Oratie: over revalidatietechniek

Universiteit Twente

01/16 9 april 2001

Oratie prof. Peter Veltink over revalidatietechniek

Kunstmatig gestuurde beweging is pittige training

Het lichaam zo veel mogelijk zèlf laten doen. Dat werkt het best, bij kunstmatige ondersteuning en stimulatie van motorische lichaamsfuncties die niet goed meer werken. Vanuit deze gedachte wordt een hulpmiddel zoals functionele elektrostimulatie veel meer een trainer dan een verlengstuk: het beïnvloedt het hele zenuwstelsel en traint het lichaam om te gaan met de nieuwe situatie. Kunstmatige hulpmiddelen kunnen daarbij nog veel beter gebruikmaken van de sensoren en regelaars van het lichaam, stelt prof.dr.ir. Peter Veltink. Voorwaarde is dan wel een zeer goede interface tussen lichaam en techniek. Veltink houdt zijn intreerede Sturing in beweging, als hoogleraar Biomedische Functiehersteltechnologie, op 12 april aanstaande aan de Universiteit Twente.

Bij neuromusculaire aandoeningen is volledig herstel meestal een brug te ver, constateert Veltink. Hij ziet weliswaar veel in het onderzoek naar neurale regeneratie bij dwarslaesie, maar volledig herstel is niet te verwachten omdat "het moeilijk zal zijn de juiste draadeinden zonder kleurcodering weer aan elkaar te verbinden". De nadruk in zijn vak, de revalidatie, ligt dan ook op het leren omgaan met beperkingen en de ondersteuning daarbij. Als de eigen sturing van de beweging verstoord is, kan de techniek helpen. Bijvoorbeeld door verlamde spieren kunstmatig te stimuleren, door een motorische functie opnieuw te regelen via hersenstimulatie of door bewegingen mechanisch te trainen met een robot.

Interactie
Hulpmiddelen zijn vaak gezien als toevoegingen van buiten, die eigenlijk los staan van het lichaam. Tegelijk waren de verwachtingen wel eens wat te hoog, vindt Veltink. Bij patiënten met een volledige dwarslaesie is het weliswaar mogelijk spieren en zenuwen elektrisch te stimuleren, maar deze bewegingssturing is, onder het niveau van de laesie, volledig kunstmatig.

Voor èchte verbeteringen in het functioneren van de patiënt is een antwoord nodig op fundamentele vragen over de lichaamsbalans, de coördinatie van lichaamsbewegingen en de interfacing met heel veel spieren en lichaamssensoren. Het is nu al mogelijk om een patiënt met verlamde benen kunstmatig een stap te laten zetten of te laten staan, maar de inspanning die hij of zij hiervoor moet leveren, staat tot nu toe in geen verhouding tot de verbetering van de kwaliteit van leven. En dat laatste moet voorop staan, aldus Veltink. Is er meer interactie mogelijk, dan nemen de kansen op een goede ondersteuning ook toe. Bij gedeeltelijke laesies en andere neuromusculaire aandoeningen, zoals bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson, zijn op korte termijn wèl goede resultaten te boeken, omdat het hulpmiddel door interactie meer een eenheid wordt met het lichaam.

Blijvende voetbeweging
Veltink noemt als voorbeeld de dropfoot stimulator: een eenvoudig hulpmiddel dat ervoor zorgt dat de voet wordt opgetild, bij mensen die lijden aan een sleepvoet. De stimulator activeert de voetheffers tijdens de zwaaifase van het lopen. Na verschillende verbeteringen is er nu een implanteerbare versie die twee spiergroepen afzonderlijk aanstuurt, om een blijvende voetbeweging te bewerkstelligen. Hiermee zijn in Twente en Salisbury succesvolle proeven gedaan bij patiënten. De stimulator heeft een simpele functie, maar beïnvloedt direct allerlei reflexen in de kuitspieren. Zo doet het hele bewegingsapparaat mee, en leert het lichaam zelf de aansturing van spieren te verbeteren.

Dat een eenvoudig hulpmiddel als deze simulator het hele systeem al zo beïnvloedt, geeft aan dat ontwerpers van hulpmiddelen veel meer van interactie moeten uitgaan, en daarvan ook moeten profiteren. Mechanische hulpmiddelen kunnen bijvoorbeeld een beweging opleggen, maar ook trainen, door gaandeweg minder te dwingen en meer aan het lichaam over te laten.

Interface
Voorwaarde voor interactie is echter wel een goede interface tussen techniek en lichaam. Daar is nog veel te verbeteren, stelt Veltink. "Willen we dat op dezelfde manier doen als het lichaam het zelf doet, dan moeten we naar het cellulaire niveau. Tot nu toe stimuleren we bijvoorbeeld een hele zenuw. Dat is een grove manier en werkt als de olifant in de porseleinkast." Naar deze selectievere benadering doen Veltinks collegas Marani en Rutten onderzoek. Niet alleen om prikkels toe te voeren aan het lichaam, ook om informatie eruit te halen is een goede interface van groot belang: een hulpmiddel kan dan slim gebruikmaken van de talloze sensoren en regelaars die het lichaam zèlf al heeft.

Spin-off
Behalve voor revalidatietoepassingen is de kennis van beweging en bewegingssturing ook te gebruiken in bijvoorbeeld de sport of de ergonomie. Zo werkt Veltink nauw samen met een spin-off onderneming van de UT, Xsens Sports Technologies, die een snelheidsmeter ontwikkelt voor hardlopers. Deze meter is gebaseerd op een versnellingsopnemer: die monitort de beweging van de voet. Een combinatie van meting en stimulering is daarnaast te gebruiken bij arbeidsgerelateerde bewegingsstoornissen die leiden tot aandoeningen als RSI.

Nieuwe opleiding
In het biomedisch-technologisch onderwijs en onderzoek komen veel disciplines bij elkaar. De Universiteit Twente start daarom komend studiejaar de nieuwe opleiding Biomedische Technologie, naast de technische opleidingen die een biomedische afstudeermogelijkeheid hebben.
Het onderzoek van Veltink maakt deel uit van het Biomedisch Technologisch Instituut van de UT. Hij werkt hierin nauw samen met Roessingh Research and Development, dat gelieerd is aan het revalidatiecentrum Het Roessingh in Enschede. Ook leidt Veltink binnen het BMTI verschillende Europese onderzoeksprojecten met bedrijven, universiteiten en ziekenhuizen.

Noot voor de pers
Prof.dr.ir. Peter Veltink (Groenlo, 1960) studeerde Elektrotechniek aan de UT, toen nog TH Twente geheten. Hij promoveerde in 1988 aan dezelfde universiteit op een onderzoek naar functionele elektrostimulatie. In oktober 1997 kreeg hij een Koninklijke/Shell Stimuleringsprijs voor de exacte wetenschappen. De oratie Sturing in Beweging vindt plaats op 12 april om 16.00 uur in het Bestuursgebouw op de campus van de Universiteit Twente. De integrale redetekst is onder embargo beschikbaar.

donderdag 12 april 2001