een trekkracht welke gelijk gericht blijft, na enige kanteling van de stang automatisch door het scharnierpunt gaan verlopen. Vanaf dat moment komt het wagentje in beweging. Van dit zelfrichtende effect van trekkrachten kan ook gebruik worden gemaakt bij het fietsen Een aanzienlijke reductie van de kantelingsneiging van het pedaal kan worden bereikt door de voet niet, zoals gebruikelijk, boven de pedaalas te plaatsen maar juist eronder. In figuur 11 wordt dit principe getoond.

8 Figuur 10 Bij het trekken aan de stang is er sprake van een zelf richtend effect. (verdere verklaring in de tekst) De voet wordt geplaatst op een pedaal waarvan het scharnierpunt met de crank boven de voet ligt. Indien op een dergelijke pedaal krachten worden uitgeoefend die niet precies door de pedaal-as lopen richt het systeem zich vanzelf. In figuur 10a wordt een kracht op het pedaal uitgeoefend welke niet door het ophangpunt verloopt. Het pedaal zal hierdoor kantelen naar en achterovergekantelde positie. Bij een gelijkblijvend aangrijpingspunt en een ongewijzigde richting van de uitgeoefende kracht duurt de kanteling slechts voort totdat de werklijn van de kracht wel door het ophangpunt verloopt (figuur 11b). Bij een positie van de voet boven de as (figuur 11c en d) treedt dit zelfrichtende effect niet op. De kanteling komt nu pas tot een einde indien in het enkelgewricht een eindstand wordt bereikt. Het plaatsen van de voet onder de pedaal-as reduceert op de bovengenoemde wijze de kantelingsneiging van de voet op het pedaal. In tegenstelling tot het katrolsysteem werkt dit mechanisme in beide richtingen (dorsaal- en plantairflexie) zonder daarbij invloed uit te oefenen op de positie van het andere pedaal. Figuur 11 a en b. Trekken aan het pedaal c en d. Duwen op het pedaal (verdere verklaring in de tekst) Reductie van vrijheidsgraden Een andere oplossing zou kunnen zijn het wegnemen van de tweede vrijheidsgraad uit het fietsmechanisme. Bij een dergelijke fiets is het pedaal niet onafhankelijk van de crank te bewegen. Een mogelijkheid zou bijvoorbeeld zijn te zorgen voor een automatische (dus door het fietsmechaniek zelf opgelegde) horizontaalstelling van het pedaal. Indien het fietsmechanisme zelf slechts één vrijheidsgraad bezit is het ongevoelig voor de exacte richting van de bekrachtiging. De fietser kan nu zonder ongewenste kantelingen van het pedaal zijn kracht op de fiets uitoefenen in een richting die hij zelf kiest.

