Optimaliseren van de enkel-voet orthese stijfheid bij mensen met kuitspierzwakte

Dit artikel is eerder verschenen in Nederlands Tijdschrift voor Revalidatiegeneeskunde in 2020 . Het artikel is een samenvatting van het proefschrift Optimizing ankle foot orthosis stiffness in calf muscle weakness. Het proefschrift kan worden gedownload via deze link

Voor mensen met kuitspierzwakte is het een belangrijk revalidatie-doel om het lopen te verbeteren, en hiervoor kan een enkel-voet orthese (EVO) worden voorgeschreven. Maar hoe effectief zijn deze EVOs? En kan de effectiviteit van EVOs verbeteren door de stijfheid ervan te optimaliseren? Dit is de afgelopen jaren in het Amsterdam UMC onderzocht.

Achtergrond en aanleiding van het onderzoek

Bij veel neuromusculaire aandoeningen wordt het lopen bemoeilijkt door zwakte van de kuitspieren. Het looppatroon verandert en kenmerkt zich door overmatige enkeldorsaalflexie en knieflexie in de standfase. Daarnaast is de afzet verminderd. Deze veranderingen leiden tot een lagere loopsnelheid, een verhoogd energieverbruik, en vermoeidheid- en instabiliteitklachten (Waterval et al. 2018).

Een voorgeschreven EVO beoogt de overmatige enkeldorsaalflexie tegen te gaan door het leveren van een extern plantairflexie moment gedurende de standfase. Door vermindering van dorsaalflexie neemt de knieflexie tevens af. Hierdoor verbeteren de loopsnelheid en het energieverbruik. Omdat niet bekend is wat de juiste EVO is bij kuitspierzwakte, worden in de praktijk verschillende typen EVOs toegepast. Deze EVOs blijken sterk te variëren in hun effect op het lopen, wat mogelijk verklaard wordt door verschillen in stijfheid. Een zeer flexibele EVO zal een klein plantairflexie moment leveren en de enkel- en kniehoek tijdens lopen onvoldoende corrigeren, terwijl een zeer stijve EVO de enkelbeweging te veel beperkt. Om het lopen en het energieverbruik tijdens lopen maximaal te verbeteren moet de stijfheid daarom correct worden gekozen.

Onderzoeksvragen

Het was onze verwachting dat de stijfheid van verstrekte EVOs vaak niet adequaat is en dat dit resulteert in suboptimale behandeluitkomsten. Het optimaliseren van de EVO-stijfheid zou daarom de behandeluitkomsten, en energieverbruik in het bijzonder, kunnen verbeteren. Daarom is het volgende onderzocht:

1) In welke mate verbeteren EVOs zoals verstrekt in de Nederlandse revalidatiezorg voor mensen met kuitspierzwakte op het looppatroon, energieverbruik en de loopsnelheid en hoe hangt dit samen met de EVO-stijfheid?

2) Wat is het effect van EVO-stijfheid op het looppatroon, energieverbruik en loopsnelheid?

3) Zijn stijfheid-geoptimaliseerde EVOs effectiever in het verbeteren van het energieverbruik en loopsnelheid t.o.v. regulier voorgeschreven EVOs? En secundair; verbeteren ze de ervaren loopinspanning en vermoeidheid?

Methoden

Het onderzoek was opgezet als een prospectieve observationele interventie studie. Zevendertig mensen met kuitspierzwakte (zowel enkelzijdig als beiderzijds), die al een regulier voorgeschreven EVO gebruikten, werden geïncludeerd. Op baseline werden het energieverbruik tijdens lopen, loopsnelheid (beiden met 6-minuten looptest) en looppatroon (met 3D-gangbeeldanalyse) gemeten zonder en met de regulier voorgeschreven EVO. Daarnaast werden op baseline dezelfde metingen uitgevoerd met een speciaal ontworpen interventie-EVO waarvan de stijfheid kon worden veranderd. De metingen zijn uitgevoerd met 5 verschillende stijfheden, in de range van flexibel tot stijf (i.e. van 2.8 Nm/gr tot 6.6 Nm/gr). Op basis van deze metingen werd per patiënt de optimale stijfheid bepaald, waarna de orthese met deze stijfheid werd afgeleverd. Het optimaliseren met behulp van objectieve testen was noodzakelijk om bias door patiënt-ervaringen te voorkomen. Na een periode van 3-maanden waarin de orthese met optimale stijfheid thuis werd gebruikt, werden de looptesten herhaald voor de stijfheid-geoptimaliseerde EVO.

