De effecten van een terugtrekkende kracht op het lopen van gezonde mensen en mensen die een beroerte gehad hebben

Loopherstel is een belangrijk doel van revalidatie na een beroerte [Bohannon
1998]. Propulsie is een aspect van het lopen dat vaak wordt beïnvloed na een
beroerte [Awad et al., 2014; Bowden et al., 2006; Chen et al., 2005; Sousa et
al., 2013]. Propulsie kan worden gedefinieerd als de voorwaartse component van
de grondreactiekracht [Hsiao et al., 2016]. Bij gezonde volwassenen wordt de
negatieve kracht tijdens heelstrike gecompenseerd door het positieve moment
tijdens toe-off van het contralaterale been. Bij patiënten met een beroerte
wordt deze negatieve kracht tijdens heelstrike niet gecompenseerd door het
positieve moment tijdens de toe-off. Daarom wordt paretische propulsie gezien
als een beperkende factor van functionele loopvaardigheid [Awad et al., 2014;
Bowden et al., 2006; Chen et al., 2005; Sousa et al., 2013].

Verbeteringen in paretische propulsie blijken samen te gaan met verbeteringen
in functioneel evenwicht, loopfunctie (d.w.z. loopsnelheid en loopvaardigheid
over lange afstand) en zelf-waargenomen participatie [Awad et al., 2014; Nadeau
et al., 1999]. Daarom is training gericht op het verbeteren van propulsie
gunstig voor patiënten met een beroerte. Een strategie die breed kan worden
toegepast is echter niet zo eenvoudig. Strategieën die gebruik maken van
functionele stimulatie [Awad et al., 2014] of ondersteunende apparaten
[Forrester et al., 2016] hebben verbeteringen in paretische voortstuwing
aangetoond. Eenvoudigere strategieën zoals door lichaamsgewicht ondersteunde
loopbandtraining kunnen echter geen verbeteringen in de voortstuwing laten zien
[Combs et al., 2012].

Het is bekend dat het verstoren van de voorwaartse beweging tijdens het lopen
een hogere propulsie racht vereist [Lewek et al., 2018]. Deze verstoring kan
simpel worden aangebracht door een eenvoudig katrolsysteem achter de loopband
te plaatsen. Eerder onderzoek toonde al aan dat een dergelijke terugtrekkende
kracht, die geleverd kan worden met zo'n systeem, tijdens het lopen op de
loopband leidt tot verbeteringen in paretische propulsie [Lewek et al., 2018].
Er zijn verschillende strategieën die patiënten met een beroerte kunnen
gebruiken om de propulsie tijdens het lopen te vergroten. Een optie is om de
heupspieren te gebruiken tijdens het afzetten om de achterste ledematenhoek te
vergroten [Nadeau et al., 1999]. Een andere optie is om de plantarflexorspieren
te gebruiken tijdens het afzetten om het enkelmoment te vergroten [Nadeau et
al., 1999]. Strategieën kunnen verschillen tussen individuen, maar ook tussen
benen [Hsiao et al., 2016]. Voor trainingsdoeleinden is het informatief om te
weten hoe patiënten na een beroerte het 'probleem' coördinatief oplossen.
Bovendien willen we nagaan of zij dezelfde strategieën zullen gebruiken als
gezonde deelnemers om een **hogere propulsiekracht te genereren.

De doelstellingen van deze studie zijn (1) om het onmiddellijke effect van een
terugtrekkende kracht tijdens het lopen op de loopband op propulsiekracht in
kaart te brengen, (2) om te beoordelen welke strategie patiënten na een
beroerte gebruiken om hun propulsiekracht te vergroten en (3) om te beoordelen
of patiënten na een beroerte een andere strategie gebruiken om hun
propulsiekracht te vergroten in vergelijking met gezonde volwassenen.

Dit is een exploratief onderzoek met herhaalde metingen en twee groepen.
Deelnemers (15 patiënten met een chronische beroerte en 15 gezonde mensen met
een gelijk geslacht en een gelijke leeftijd) lopen op een loopband gedurende
zes condities met een duur van 90 seconden elk. De meetsessie heeft een totale
duur van ongeveer twee uur. Vóór deelname aan het onderzoek ondertekent elke
deelnemer een schriftelijk formulier voor geïnformeerde toestemming. Reiskosten
worden vergoed en alle deelnemers ontvangen een cadeaubon om hun geïnvesteerde
tijd en moeite te compenseren.