9 Met het wegnemen van één vrijheidsgraad uit het fietsmechanisme zijn echter nog niet alle problemen verholpen. Een fenomeen waarmee, bij het fietsen met een spastische parese, rekening gehouden moet worden, is de positieve steunreflex. De positieve steunreflex Een van de kenmerken van een centrale parese is het ontstaan van reflexmatige gedragingen van het bewegingsapparaat. Reflexen die bij een ongestoorde motorische ontwikkeling slechts bij tot een leeftijd van enkele maanden bij zuigeling kunnen worden waargenomen, worden ten gevolge van de schade aan het brein plotseling weer manifest. Dit reflexmatige gedrag van het bewegingsapparaat ontbreekt onder ongestoorde condities. Hierover bestaan nogal eens misverstanden. Zo worden bijvoorbeeld evenwichtsreacties nogal eens gezien als reflexmatige reacties op dreigende balansverstoring. Het feit echter dat u, als u dat wenst, ook in staat bent om te vallen is het beste bewijs voor het feit dat uw motoriek niet geregeerd wordt door reflexmatig evenwichtsgedrag. Bij mensen met een spastische parese ligt dit anders. Bij een aanwezige positieve steunreflex leidt druk onder de voetzool automatisch en onvermijdelijk tot een reflexmatige strekking van het been. Het is juist dit reflexmatige strekgedrag waaraan de problematiek haar naam extensiespasme dankt. De bewegingen die daarbij optreden in de gewrichten van de onderste extremiteit zijn extensie, adductie en endorotatie in het heupgewricht, extensie van de knie en plantairflexie, inversie van de voet ten opzichte van het onderbeen. Deze bewegingscombinatie wordt ook wel de extensorsynergie genoemd. Ook elke willekeurige poging tot het strekken van het been verloopt namelijk via deze combinatie van bewegingen. Zoals al eerder werd opgemerkt wordt de spastische parese gekenmerkt door het onvermogen tot het selectief beïnvloeden van de geleverde momenten rond de gewrichten. Dat de reflex langs exteroceptieve weg kan worden opgewekt (via druk op de voetzool) is algemeen bekend. Minder bekend is het dat ook een snelle verlenging van de kuitmusculatuur de reflex kan opwekken. Deze laatste wijze van opwekken van de reflex kan ontstaan bij het fietsen. De mate van verlenging en met name de snelheid van verlenging van de M. Gastrocnemius blijkt sterk af te hangen van de zadelhoogte en de cranklengte van de fiets. Fietsen en spierlengte Met behulp van het computermodel getoond in figuur 12 wordt de lengteverandering van de M.Gastrocnemius onderzocht. Het model bestaat uit een bekken (b), een femur (f), een tibia (t) en een voet (v) welke door een roterende crank (c) worden bewogen. Het bekken is gefixeerd en de voet blijft gedurende de gehele trapcyclus horizontaal. Op deze wijze ontstaat een kinematische keten met één vrijheidsgraad. In het model is tevens een spier (g) aangebracht welke de M. Gastrocnemius voorstelt. Met behulp van wat rekenwerk kan de lengte van de spier bij elke positie van de crank worden gevonden. Op deze wijze kan de invloed van zadelhoogte en cranklengte op de lengteverandering van de spier worden geanalyseerd. In figuur 13 worden enkele resultaten bij verschillende instellingen getoond. In de bovenste grafiek wordt de crankhoek weergegeven. In de grafieken daaronder wordt de wijziging van de lengte tussen twee opvolgende crankpositie getoond. Figuur 12 Computermodel waarmee de lengteverandering van de M. Gastrocnemius wordt onderzocht. B = bekken F = femur T = tibia G = M. gastrocnemius V = voet C = crank Z = zadelhoogte De lengte van de verticale lijnstukjes is een maat voor de verandering van de spierlengte. Datapunten onder de horizontaal duiden op een verkorting en weergave boven de horizontaal betekent een verlenging. Bij de grafiek welke de resultaten toont bij een zadelhoogte van 70,4 cm. valt een extreme

10 Figuur 13 De lengteverandering van de M. Gastrocnemius tijdens het fietsen bij verschillende zadelhoogten en cranklengten verlenging van de spier rond het bereiken van de onderste crankpositie op. Dit hangt samen met het feit dat de knie bij deze zadelhoogte vrijwel maximaal strekt. Deze plotselinge rek wekt bij een spastische parese gemakkelijk een positieve steunreflex op. Zoals uit de grafieken daaronder duidelijkt blijkt, kan deze rekprikkel aanzienlijk worden gereduceerd door de zadelhoogte wat te verminderen. Een afname van de zadelhoogte met slechts 2,4 cm. is al voldoende om de piek in de verlenging geheel weg te nemen. Vergelijkbare resultaten kunnen worden bereikt door de crank te verkorten. De laatste grafiek toont het effect van de verkorting van de crank met 2 cm. (van 18 naar 16 cm.) bij een ongewijzigde zadelhoogte (70,4 cm.). Effecten van de positieve steunreflex Het fietsen met een been dat een positieve steunreflex vertoont wordt hieronder modelmatig nagebootst. We gebruiken opnieuw het fietsmodel met twee vrijheidsgraden. Het verzet dat de M. Gastrocnemius levert tegen verlening wordt nagebootst door een spier welke na het bereiken van een bepaalde lengte wordt aangezet tot verkorting Bij de eerst getoonde crankpositie is de spier nog ontspannen k (figuur 14a). Figuur 14 Modelmatige voorsteling van een positieve steunreflex bij het fietsen. Tijdens de neerwaartse fase van de trapbeweging neemt de afstand tussen de origo en de insertie toe en bij een zekere crankpositie bereikt de spier zijn de maximale lengte welke nog zonder reflexmatige contractie kan worden bereikt (figuur 14b). We gaan er hierbij vanuit dat de fietsende persoon in de eerste fase van de fietsbeweging er in