Resultaten

Effect van EVOs voorgeschreven in de Nederlandse revalidatiezorg

De deelnemers gebruikten 4 verschillende EVO typen: dorsale EVOs (n = 13), ventrale EVOs (n = 10), dorsaalflexie-stop EVOs (n = 6) en orthopedische schoenen (n = 8). Zowel binnen als tussen de EVO-typen was er grote variatie in EVO-stijfheid (van 0,3 tot 2,5 Nm/graad). De EVO-stijfheid van de voorgeschreven EVOs relateerde aan de afname in energieverbruik en afname in enkeldorsaalflexie ten opzichte van lopen zonder EVO, waarbij een stijvere EVO voor een grotere afname zorgde van zowel het energieverbruik als enkeldorsaalflexie. Hoewel op groepsniveau het energieverbruik afnam (figuur 1), was dit bij 40% van de deelnemers niet het geval. Deze deelnemers gebruikten voornamelijk flexibele EVOs met een zeer lage stijfheid (< 2 Nm/graad).

De invloed van EVO-stijfheid op het lopen

De metingen met de interventie EVO met vijf verschillende EVO-stijfheden, toonde op groepsniveau geen effect van stijfheid op energieverbruik. Echter, op individueel niveau was er een effect meetbaar, waarbij de individueel meest effectieve EVO-stijfheid het energieverbruik met gemiddeld 10% (0,49 J/kg/m) verder deed afnemen ten opzichte van de minst effectieve EVO-stijfheid (figuur 1). Wat betreft het looppatroon resulteerde een hogere EVO-stijfheid in een vermindering van de maximale enkeldorsaalflexie (positief effect), maar tegelijkertijd in een daling van de enkelpower (negatief effect). Een individuele afweging tussen deze effecten zorgde voor de grootste afname in energieverbruik.

EVO met optimale stijfheid versus regulier voorgeschreven EVO

Na de optimale EVO drie maanden te hebben gebruikt, was het energieverbruik tijdens lopen met de optimale EVO 0,42 J/kg/m (9,2%) lager (p < 0,001) en de loopsnelheid 0,05 m/s (5,2%) hoger (p < 0,001) ten opzichte van de regulier voorgeschreven EVO tijdens baseline (figuur 1). Dit is een verdubbeling van het effect van de regulier voorgeschreven EVO ten opzichte van lopen zonder EVO. Daarnaast werd het lopen als minder inspannend ervaren en ervaarden deelnemers minder vermoeidheidsproblemen in het dagelijks leven, wat de klinische meerwaarde van het individueel optimaliseren van de EVO-stijfheid aangeeft.

Implicaties voor de praktijk

Dit proefschrift toont aan dat door het individueel optimaliseren van de EVO-stijfheid de effectiviteit van EVOs kan verbeteren. In de huidige revalidatiezorg wordt een grote variatie van relatief flexibele EVOs voorgeschreven, waardoor het looppatroon en daarmee het energieverbruik suboptimaal verbeteren. Het advies aan de revalidatiearts is om bij mensen met kuitspierzwakte EVOs altijd de EVO-stijfheid te individualiseren. Er was geen relatie tussen patiënt-voorkeur en optimale stijfheid, waardoor het individualiseren dient te gebeuren met gangbeeldanalyses en looptesten. Vanwege de benodigde apparatuur, tijdinvestering en ervaring met de metingen kan dit niet in elk centrum plaatsvinden en dient te worden doorverwezen naar expertisecentra. Alleen op deze manier kan de orthesezorg in Nederland verder worden verbeterd tot profijt van de patiënt en de professionaliteit van de revalidatiegeneeskunde.

Referentie

NFJ Waterval, MA Brehm, HE Ploeger, F Nollet & J Harlaar (2018). Compensations in lower limb joint work during walking in response to unilateral calf muscle weakness. Gait & posture, 66, 38-44.