Technology in Motion (TIM): onderzoek naar stoornissen in het bewegen

De prevalentie van aandoeningen die consequenties hebben voor het motorisch
functioneren, zoals neurovasculaire aandoeningen (bijv. beroerte (CVA)),
neurodegeneratieve ziekten (bijv. de Ziekte van Parkinson (ZvP)) en
aandoeningen aan het spier-skeletsysteem (bijv. artrose) is hoog en zal verder
stijgen als gevolg van de vergrijzende samenleving, aangezien de incidentie van
deze aandoeningen toeneemt met de leeftijd. Dit vraagt, zeker met het oog op de
voorziene tekorten in zorgaanbod, om effectieve middelen voor het
diagnosticeren, monitoren en behandelen van aandoeningen die gepaard gaan met
bewegingsproblemen. Een uniforme evaluatie van het motorisch functioneren,die
op een efficiënte, patiëntvriendelijke en kosteneffectieve wijze en op grote
schaal kan worden uitgevoerd is tot op heden niet beschikbaar. Opkomende
ICT-technologieën bieden de uitgelezen kans om de tekortkomingen van
traditionele evaluaties van bewegingsproblemen aan te pakken, namelijk door
middel van 'onopvallende' bewegingsregistratie en flexibele taak- en
omgevingsmanipulaties.

Het primaire doel van dit onderzoek is om patiëntvriendelijke en 'onopvallende'
technieken te ontwikkelen om bewegingsproblemen in kaart te brengen. In dit
verband zal gebruik gemaakt worden van video-camera's in combinatie met de
diepte sensoren (RGB-D-sensoren, zoals Microsoft KinectTM) en moderne
computer-vision technieken om de bewegingen van een patiënt op nauwkeurige
wijze zonder markers te registreren en een **"motion phenogram" te construeren
dat alle belangrijke eigenschappen van het beweging van de patiënt omvat.
Bovendien zullen virtuele en augmented reality technieken worden ontwikkeld om
bewegingsproblemen te onderzoeken tijdens systematische manipulaties van taak-
en omgevingsfactoren, waarmee een beroep gedaan wordt op het adaptief vermogen
van de patiënt. Naar verwachting is dit een meer gevoelige indicator van de
problemen die patiënten ervaren in het dagelijkse leven. De specifieke
doelstellingen: 1) vaststellen van de bruikbaarheid van de markerloze
bewegingsregistratie opstellingen voor 3D-kinematische metingen van a) reik- en
grijpbewegingen van de bovenste extremiteit en b) lopen en evenwicht, bij
CVA-patiënten, ZvP-patiënten en controles, en voor 3-D kinematische metingen
van tremor bij patiënten met tremor van de hand en/of arm (in vergelijking met
de 'gouden standaard' bewegingsregistratie systemen); 2) vergelijking tussen
CVA-patiënten, ZvP-patiënten en gezonde controles om vast te stellen of de
ontwikkelde protocollen en bewegingsregistratiesystemen in staat zijn om de
karakteristieke kenmerken van CVA en ZvP te detecteren; 3) vaststellen in
hoeverre de bewegingsparameters verkregen met de markerloze
bewegingsregistratiesystemen corresponderen met de overeenkomstige (sub) scores
op klinische schalen en vragenlijsten en de algehele ernst van problemen met
bewegen; 4) identificeren welke set van (motorische, zintuiglijke en / of
cognitieve) parameters het beste de variatie in de algehele ernst van problemen
binnen elke patiëntengroep kunnen verklaren.

Het betreft een observationele, cross-sectionele studie waarin
bewegingsparameters van reik- en grijpbewegingen, lopen en balanshandhaving
worden verzameld in twee groepen patiënten (PD en beroerte) en gezonde
controles. Deze patiëntengroepen dienen als 'demonstrator cases'.

Naast het afnemen van een aantal veelgebruikte klinische schalen en
vragenlijsten, zal het onderzoek bestaan uit twee experimenten: één voor het
evalueren reiken en grijpen en één voor het evalueren van lopen en
balanshandhaving. Proefpersonen nemen deel aan één of beide experimenten,
naargelang aan de in- en uitsluitingscriteria voor de specifieke experimenten
wordt voldaan. Bij een proefpersoon die aan beide experimenten deelneemt,
zullen de twee experimenten ofwel worden gescheiden door een pauze van 10-15
minuten, ofwel worden uitgevoerd op verschillende dagen (als de totale duur van
het eerste experiment (incl. van klinische tests) langer duurt dan 2 uur). In
beide experimenten bestaat het protocol uit metingen in rust, gevolgd door een
aantal actieve metingen. Hierbij wordt gestart met de beoordeling van de basis
componenten van het bewegen (bijv. bewegingsbereik per gewricht, aandacht) en
geëindigd met een uitdagende taak waarmee de functionele integratie van deze
componenten te bestuderen in verschillende omstandigheden.

