Foto. dwarslaesie Verlamde spieren 3/23/2010. Reactivatie door Elektrostimulatie en Exoskeletten. Enkele Risiciofactoren na een dwarslaesie

Transcriptie

1 3/23/21 Reactivatie door Elektrostimulatie en Exoskeletten Elektrostimulatie en Exoskeletten Thomas W.J. Janssen Duyvensz-Nagel Research Laboratory, Rehabilitation Center Amsterdam, Research Institute MOVE, Faculty of Human Movement Sciences, VU University Amsterdam, ES van verlamde spieren van mensen met een dwarslaesie Robotgestuurde exoskeletten voor looptraining van mensen met beperkte loopfunctie Alle problemen dwarslaesie Verlamde spieren urineweginfecties innervatie hart Foto doorzitplekken geen gevoel in ledematen darmproblemen temperatuurregulatie fantoompijn spasticiteit incontinentie voortplanting verwerkingsproblemen arbeidsproblemen osteoporose nierfalen ademhalingsproblemen luchtweginfecties hoge/lage bloeddruk rolstoeltechnische problemen verkeerde botvorming seksualiteit slechte wondgenezing dagelijkse activiteiten Graad 4 decubitus tuber (tot op het bot) Enkele Risiciofactoren na een dwarslaesie Atrofie bilspieren Hoge zitdruk onderzitbeenknobbels Slechte spierconditie Slechte circulatie Verminderde toevoer O2 en voedingsstoffen Verminderde afvoer van afvalstoffen NB: dit zijn normale fysiologische aanpassingen aan inactiviteit! Opnieuw ondermijnde wond na plastisch chirurgische operatie ivm graad 4 decubitus linker tuber 1

2 3/23/21 Preventie Houdingsveranderingen Lift Leunen naar voren en zijkant Drukverdeling Kussens en matrassen Gemotoriseerd: Alternerende druk lucht/water systemen; Achteroverkantelende rolstoel Dynamisch zitten (Dynasit; UT; o.a. Reenalda, Van Geffen) Beperkingen/problemen Compliantie (actieve repositionering) Niet altijd makkelijk (actieve repositionering) Belastend voor schouders (lift) Effectiviteitin adequate vermindering van interne druk? Effectiviteit in herstellen van zuurstofniveaus in weefsel? (gemiddelde duur for herstel is circa 2 min ); Niet altijd zonder rolstoel te gebruiken Maar, het belangrijkste is. GEEN ACTIVATIE van SPIERWEEFSEL!!! Elektrostimulatie Veel risicofactoren na een dwarslaesie gevolg van inactivititeit Wat zou de oplossing kunnen zijn? ACTIVEER DIE SPIEREN!!! Hoe kan je verlamde spieren activeren? Elektrostimulatie. Weinig aandacht hiervoor (EPUAP 29) Effecten op: Circulatie Spiergrootte en functie Zitdruk Voluntary vs Electrical Activation Stimulus Delivery System Electrical stimulation of nerves to elicit a muscle contraction three methods exist for this Surface electrodes Percutaneous electrodes Implanted electrodes Electrical stimulation ES evokes action potential in nerves. No direct muscle stimulation. ES of denervated muscle is very difficult (e.g. cauda equina lesion) Doelen: 1) blaascontrole; 2) visuele, auditieve prothese; 3) pijnverlaging; 4) pacemaker; 5) functionele bewegingen, 2) inspanning/gezondheid 2

3 PSIV (ml/min) Area (cm^2) Diameter (mm) 3/23/21 ES exercise modalities Isometric contractions Resistance training Walking Cycling Hybrid : ES-cycling and arm cranking ES-rowing Effect op Circulatie Snelle toename circulatie; veel sneller dan passief! NB: alleen toename in geactiveerde spieren! Janssen & Hopman Blood flow at rest pre-training post-training Also: increase in capillary density! Femoral artery diameter before and after 6 wks training Pre training Post training 5 4 Femoral Artery CarotidArtery 2 Gerrits et al. 21 Gerrits et al. 21 Effects on Muscle Size and Function Effects of FES Exercise on Muscle/Fat Area Base FES-KE FES-LCE Thigh Muscle Area Fat Area All studies: improved muscle size/performance (strength & fatigability) Even years after the SCI!! Normal physiological response Cross-section gluteal muscle area +27% (!) after 8 wks ES-LCE in chronic SCI (Hjeltnes et al. 1997) Pacy et al

4 Change (% from Baseline) Change (% from Baseline) Change (% from Baseline) 3/23/ Muscle mass changes after 6 months of ES training in individuals with a recent SCI Total Body Leg Gluteal Control ES-ISO ES-LCE Muscle mass changes after 6 months of ES training in individuals with a recent SCI Total Body Leg Gluteal Control ES-ISO ES-LCE Body Region Body Region Baldi et al Baldi et al Muscle mass changes after 6 months of ES training in individuals with a recent SCI Total Body Leg Gluteal Baldi et al Body Region Control ES-ISO ES-LCE Effect op Zitdrukverdeling Theorie: ES-geinduceerde contracties veranderen vorm billen en zitdrukverdeling en doorbloeding Chronische activatie verandert spiermassa, doorbloeding en zitdrukverdeling Liu et al., JRRD 26 Baseline Initial daily use Geimplanteerd electrodesysteem kan goed werken; Niet altijd mogelijk Systeem met oppervlakte-elektroden kan een alternatief zijn Recente studie: FES of bilspieren met oppervlakteelektroden 6 months of daily use 4 months of regular use Geimplanteerd stimulatiesysteem Bogie et al. APMR 26 4

