De klinische toepassing van simulatoren bij het leren gebruiken van armprothesen bij kinderen

Kinderen met een congenitaal reductie-effect kiezen vaak voor het gebruik van
een prothese voor functionele vooruitgang. Echter worden, ondanks de technische
ontwikkelingen and verbeteringen van de protheses, deze vaak niet gebruikt
(Meurs, Maathuis, Lucas, Hadders-Algra, & van der Sluis, 2006; Postema, van der
Donk, van Limbeek, Rijken, & Poelma, 1999; Scotland & Galway, 1983). Het
functionele nut van de armprothese wordt niet alleen bepaald door de functie
van de prothese en de technische mogelijkheden, maar ook door de
functionaliteit, dat wil zeggen de wijze waarop de gebruiker in staat is de
prothese in te zetten. Het is aangetoond dat de functionaliteit verbeterd kan
worden door middel van training (Carter et al., 1969; Lake, 1997; Weeks et al.,
2003).
Onze hypothese is dat prothesetraining verbetert door gebruik van het concept
*transfer of learning*. Transfer of learning is de bevinding dat motorische
vaardigheden geleerd aan één zijde van het lichaam zich overzetten naar de
andere kant van het lichaam. Op deze manier verbetert het niveau van
vaardigheden van de ongetrainde zijde van het lichaam. Dit effect is uitgebreid
onderzocht (Hicks et al., 1983; Karni et al., 1998; Kumar & Mandal, 2005; Lee
et al., 2010; Mier & Petersen, 2006; Pereira et al., 2011), maar nooit eerder
bij het gebruik van myo-electrische armprothese. Op basis van de literatuur
lijkt prothesetraining van de niet-aangedane arm zinvol. Met een
armprothese-simulator, zoals voorheen ontwikkeld in Groningen, kan de
niet-aangedane arm getraind worden. Met een prothesesimulator is het mogelijk
om een myo-electrische prothese na te bootsen doordat de simulator op dezelfde
manier werkt. Een armprothese kan geopend en gesloten worden met een motor
aangestuurd door elektrische signalen die geactiveerd worden door het
aanspannen van spieren. De simulator wordt over de arm geplaatst met de
prothesehand voor de niet-aangedane arm (zie figuur 1 uit het research
protocol) en functioneert dan op dezelfde manier als een prothese. De training
met de simulator is daarom vergelijkbaar met de training met de myo-electrische
prothese. Door deze prothese in te zetten in dit onderzoek kan begonnen worden
met het aantonen van transfer of learning effecten bij gezonde proefpersonen.
In een apart onderzoeksprotocol worden door ons onderzoeksteam transfer of
learning effecten bij volwassenen onderzocht. Als dit effect bij volwassenen
aanwezig blijkt te zijn is de volgende stap om te bekijken of dit bij kinderen
ook aan te tonen is. Tot op heden is er nog veel onduidelijkheid over de
toepasbaarheid van transfer of learning effecten bij kinderen. Uit literatuur
blijkt dat bij kinderen de mate van transfer of learning, vanaf 5 jaar,
toeneemt met de leeftijd (Byrd et al., 1986; Parlow & Kinsbourne, 1989; Uehara,
1998). De eerste stap die daarom gezet wordt is het aantonen van transfer of
learning bij gezonde kinderen. Door het onderzoek uit te voeren bij gezonde
kinderen wordt direct ook voorkomen dat de kinderen met een armamputatie belast
worden met onderzoek. Belangrijk is hierbij dat we kijken naar de transfer
effecten bij het uitvoeren van een complexe taak. De resultaten van dit
onderzoek bij gezonde kinderen leveren informatie op over de ontwikkeling van
transfer of learning op jonge leeftijd. Daarnaast kan, wanneer de effecten
positief zijn, dit belangrijke gevolgen hebben voor kinderen met traumatische
amputaties en congenitale reductie-effecten. In het geval van congenitale
reductie-effecten hoeft de training niet in een vroeg stadium gestart te
worden. Toch kan het transfer of learning effect van belang zijn voor deze
kinderen omdat het kind na de training op een hoger niveau kan starten met de
daadwerkelijke prothese. Daarnaast geeft de training met de simulator aan de
niet-aangedane arm informatie over de mogelijkheden van het kind om een
myo-electrische prothese aan te sturen. Als gevolg kan het revalidatieproces
verkorten en succesvoller worden voor het kind door de positieve ervaringen.
Dit kan er voor zorgen dat deze dure hulpmiddelen minder vaak ongebruikt
blijven.

Het doel van dit onderzoek is het bepalen van de effecten van transfer of
learning bij gezonde kinderen na het oefenen met een prothesesimulator voor de
onderarm.

