Draagbare bewegingssensoren om verandering van fysieke functie bij artrose patienten te meten na een knievervangende operatie

Totale knie vervangende operaties (TKR) zijn succesvolle ingrepen bij mensen
met versleten knieën (artrose) om pijn te verminderen en fysieke functie te
verbeteren. Echter, 20% van de patiënten is niet tevreden na TKR. Daarom is het
nodig om meer inzicht te krijgen in de oorzaak van deze ontevredenheid en deze
patiënten uiteindelijk eerder te kunnen helpen.
Op dit moment zijn vragenlijsten de enige gestandaardiseerde manier om het
herstel van patiënten na TKR te meten. Een mobiel systeem op basis van
draagbare sensor(en) zou een minimaal beperkende en goedkope manier zijn om
mate van herstel na de operatie te meten.
Draagbare sensoren worden steeds vaker ingezet om fysiologische parameters en
beweging van mensen te meten over langere tijd. Inertiële sensoren bevatten een
accelerometer, gyroscoop, magnetometer en hoogtemeter en worden gebruikt om
kinematica van de lichaamsdelen te bestuderen tijdens verschillende
activiteiten. Andere sensoren, zoals een mobiele telefoon, een smartwatch, of
drukzolen, worden gebruikt om dagelijkse activiteit bij te houden. Sensoren met
elektrodes die de geleiding van de huid meten, kunnen worden ingezet om de
fysiologische stressresponse te meten, bijvoorbeeld bij angst. Kortom er zijn
voldoende sensoren die gebruikt zouden kunnen worden om de fysieke functie van
patiënten na TKR te meten, maar de vraag is welke.
Binnen Imec hebben we al een studie uitgevoerd met gezonde proefpersonen met
inertiële sensoren, drukzolen, smartwatch met elektrodes op de huid en een
ECG-pleister. Met de data uit deze studie hebben we methodes ontwikkeld om, op
basis van een minimale set bewegingssensoren, verscheidene parameters van
fysieke functie te kunnen berekenen tijdens verschillende activiteiten. Elke
methode heeft daarbij een zekere nauwkeurigheid (bijvoorbeeld +/- 1 graden bij
het bepalen van de kniehoek). Het is de vraag welke sensor gebaseerde methode
geschikt is om de verandering van fysiek functie van patiënten na TKR te kunnen
meten.
Het doel van deze studie is om uit te zoeken welke bewegingssensoren
(inertieel) geschikt zijn om verandering van fysieke functie de individuele
patiënt na TKR te meten.
Vervolgens wordt de relatie tussen de verandering in fysieke functie, zoals
gemeten met de bewegingssensoren, en de score op de vragenlijsten geanalyseerd.
De resultaten van deze studie kunnen gebruikt worden om patiënten te monitoren
tijdens hun herstel en inzicht te krijgen in de ontevredenheid na TKR.

Primaire doel:
Het doel van deze studie is om uit te zoeken welke sensoren geschikt zijn om de
verandering van fysieke functie van de individuele patiënt na TKR te meten. De
relatie tussen de verandering van fysieke functie en de scores op de
vragenlijsten zal ook worden geanalyseerd.

Secundaire doelen:
- De relatie tussen preoperatieve verwachtingen van de patiënt en de score op
de vragenlijsten.
- De relatie tussen patiënt en operatie specifieke parameters (bijv. leeftijd,
geslacht, comorbiditeiten, mate van activiteit (thuis), mentale status, type
implantaat, varus/valgus) en de score op de vragenlijsten.
- De correlatie tussen acute pijn (beleefd door patiënt) en sensor gebaseerde
eigenschappen (fysiologie en bewegingen.
Rationale voor doelen is uitgebreid beschreven in hoofdstuk 2 van het
onderzoeksprotocol