5 mmhg mmhg 3/23/21 OFF N=1 pp met een DL; eigen rolstoel 3-hr protocol, 3 min ES, 17 min rest Elk uur drukmetingen acute reductie piekdruk, maar.. ON Electroden onder billen niet wenselijk; Geen effecten bestudeerd buiten lab tijdens langere periodes BioShorts with built-in electrodes Electrodes used. One on top of gluteals, the other halfway hamstrings NeuroPro 8-channel stimulator Reactivatie door Elektrostimulatie NO STIM Vergroot spiermassa en conditie Vergroot circulatie Vermindert zitdruk Kortom: verbetert conditie en gezondheid (niet alleen van onderlichaam!) Dus: doen! STIM Exoskeletten HAL 5

6 3/23/21 Loopbandtraining met ondersteuning van lichaamsgewicht? Lichaamsgewichtondersteuning Minder kracht nodig voor standfase Experimenteren in veilige omgeving Lokomat kennismaking Hulp bij het maken van de loopbeweging Fysiek belastend voor therapeut Automatisering: robots en exoskeletten: Lokomat & Lopes Verminderen Guidance Force Veiligheidsmaatregelen Mogelijkheden voor therapie Resultaten effectstudies bij CVA patienten Voor welke patiëntengroepen? CVA, SCI, MS, TBI, CP Mechanisme? Afferente input voor Central Pattern Generators (CPG s) Coordinatieverbetering door snel lopen Hogere intensiteit Langere sessies mogelijk Belangrijkste vraag: Wat zijn de functionele effecten? Beter dan conventioneel? In de toekomst optimalisering: Hoe vaak/lang? Welke instellingen? RCT met chronische (> 6 mnd) al lopende patiënten (Hornby et al. 28) Grotere verbetering door controletherapie (lopende band) Geen vermindering GF RCT met acute (< 6 mnd) al lopende patiënten (Hidler et al. 29) Grotere verbetering door controletherapie (overground) Lokomat groep had alleen Lokomat RCT met acute (<3 mnd) nog niet lopende patiënten (Schwartz 29) Patiënten in Lokomat groep haalden eerder zelfstandig lopen Andere studies (geen RCTs) met acute patiënten zijn ook positief Meeste effect: vroeg beginnen bij mensen die slecht lopen en assist as needed toepassen? 6

7 Loopsnelheid (m/s) Berg Balance Scale 3/23/21 Recovery of Walking Ability using a Robotic Device REWARD Michiel van Nunen, MSc. 1, 2 Drs. Manin Konijnenbelt 2 Dr. Karin Gerrits 1, 2 Drs. Kirsten Nienhuys 2 Prof. dr. Thomas Janssen 1, 2 Dr. Janneke Stolwijk 2 Prof. dr. Arnold de Haan 1 Drs. Christof Smit 2 Prof. dr. Gert Kwakkel 1 Prof. dr. Luc van de Woude 1 1 Faculteit der Bewegingswetenschappen VU/Move 2 Revalidatie Centrum Amsterdam Onderzoeksdesign: CVA Patiënten: Eerste CVA FAC 3 (Patiënten kunnen nog niet zelfstandig lopen) Fysiotherapeutische interventie: 8 weken, 2 x 1 uur/p week Conventionele fysiotherapie (groepstherapie) Lokomat therapie Hiernaast gebruikelijke therapieën Metingen: vaardigheden, participatie, spierfunctie, fitness Voorlopige resultaten: loopsnelheid, balans Zuurstofopname en hartfrequentie 1,2 1,,8,6,4,2, Pretest Posttest 1,2 1,,8,6,4,2, Pretest Posttest.55 m/s.17 m/s 9 66% gewicht 1% gewicht VO Geen oxycon tijd (min) HF VO2 (ml/min) Hartfrequentie (slagen/min) Lopen Lokomat 2 1 Pretest Posttest 2 1 Pretest Posttest.17 m/s =.6 km/uur = 6 sec over 1 m.55 m/s = 2. km/uur Vertikaal Zitten Lopen overground Conventioneel Lokomat LOPES Lopes: light weight impedance controlled device with 8 degrees of freedom. Veneman et al [27] Robot aided gait training Challenges Incorporate knowledge about motor learning/recovery in design and control of robots Improve active participation Allow subject to make errors Support different recovery mechanisms Recovery Compensation Design controllers that only assist as needed Van Asseldonk 21 7

8 3/23/21 Conclusie (re-)activatie belangrijk in revalidatie Elektrostimulatie kan goed gebruikt worden om verlamde spieren te activeren en problemen te verminderen Nut van robots en exoskeletten nog niet onomstotelijk bewezen Nog veel onbekend hierover Maar techniek nog lang niet geoptimaliseerd, dus 8