In het "reiken en grijpen" experiment worden bewegingen van de arm en hand in
de vrije ruimte geregistreerd d.m.v. een markerloos bewegingsregistratiesysteem
(aangevuld met een accelerometer en / of elektromyografie voor validatie
doeleinden). De deelnemers zitten in een stoel op 2m afstand van een 60
"flatscreen led-tv. Het LED-scherm zal worden gebruikt om taakinstructies te
presenteren, doelen te stellen in een visuele omgeving en/of real-time visuele
feedback te verschaffen. Een 'head mounted display' met 'optical see-through'
technologie wordt gebruikt om statische en dynamische virtuele objecten te
presenteren in de omgeving van de patiënt, om reik- en grijpbewegingen te
evalueren onder wisselende taak- en omgevingsfactoren. Om deze augmented
reality technieken voor het "reiken en grijpen" experiment te optimaliseren,
zullen gebruikerservaringen en bruikbaarheid eerst worden onderzocht in een
pilot onderzoek. In het "lopen en balans" experiment worden bewegingen van het
hele lichaam opgenomen met een markerloos bewegingsregistratiesysteem terwijl
deelnemers lopen op een 10-meter loopvlak. Op het loopvlak worden beelden
geprojecteerd om het aanpassingsvermogen te testen onder wisselende taak- en
omgevingsomstandigheden (bijv. doelgericht stappen en obstakels te vermijden).
Testen voor balans worden uitgevoerd op een 3-meter loopband met ingebouw
krachtenplatform, waarmee verschuivingen in het lichaamszwaartepunt kunnen
worden geregistreerd.

Daarnaast worden er bij patiënten met tremor van de hand en/of arm
karakteristieken van de verschillende verschijningsvormen van tremor verzameld
d.m.v. een markerloos bewegingsregistratiesysteem. Dit "visual tremor
assessment" wordt gecombineerd met reeds geplande tremorregistratie op de
polikliniek klinische neurofysiologie.

Het TIM protocol zal worden afgestemd op de klinische praktijk en zal niet
interfereren met de klinische besluitvorming. Deelname aan het onderzoek
betekent voor patiënten dat zij naast het reguliere bezoek aan de polikliniek
een aantal extra metingen van de motorische functie zullen ondergaan, namelijk
met behulp van een markerloos bewegingsregistratiesysteem voor het evalueren
van armbewegingen in de vrije ruimte, lopen en balanshandhaving. Er wordt
gebruik gemaakt van augmented reality technieken om deze componenten te
bestuderen onder verschillende omstandigheden. Indien mogelijk, zullen deze
extra metingen worden gecombineerd met de reguliere bezoeken aan de
polikliniek, zodat deelname aan het onderzoek geen extra bezoeken aan het
ziekenhuis vereist. Afhankelijk van de voorkeur van de patiënt zullen de
standaard klinische testen en de experimenten worden uitgevoerd tijdens één
sessie of tijdens twee of drie aparte sessies (indien mogelijk binnen 1 week).
De metingen zijn non-invasief en de risico's van deelname aan het onderzoek
zijn minimaal. Actieve deelname van de proefpersonen is vereist, maar de taken
zullen hoofdzakelijk bestaan uit submaximale inspanningen. De werkelijke
meettijd per sessie zal maximaal 90 minuten bedragen (exclusief de klinische
schalen en vragenlijsten). Extra rusttijd zal worden aangeboden als dat nodig
is. Deelnemers aan het "lopen en balans" experiment zullen na afloop van het
experiment nog gedurende 6 maanden een valkalender bijhouden om eventuele
vallen te registreren. Reiskosten naar het ziekenhuis zullen worden vergoed op
basis van openbaar vervoer (2e klasse) of aantal kilometers (¤ 0.19 per km).
Daarnaast zullen proefpersonen een VVV-bon ter waarde van ¤20 euro ontvangen
als dank voor hun deelname.