NEURAS-IMA: evaluatie van bewegingsstoornissen bij neurologische aandoeningen

Veelvoorkomende aandoeningen, zoals een beroerte (CVA) of de ziekte van
Parkinson (ZvP), kunnen invloed hebben op de diverse orgaansystemen betrokken
bij de bewegingssturing (waaronder het centrale zenuwstelsel, het
bewegingsapparaat en de zintuigen). De waargenomen bewegingsstoornissen bij
deze aandoeningen zijn het gevolg van een samenspel tussen primaire schade,
secundair verval en de ontwikkeling van compensatoire bewegingsstrategieen, en,
bij de ZvP, medicatie-afhankelijke fluctuaties en verdere voortgang van de
ziekte. De diversiteit en veranderlijkheid van het fenotype van deze
aandoeningen bemoeilijkt het selecteren van een geschikte behandeling en
monitoring van behandeleffecten, vooral omdat de huidige klinische tests niet
geschikt zijn voor het identificeren van factoren die bijdragen aan de
motorische problemen van individuele patiënten. In de klinische gemeenschap is
er daarom grote behoefte aan meetinstrumenten die het mogelijk maken om de
factoren die bijdragen aan de bewegingsstoornissen op nauwkeurige en
betrouwbare wijze te kunnen kwantificeren, om aan de hand daarvan de optimale
behandelstrategie voor een patiënt te selecteren en de effecten van deze
behandeling te monitoren. Voor beweging en interactie met de omgeving is het
essentieel om de bewegingssturing aan te kunnen passen aan wisselende
omstandigheden (omgeving, taak). In dit opzicht bieden opkomende technologieën
veel nieuwe mogelijkheden, bijvoorbeeld door middel van haptische robots,
virtual of augmented reality en goedkope bewegingsregistratie sensoren zoals
Kinect. Het huidige onderzoek is gericht op de ontwikkeling van een
testbatterij waarin deze nieuwe technieken worden toegepast om in kaart te
brengen welke factoren bijdragen aan de bewegingsproblemen van een CVA-patiënt
of een ZvP-patiënt.

Het primaire doel van dit onderzoek is om de betrouwbaarheid en validiteit van
een uniform meetprotocol voor motorische (dis)functie vast te stellen. Het
meetprotocol is erop gericht om beter inzicht te krijgen in de factoren die
bijdragen aan de bewegingsproblemen bij CVA-patienten en ZvP-patienten, zowel
op groepsniveau als op individueel niveau. Daartoe zal een haptische robot (HR)
zal worden gebruikt om nauwkeurige metingen te verrichten aan bewegingen van de
pols, terwijl real-time visuele feedback wordt gepresenteerd in een virtuele
omgeving. Deze opstelling zal niet alleen worden gebruikt om de verschillende
systemen betrokken bij bewegingssturing elk afzonderlijk te beoordelen, maar
ook hun functionele integratie tijdens het uitvoeren van verschillende taken en
onder invloed van systematische manipulaties van de mechanische of visuele
omgeving, om beter te begrijpen hoe deze factoren bijdragen aan beperkingen in
functionele activiteiten. Ook zullen de mogelijkheden van *markerless tracking*
(MT) sensoren (bijvoorbeeld gebaseerd op Kinect) worden onderzocht. Het ultieme
doel van dit onderzoek is om elke individuele patient te kunnen karakteriseren
aan de hand van een *bewegingsfenogram*, op basis waarvan het mogelijk is om
specifieke bewegingspatronen te relateren aan onderliggende motorische,
sensorische en cognitieve factoren.

Het betreft een observationele case-control studie. Het onderzoek bestaat uit 1
of 2 sessies. Naast het afnemen van een aantal veelgebruikte klinische schalen
en vragenlijsten, zal elke sessie bestaan uit twee experimenten (te weten HR en
MT), die van elkaar worden gescheiden door een pauze van 10 tot 15 minuten. Elk
experiment bestaat uit metingen in rust, gevolgd door passieve metingen (alleen
voor HR) en een set van actieve metingen. Hierbij wordt gestart met de
beoordeling van individuele componenten van het bewegen (bijv. stijfheid,
bewegingsbereik per gewricht, aandacht), en er wordt afgesloten met een
uitdagende visueel-motorische volgtaak om de functionele integratie van deze
componenten te bestuderen in verschillende omstandigheden.

Het onderzoek bestaat uit meerdere fasen, waarin de onderstaande
onderzoeksvragen zullen worden beantwoord.
Betrouwbaarheids-fase: 1) vaststellen van de bruikbaarheid van de MT opstelling
voor 3D-kinematische metingen van de bovenste extremiteit; 2) vaststellen van
de inter- en intra-beoordelaarsbetrouwbaarheid.
Validatie-fase: 3) vergelijking tussen CVA-patienten, ZvP-patienten en gezonde
proefpersonen om vast te stellen of de HR en MT protocollen in staat zijn om de
karakteristieke kenmerken van CVA en ZvP te detecteren. 4) vaststellen in
hoeverre de HR en MT uitkomstmaten corresponderen met de overeenkomstige
(sub)scores op de klinische schalen en vragenlijsten; 5) bestuderen van de
relatie tussen uitkomstmaten verkregen uit armbewegingen in de vrije ruimte
(MT) en uitkomstmaten verkregen uit buig- en strekbewegingen van het
polsgewricht (HR);
Karakterisering-fase: 6) bestuderen van de relatie tussen HR en MT
uitkomstmaten en de algehele ernst van problemen met bewegen; 7) identificeren
welke set van (motorische, zintuiglijke en/of cognitieve) parameters het beste
de variantie in de algehele ernst van bewegingsproblemen binnen elke
patiëntengroep kunnen verklaren; 8) onderzoeken of subtypes met verschillende
*bewegingsfenogrammen* overeenkomen met bepaalde klinische kenmerken;
Responsiviteits-fase: 9) bepalen of MT en HR parameters gevoelig zijn voor
fluctuaties in het bewegingsgedrag bij ZvP-patiënten die worden behandeld met
levodopa.

Het NEURAS-IMA protocol zal worden afgestemd op de klinische praktijk en zal
niet interereren met de klinische besluitvorming. Deelname aan het onderzoek
betekent voor patienten dat zij naast het reguliere bezoek aan de polikliniek
een aantal extra metingen van de motorische functie zullen ondergaan, namelijk
met behulp van een haptische robot voor het evalueren van polsbewegingen en met
behulp van een 'markerless tracking' sensor voor het evalueren van
armbewegingen in de vrije ruimte. Omdat deze metingen worden gecombineerd met
de reguliere bezoeken aan de polikliniek, vereist deelname aan het onderzoek
geen extra bezoeken aan het ziekenhuis. Alleen voor proefpersonen die deelnemen
in de 'betrouwbaarheids-fase' van het onderzoek is een tweede bezoek aan het is
ziekenhuis vereist (1 week na het eerste bezoek, voor n=12 CVA-patienten, n=12
PD-patienten en n=12 gezonde proefpersonen). 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 en bewegingen met kleine amplitude. De werklijke
meettijd per sessie zal maximaal 90 minuten bedragen (exclusief de klinische
schalen en vragenlijsten). Extra rusttijd zal worden aangeboden als dat nodig
is. Het maximaal aantal sessies per proefpersoon is twee (voor de
betrouwbaarheids-fase, verspreid over 2 bezoeken), maar voor de meeste
deelnemers zal het onderzoek bestaan uit slechts 1 enkele sessie.