Transfer of learning effecten zijn amper onderzocht bij kinderen. De beperkte
literatuur, dat zich hoofdzakelijk richt op het uitvoeren van simpele taken,
laat zien dat transfer of learning pas aanwezig is vanaf de leeftijd van 5 jaar
(Uehara, 1998). Wanneer het kind ouder wordt lijkt er een toename van het
transfer of learning effect (Byrd, Gibson, & Gleason, 1986; Parlow &
Kinsbourne, 1989).
Het gebruik van prothesesimulatoren is nog nooit eerder toegepast bij kinderen.
Training met de simulator voordat de eigenlijke prothese bruikbaar is kan als
voordeel hebben dat door transfer of learning effects de aangedane arm
verbetert, wat het onderwerp is van dit onderzoek. Het gebruik van de simulator
kan kinderen en hun ouders tevens een beeld geven van de mogelijkheden van een
echt myo-electrische prothese. Daarnaast kan de simulator gebruikt worden om
het revalidatieteam een impressie te geven van de mogelijkheden van het kind.
Wanneer het kind de simulator goed kan aansturen met de niet-aangedane arm dan
is er voor het revalidatie team meer reden om te bepalen dat een
myo-electrische prothese een goede keuze is voor het kind. Dit kan de grote
hoeveelheid van protheses die niet (meer) worden gebruikt (Meurs, Maathuis,
Lucas, Hadders-Algra, & van der Sluis, 2006; Postema, van der Donk, van
Limbeek, Rijken, & Poelma, 1999; Scotland & Galway, 1983) verminderen.
Met dit onderzoek willen we hiervoor de eerste stap zetten en daarvoor transfer
of learning effecten bij gezonde kinderen analyseren.

Het onderzoek bevat een pre-posttest design waarbij de helft van de groep
tussen de testen een training uitvoert (zie tabel 1 van het research protocol).

Om de transfer of learning effecten te bepalen wordt een pre, post en retention
test uitgevoerd. Bij de start van het onderzoek wordt het functionele niveau
van de *test hand* (welke de aangedane arm voorstelt) bij alle kinderen gemeten
(pretest). De kinderen worden pseudo-random verdeeld in een controle en
experimentele groep, waarbij de hoeveelheid jongens en meisjes gelijk verdeeld
worden over de beide groepen. De kinderen uit de experimentele groep trainen de
*trainingshand* (welke de niet-aangedane arm verbeeld) met behulp van de
simulator. De andere helft van de kinderen komt in de controlegroep; deze groep
krijgt geen interventie. Na vijf dagen wordt het functionele niveau van de
*testhand* opnieuw gemeten bij de kinderen uit beide groepen (posttest). Na één
week worden alle kinderen voor een laatste keer gemeten om te evalueren of de
transfer of learning effects zijn geconsolideerd (retentietest). Met deze
retentietest kunnen de blijvende leereffecten worden bepaald (Schmidt & Lee,
2005).

De helft van de groep kinderen zal geen interventie ondergaan. De andere helft krijgt een training aangeboden (zie hiervoor tabel 1 uit het onderzoeksprotocol). De training is verdeeld over 5 dagen om een realistisch leerproces binnen de revalidatie na te bootsen. Het is aangetoond dat de verdeling van training over verschillende dagen van belang is voor de consolidatie van het geleerde (Park & Shea, 2003; Savion-Lemieux & Penhune, 2005; Siengsukon & Boyd, 2009). Daarnaast hebben Pereira et al. (Pereira, Raja, & Gangavalli, 2011) een verbetering laten zien in het uitvoeren van complexe vaardigheden in de niet-getrainde hand na een laag intensieve training (20 min per dag) verdeeld over vijf dagen. Het lijkt dus ook voor transfer of learning van belang om de training uit te spreiden over meerdere dagen. Voor de training wordt gebruik gemaakt van de Southampton Hand Assessment Procedure (SHAP; zie paragraaf 7.3 uit het onderzoeksprotocol). Door gebruik te maken van de SHAP kan een gestandaardiseerde traningsprocedure met voldoende variatie in taken (26) aangeboden worden om een sterk leereffect te verkrijgen (Schmidt & Lee, 2005). De aangeboden variabiliteit zal behalve het leren van de vaardigheden ook de retentie en transfer van de vaardigheden verbeteren (Stokes, Lai, Holtz, Rigsbee, & Cherrick, 2008). De helft van de kinderen zal trainen met de dominante en de helft met de niet-dominante hand.

De belasting van de kinderen wordt minimaal geacht. De kinderen voeren drie
keer een test uit en de helft van de kinderen traint vijf dagen met de
prothesesimulator. Verwacht wordt dat de kinderen het leuk vinden om deze
training en tests uit te voeren. Het uitvoeren van de testen en de training met
de simulator is niet risicodragend voor de kinderen.