Eerst lopen de deelnemers op de loopband (Motek, Amsterdam, Nederland) op 0,28
m/s en 0,56 m/s (de snelheidsniveaus worden in willekeurige volgorde
aangeboden) zonder het katrolsysteem. Vervolgens lopen de deelnemers op de
loopband met het katrolsysteem bevestigd aan hun bekkenrand met een belasting
van 5 procent en 10 procent van hun lichaamsgewicht bevestigd aan de andere
kant van het katrolsysteem op 0,28 m/s en 0,56 m/s (deze vier condities worden
aangeboden in een willekeurige volgorde).Voor het berekenen van de exacte
terugtrekkende kracht volgens de formule F=m*a wordt de versnelling van het
gewicht gemeten met een accelerometer (Trigno wireless sensor, Delsys, Natick,
MA, USA).

De grondreactiekrachten van beide benen worden gemeten met behulp van twee
krachtplaten die in de loopband zijn verwerkt. We kunnen de propulsiekracht
afleiden op basis van deze grondreactiekracht (primaire doelstelling).
Bovendien kunnen we met de grondreactiekracht de staplengte, stapbreedte en
stand/zwaai-duur berekenen. Deze loopvariabelen kunnen ons helpen iets te
zeggen over de strategie die de deelnemer gebruikt om zijn/haar propulsiekracht
te vergroten (eerste secundaire doelstelling).
 
Om iets te zeggen over de strategieën die de deelnemers gebruiken om de
propulsiekracht te vergroten (eerste secundaire doelstelling) zullen we ook
spieractiviteit en gewrichtshoeken meten. Tijdens alle (zes) condities worden
spieractiveringspatronen bilateraal gemeten met behulp van
oppervlakte-elektromyografie (EMG) van: Gluteus Medius, Biceps Femoris, Rectus
Femoris, Vastus Medialis, Mediale Gastrocnemius, Soleus en Tibialis Anterior.
Gewrichtshoeken van de heup, knie en enkel zullen bilateraal worden gemeten met
behulp van Xsens.

Om het verschil tussen CVA patiënten en gezonde controles (tweede secundaire
doelstelling) te beoordelen, zullen we, naast de bovengenoemde variabelen, de
mate van (zelf ervaren) inspanning meten. De hartslag en de Borg-schaal worden
gemeten/afgenomen vóór het experiment en direct na elke conditie.

Ten slotte worden verschillende kenmerken van de deelnemers, indien van
toepassing, verzameld voor beschrijvende doeleinden: score op de 'Single leg
heelrise test', gebruik van medicijnen, locatie van de beroerte (links / rechts
en subcorticale / corticale), geslacht, leeftijd, tijd na een beroerte in
maanden, type beroerte ( hemorragisch / ischemisch), type verlamming (spastisch
of niet-spastisch), chirurgie na de beroerte met het doel het loopvermogen te
verbeteren, geschiedenis van injecties met botulinetoxine, FAC-score, gebruik
van loophulpmiddelen, beenlengte, lichaamslengte en lichaamsgewicht .

Lopen op de loopband tijdens een zestal condities (zie onderzoeksopzet).

Omdat de deelnemer tijdens het lopen op de loopband een harnas draagt
(vergelijkbaar met een parachutisten-harnas) dat aan een in het plafond
verankerde ophanging is verbonden en de loopband is voorzien van handsteunen is
het niet mogelijk te vallen. In geval van onverwachte incidenten of ongemakken
kunnen zowel de onderzoeker als de deelnemer op een noodknop drukken die de
band onmiddelijk stil doet staan.

De sessie zal 2 uur duren. Van deze tijd zal slechts (6 metingen * 90
seconden=) 9 minuten worden besteed aan het lopen op een loopband. Daarnaast
zal na elke meting een pauze zijn van minimaal 5 minuten. Indien de
proefpersoon een langere pauze wenst is dit toegestaan. De ervaring leert dat
CVA patiënten (en gezonde mensen) deze belasting zonder veel problemen
tolereren. Bij de patiëntmetingen zal bovendien een fysiotherapeut aanwezig
zijn die het welzijn van de patiënt in de gaten kan houden.

Mochten zich calamiteiten voordoen dan kunnen zowel de deelnemer als de
onderzoeker door het indrukken van een noodknop de loopband direct stilzetten.
Indien het lopen op de loopband om wat voor reden dan ook oncomfortabel is
(bijvoorbeeld door huidirritatie van de elektroden of pijn aan spieren/pezen)
kan dit worden aangegeven en zal in overleg met de deelnemer de meting worden
gepauzeerd of worden afgebroken.

Van de aangebrachte elektroden, sensoren en hartslagband ondervinden deelnemers
doorgaans geen enkele hinder. In het licht van de geringe belasting en het
geringe risico, lijkt het gerechtvaardigd een dergelijk onderzoek uit te voeren
omdat het belangrijke informatie op kan leveren voor het ontwikkelen van
training voor de loopvaardigheid van CVA patiënten.