11 slaagt het pedaal horizontaal te houden. Vanaf het moment dat de spier strak komt te staan treed de positieve steunreflex op (in werkelijkheid ten gevolge van een rekprikkel op de spastische kuitmusculatuur). Het been vertoont nu de reflexmatige combinatie van bewegingen zoals hierboven werd besproken. Hierdoor slaagt de fietser niet meer in het handhaven van de horizontale pedaalstand, aangezien vanaf dit moment de extensiebeweging in de knie en de plantairflexie in het enkelgewricht reflexmatig aan elkaar gekoppeld zijn. Aangezien de kniestrekking en de plantairflexie van de voet op de fiets niet omogelijk zijn (via het kantelende pedaal) kan de fietsbeweging in eerste instantie worden voortgezet (figuur 14c). Figuur 15 De effecten van het voortduren van de kniestrekking bij het bereiken van de laagste pedaalpositie. Deze situatie duurt voort tot het moment waarop de crank verticaal omlaag staat (figuur 15a). Vanaf dat moment kan het strekken van de knie niet meer plaatsvinden (verdere rotatie van de pedaal vraagt nu immers kniebuiging) terwijl de spastische musculatuur dit wel opdringt. Zonder fixatie van de voet op het pedaal zal de voet nu, onder invloed van de voortdurende kniestrekking, onvermijdelijk van het pedaal afschieten. Dit wordt getoond in figuur 15b. Indien de voet vast zit op het pedaal zijn er nu nog maar enkele mogelijkheden om de reflexmatige kniestrekking verder uit te voeren. Het bekken zal ten opzichte van het zadel moeten verplaatsen. Dit wordt verduidelijkt in figuur 15c en d. Door het voortduren van de kniestrekking bij de laagste stand van de crank wordt het been functioneel langer. Aangezien de voet niet verder omlaag kan, moet deze lengteverandering worden gerealiseerd door verplaatsing van het bekken. Dit kan leiden tot situaties waarbij de fietser zichzelf van het zadel tilt (figuur 15c) of tot het achterwaarts verschuiven op het zadel (figuur 15d). Deze verplaatsingen op het zadel worden door de eerder genoemde fixatiegordels vaak beperkt.

12 Discussie Zoals uit het bovenstaande blijkt is het fietsen voor mensen met een spastische parese een bijzonder complexe bezigheid. Deze problematiek dient niet te worden opgelost door mensen vast te snoeren en ze te dwingen, maar door het ontwerpen van systemen die recht doen aan de problematiek van de gebruiker. De noodzaak van allerlei fixatiebanden ontstaat door fundamentele fouten in het ontwerp. In dit artikel werd uiteen gezet welke problemen zich voordoen indien een patiënt met een spastische parese gebruik maakt van een fiets die goed voldoet voor iemand die dergelijke problematiek niet heeft. Het vertrekpunt bij het ontwerpen van gebruiksvoorwerpen dient niet te worden gevormd door wat gebruikelijk is, maar dient te worden ingegeven door de eigenschappen van het bewegingsapparaat van de gebruikersgroep. Een fiets die aan deze eisen voldoet moet voldoen aan twee criteria: 1. De fiets moet zo min mogelijk gevoelig zijn voor variaties in bekrachtigingsrichting. 2. Snelle verlenging van de M. Gastrocnemius moet worden voorkomen. Aan het eerste criterium wordt voldaan indien een fiets wordt ontworpen met een trapmechanisme dat slechts één vrijheidsgraad bezit. De in dit artikel geconstateerde problematiek van de rek op de kuitspieren kan in principe op twee manieren worden voorkomen. Indien de voet wordt gefixeerd op de trapper dient de ruimtelijke baan van het pedaal zodanig te zijn dat op het eind van het neerwaartse traject van de crank een plantairflexie in de enkel ontstaat. Deze bewegingskombinatie is immers inherent aan de extensorsynergie die deze patiënten vertonen. Een tweede oplossing die wat ons betreft de voorkeur verdient, is de voet niet te fixeren op het pedaal. Het verhinderen van het afschuiven is voldoende. Indien de gebruiker de beschikking houdt over de bewegingsmogelijkheden in de metatarsophalangeale verbindingen, (zoals bij toe-clips op sportfietsen) kan de noodzakelijke plantairflexie in de enkel vrij worden uitgevoerd ondanks een horizontale positie van het pedaal. Minder ingrijpende verbouwingen maar eveneens effectieve wijzigingen van de huidige fietsen voor deze doelgroep, moeten vooral gezicht worden in een juiste keuze van de zadelhoogte en het aanbrengen van pedalen die de voet onder in plaats van boven de pedaalas plaatsen. Met dank aan Cathy Beks, Bewegingstechnologe, werkzaam in het Sophia Revalidatiecentrum Delft.