Twente Lower Extremity Model safe: Verbeteren van de veiligheid en voorspelbaarheid van complexe orthopedische operaties door middel van een patiënt-specifiek navigatie systeem.

Er is onlangs een state-of-the-art model ontwikkeld van het spierskeletsysteem
van de onderste extremiteit (TLEM - het Twente Lower Extremity Model). In dit
model kunnen activiteiten van het dagelijks leven zoals lopen, het opstaan uit
en het gaan zitten in een stoel, en het stappen over een obstakel worden
gesimuleerd na een chirurgische ingreep. Het doel van het TLEMsafe project is
om dit model te gebruiken om de veiligheid en voorspelbaarheid van operaties op
het spierskeletsysteem van de onderste extremiteit te verbeteren. Het model zal
patiëntspecifiek gemaakt moeten worden en een grondige validatie moeten
ondergaan om dit doel te bereiken. In dit eerste deel (het validatiedeel) van
het onderzoeksproject, zullen we gezonde proefpersoonspecifieke modellen
creeëren door middel van parametrisatie van magnetische resonantie beeldvorming
(MRI) scans. Daarna gaan we de modellen valideren door modelvoorspellingen van
het uitvoeren van maximale vrijwillige aanspanningen en activiteiten van het
dagelijks leven te vergelijken met data (bijv. 3-D kinematica,
grondreactiekrachten, de timing van spieractivatie, energieverbruik van
spieren) die we meten aan proefpersonen in het laboratorium. Tevens gaan we de
PET scans gebruiken om een nieuwe methode te ontwikkelen voor het valideren van
spierskeletmodellen.

Het primaire doel van dit onderzoek is om gezonde proefpersoonspecifieke
spierskeletmodellen van de onderste extremiteit te creeëren en valideren.
Tevens gaan we een nieuwe methode ontwikkelen die gebruikt kan worden om
spierskeletmodellen te valideren, gebaseerd op de positron emission tomography
(PET) techniek. De PET scans dienen dus twee doelen: Ten eerste bieden ze
energie consumptiedata waarmee we onze modellen tot op spierniveau kunnen
valideren, en ten tweede gebruiken we de data om een nieuwe methode te
ontwikkelen waarmee spierskeletmodellen in het algemeen kunnen worden
gevalideerd. Zo'n methode bestaat op dit moment nog niet in de literatuur.
Daarom bieden de PET scans interessante publicatiemogelijkheden.

Observationele prospectieve cohort studie.

Deelname omvat drie meetsessies, waarvan er twee plaatsvinden in het
Universitair Medisch Centrum St Radboud, en een in het Sport Medisch Centrum
van de Sint Maartenskliniek.

Sessie een vindt plaats bij de afdeling radiologie en de afdeling nucleaire
geneeskunde. Hij bestaat uit een MRI scan, een PET/CT scan en een
zuurstofconsumptiemeting tijdens het lopen. Zowel de MRI als de PET/CT scan
wordt uitsluitend van de onderste extremiteit gemaakt. Om de PET beelden te
corrigeren voor attenuatie door het lichaam wordt er tegelijk met de PET scan
een lage dosis CT scan gemaakt. Proefpersonen worden voor de PET scan
geïnjecteerd met 50 MBq [18F]Fluorodeoxyglucose (FDG). De gecombineerde PET/CT
scan resulteert in een effectieve dosis van ongeveer 3 mSv. Deze sessie duurt
in totaal ongeveer vier uur.

Sessie twee vindt plaats in het bewegingslaboratorium bij de afdeling
revalidatiegeneeskunde. In sessie twee worden 3-D kinematica,
grondreactiekrachten en electromyografie gebruikt om fysiologische parameters
en het volbrengen van maximale vrijwillige aanspanningen en eenvoudige
activiteiten van het dagelijks leven zoals lopen, het opstaan uit en het gaan
zitten op een stoel en het stappen over een obstakel te meten. Deze metingen
zijn zeer gebruikelijk in dit laboratorium en zijn pijnloos en niet invasief.
Deze sessie duurt ongeveer drie uur.

Sessie drie vindt plaats in het Sport Medisch Centrum van de Sint
Maartenskliniek. In deze sessie worden krachten gemeten tijdens isokinetische
en isometrische bewegingen van de gewrichten van de onderste extremiteit. Deze
worden uitgevoerd op een isokinetische dynamometer. De enkel, knie en heup
flexie en extensie worden getest, en ook heup abductie. Dit type metingen
worden vaak uitgevoerd in dit centrum een zijn pijnloos en niet invasief. De
duur van de sessie is zo'n twee uur.