Coordinatie tussen het enkel en heupgewricht en adaptatie van de balanshandhaving bij gezonde jongeren en gezonde ouderen

Het enkel- en heupgewricht spelen een belangrijke rol in het handhaving van de
balans tijdens staan. Om te kunnen compenseren voor externe verstoringen
(bijvoorbeeld krachten die op het lichaam werken) en daarmee vallen te
voorkomen, moeten de coordinatie tussen de gewrichten goed aangestuurd worden.
Corrigerende spier krachten worden gegenereerd die resulteren in momenten om de
enkels en de heupen en daarmee het lichaam in balans houden.
Het is belangrijk voor de mens om zich te kunnen aanpassen aan verschillende
situaties in het dagelijks leven. Daarom moet de coordinatie tussen de
gewrichten goed aangestuurd kunnen worden en variabel en aanpasbaar zijn om
balans te kunnen handhaven.

Ouderen gebruiken hun enkel en heup gewricht op een andere manier bij het
handhaven van de balans, vergeleken met jongeren. Doordat de coordinatie tussen
de gewrichten afneemt, kunnen zij minder goed balans handhaven, wat kan leiden
tot een toegenomen valrisico.

We hebben een nieuw apparaat ontwikkeld om de coordinatie tussen de enkels en
heupen bij balans te onderzoeken, door twee continue externe en onvoorspelbare
verstoringen aan te brengen. We maken voor de analyse gebruik van systeem
identificatie technieken, uit de systeem- en regeltechniek. Daarbij kan het
apparaat de enkel en heup strategie manipuleren, door de dynamica van het
apparaat (manipulatie van de omgeving die de proefpersoon ervaart) aan te
paasen. Er worden externe krachts-velden aangebracht op de heup en schouder.

In de huidige klinische praktijk wordt aanpassingsvermogen vaak getest door
personen op een zachte ondergrond te laten staan, wat invloed heeft op het
gebruik van de enkel. Deze zachte ondergrond wordt aangebracht door personen op
een foam-mat te laten staan. Echter zijn de eigenschappen van deze foam-mat
niet bekend en ook niet controleerbaar. We hebben een apparaat in ons lab
beschikbaar die de stijfheid van de ondergrond op een controleerbare manier kan
aanpassen. Door het gebruik van dit apparaat, die ook kleine verstoringen rond
het enkelgewricht aanbrengt, en met behulp van systeem identificatie
technieken, kunnen we onderzoeken hoe personen zich werkelijk aanpassen aan
zo'n zachte ondergrond. Dit aanpassingsvermogen kunnen we dan relateren aan de
externe krachtsvelden en de huige klinische maten.

Het doel van het onderzoek is om verschillen van de gewrichts-coordinatie
(tussen enkel en heupgewricht bij de balanshandhaving) bij jongeren en ouderen
te onderzoeken. Daarnaast willen we bestuderen hoe jongeren en ouderen zich
aanpassen aan verschillende krachts-velden.

Beter inzicht in de onderliggende mechanismes van balanshandhaving kan betere
toegepaste interventies ten gevolg hebben, die het valrisico bij ouderen
vermindert.

Om aanpassingsvermogen meer te relateren aan de klinische maten, is adaptatie
aan een zachte ondergrond toegevoegd aan de studie.

Het onderzoek is een niet-invasieve, cross-sectionele interventie studie,
waarbij de coordinatie en adaptatie van de enkel en heup bij balans wordt
onderzocht. Er is geen randomisatie, omdat proefpersonen gezond oud, of gezond
jong zijn. Allereerst worden alle gezonde jongeren en gezonde ouderen gevraagd
deel te nemen deel aan 1 experimentele sessie, waarin de test-condities
gerandomiseerd zijn.

De gezonde jongeren wordt gevraagd of ze nogmaals mee willen doen aan een
tweede experimentele sessie, waarbij er gekeken wordt naar het effect van een
compliante ondergrond in balanshandhaving. Ook in deze sessie zijn de
test-condities gerandomiseerd.

Om de gewrichts-coordinatie te onderzoeken, worden er externe verstoringen opgelegd, die de proefpersoon lichtelijk uit balans brengen. De verstoringen worden aangebracht ter hoogte van de heupen en tussen de schouderbladen of door rotaties om het enkelgewricht. De verstoringen zijn continue, onvoorspelbaar en bevatten frequenties tussen de 0.05-5Hz. Alle verstoringen zijn submaximaal, waardoor balanshandhaving lastiger wordt, maar de verstoringen zullen niet zodanig zijn dat een stap zetten noodzakelijk is, of dat proefpersonen vallen. Naast deze verstoringen worden er externe krachtsvelden aangebracht, op het niveau van de heup, de schouders of beiden. Deze krachtsvelden manipuleren het gebruik van de enkel en heup, door het gebruik van één of beiden te stimuleren of extra stabiliteit te bieden. Om het aanpassingsvermogen van het enkelgewricht alleen te bestuderen als gevolg van zachte ondergrond, wordt de stijfheid van de ondergrond waarop proefpersonen staan aangepast, door de dynamica an het apparaat te veranderen.

Proefpersonen wordt gevraagd om naar het VR-laboratorium van de Universiteit
Twente te komen. Gedurende een experiment dat ongeveer 2 uur duurt (inclusief
voorbereidingen, klinische testen en metingen) zullen biomechanische reacties
gemeten worden, die resulteren van kleine duwtjes op de heup en tussen de
shouders en externe krachtvelden.
De gezonde jongeren wordt gevraagd nogmaals terug te komen naar het
VR-laboratorium van de Universiteit Twente voor een tweede experiment. Dit
experiment zal ook ongeveer 2 uur duren, waarin biomechanische reacties gemeten
worden, die resulteren van kleine ondergrond rotaties rondom het enkelgewricht
en van verschillende stijfheden van het oppervlak (harde en zachte ondergrond)

Proefpersonen kunnen rusten tussen de experimenten door. De belasting en risico
van de proefpersonen is erg laag. Tijdens het experiment is er risico op het
verliezen van evenwicht, maar proefpersonen zijn ter allen tijden gezekerd met
een veiligheidsvest. Er is geen direct voordeel voor de proefpersoon zelf.
Echter dragen ze bij aan een beter inzicht in de mechanismes die ten grondslag
liggen van balanscontrole en hoe de balans verandert naarmate we ouder worden.