Observationeel:
De data nodig voor deze studie zal afkomstig zijn van 25 patiënten met artrose
(slijtage) die een totale knie vervangende operatie zullen ondergaan. In totaal
worden de proefpersonen gemeten op vijf verschillende momenten: preoperatief
(2-4 weken), postoperatief op 2 dagen, 2 weken, 6 weken en 12 weken. Iedere
meetsessie is hetzelfde en neemt ongeveer 45 minuten in beslag.
Bij elke meetsessie worden de volgende draagbare sensoren gebruikt:
- 15 bewegingssensoren op onder- en bovenbenen, heupen, onder- en bovenarmen,
schouders, borst, hoofd en voeten.
- Drukzolen in schoenen (links en rechts)
- Slim polshorloge (rechts)
- ECG-sensor met 3-electrodes in een borstpleister.

Bij de eerste meetsessie worden er 2 extra vragenlijsten gegeven: Hospital
Anxiety and depression scale, HADS: 14 vragen, verwachting vragenlijst obv
verschillende ADL: 22 vragen . Bij de laatste meetsessie (12 weken
postoperatief) zal de verwachting vragenlijst ook worden afgenomen.
Bij deze en de andere meetsessies (totaal 5) zullen de proefpersonen worden
gevraagd de volgende handelingen uit te voeren:
- 2 vragenlijsten (KOOS-PS: 7 vragen, Patient knee implant performance, PKIP:
24 vragen)
- Aanbrengen van alle sensoren
- Activiteiten. Na elke activiteit zal de proefpersoon gevraagd worden hoe
hij/zij de pijn en het vertrouwen in de knie heeft beleefd op een visuele
schaal (de VAS).
o Lopen op zelfgekozen snelheid (40m)
o Opstaan van een stoel (normale en diepere)
o Een test waarbij de proefpersoon opstaat uit een stoel, 3 meter loopt,
omdraait, terugloopt en weer gaat zitten (timed up and go)
o Opstaan en gaan liggen in een bed.
o Sleutels oppakken van de grond.
o Trap op en af lopen op uw eigen manier/snelheid.
o Stilstaan (10 seconden)
o Meting van bewegingsvrijheid van de knie en heup (buiging en strekking)
Indien de proefpersoon niet in staat is 1 van deze activiteiten uit te voeren,
dan wordt deze activiteit overgeslagen.

Tussen de sessies krijgen de proefpersonen een activiteitenmonitor (Fitbit) mee
naar huis en worden gevraagd deze zo veel mogelijk te dragen gedurende 4 dagen
na de meetsessie. Daarnaast krijgen de proefpersonen de optie om een applicatie
op een mobiele telefoon (van de proefpersoon of door ons ter beschikking
gesteld) te installeren. Waarbij de proefpersoon de telefoon zo veel mogelijk
bij zich draagt voor 4 dagen.
Beide meten de mate van beweging van de proefpersoon buiten de meetsessies,
waarbij de Fitbit ook hartslag meet. De data zal bij elke meetsessie uitgelezen
worden, dus de proefpersoon heeft geen beschikking tot internet nodig.

Voor dit onderzoek zullen de volgende gegevens van de patiënt worden opgevraagd
bij de behandelend arts of de hoofdonderzoeker:
- Lengte, gewicht, leeftijd
- Comorbiditeiten
- Details over de operatie en het type prothese.
- Medicatie tijdens de operatie en daarna.
- Vragenlijst over verwachting chirurg van bewegingsmogelijkheden patiënt 3
maanden na de operatie (vragenlijst, zie F. vragenlijsten).

Er worden geen significante risico's noch onmiddelijke voordelen verwacht voor
de deelnemers.
Een mogelijk klein risico bestaat uit een irritatie van de huid door het
aanbrengen van de activiteitenmonitor of de ECG-pleister. Dit risico wordt
geminimaliseerd door de exclusiecriteria en de aanwijzingen over gebruik van de
activiteitenmonitor door de onderzoeker.
De additionele belastingen voor de deelnemers bestaan uit: tijd dat het kost om
de metingen uit te voeren (ong. 45 min per sessie) en het reizen naar het
ziekenhuis voor 3 extra afspraken. De reiskosten worden wel vergoed.